La médula espinal es un componente importante de nuestro sistema nervioso central: conecta el cerebro con el resto del cuerpo y juega un papel crucial en la coordinación de nuestras sensaciones con nuestras acciones. Caídas, violencia, enfermedades: varias formas de trauma puedencausar daño irreversible a la médula espinal, lo que lleva a la parálisis, a veces incluso a la muerte.
Aunque muchos vertebrados, incluidos los humanos, no pueden recuperarse de una lesión en la médula espinal, algunos animales se destacan. Por ejemplo, el ajolote Ambystoma mexicanum, una salamandra de México, tiene la notable capacidad de regenerar su médula espinal después de unCuando se amputa la cola de un ajolote, las células madre neurales que residen en la médula espinal se reclutan para la lesión para reconstruir la cola. Hasta ahora, los científicos solo pudieron detectar esta actividad unos días después de que el proceso había comenzado.
"Cuatro días después de la amputación, las células madre dentro de aproximadamente un milímetro de la lesión se dividen tres veces más rápido que la velocidad normal para regenerar la médula espinal y reemplazar las neuronas perdidas", explica Emanuel Cura Costa, coautor del estudio."Lo que están haciendo las células madre en los primeros cuatro días después de la lesión fue el verdadero misterio".
Para comprender lo que sucede en los primeros momentos de la regeneración de la médula espinal, los investigadores de CONICET, IMP y TU Dresden se unieron para recrear el proceso en un modelo matemático y probar sus predicciones en tejido de axolotl con las últimas tecnologías de imagen. Sus hallazgos,publicado en eLife , muestra que las células madre neurales aceleran sus ciclos celulares de una manera altamente sincronizada, con la activación extendiéndose a lo largo de la médula espinal.
Regenerando en sincronía: las celdas siguen el tempo
En la médula espinal sana, las células se multiplican de forma asincrónica: algunas están replicando activamente su ADN antes de dividirse en dos células para mantener el crecimiento, mientras que otras simplemente descansan.
El modelo de los científicos predijo que esto podría cambiar drásticamente en caso de lesión: la mayoría de las células cercanas a la lesión saltarían a una etapa específica del ciclo celular para sincronizarse y proliferar al unísono.
"Desarrollamos una herramienta para rastrear células individuales en la médula espinal en crecimiento de los axolotl. Diferentes colores etiquetan las células en reposo y activas, lo que nos permite ver qué tan lejos y qué tan rápido ocurre la proliferación celular con un microscopio", dice Leo Otsuki, postdocen el laboratorio de Elly Tanaka en el IMP y co-primer autor de este estudio. "Estábamos muy emocionados de ver la coincidencia entre las predicciones teóricas y los resultados experimentales".
La forma en que las células se multiplican en coro en la médula espinal en regeneración es excepcional en los animales. ¿Cómo pueden las células coordinar sus esfuerzos en casi un milímetro, 50 veces el tamaño de una sola célula?
Una señal misteriosa que orquesta la regeneración
“Nuestro modelo nos hizo darnos cuenta de que tenía que haber una o más señales que se extendieran a través del tejido de la lesión, como una onda, para que se expandiera el área de células en proliferación”, explica Osvaldo Chara, investigador de carrera del CONICET, líder del grupode SysBio en el Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos IFLySIB y profesor invitado en el Centro de Servicios de Información y Computación de Alto Rendimiento ZIH, Technische Universität Dresden. "Esta señal podría actuar como un mensajero e instruir a las células madre para que proliferen."
Los investigadores sospechan que este mensajero misterioso ayuda a reprogramar las células madre para que se dividan rápidamente y regeneren el tejido amputado. Su trabajo señala esta señal en el espacio y el tiempo, y allana el camino para caracterizarla aún más.
"Combinar modelos matemáticos con nuestra experiencia en imágenes de tejidos fue clave para comprender cómo la médula espinal comienza a regenerarse", dice Elly Tanaka, científica principal del IMP. "El siguiente paso es identificar las moléculas que promueven la regeneración de la médula espinal- que podría tener un tremendo potencial terapéutico para los pacientes con lesiones en la columna ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Technische Universität Dresden . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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