Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe KIT se tambalea en los cimientos de un dogma de biología celular. Mediante una serie detallada de experimentos, demostraron que el crecimiento de los vasos sanguíneos está modulado por neuronas y no, como se suponía hasta ahora, a través deun mecanismo de control de las células de los vasos entre sí. Los resultados son pioneros para la investigación y el tratamiento de enfermedades vasculares, tumores y enfermedades neurodegenerativas. El estudio se publicará en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
"Nuestro trabajo es pura investigación básica", dice el profesor Ferdinand le Noble del Instituto Zoológico de KIT, "pero proporciona una perspectiva completamente nueva sobre cómo los vasos sanguíneos crecen, se ramifican o se inhiben en su crecimiento". Durante décadas, los investigadores hanestado buscando formas de promover o impedir la formación de nuevos vasos sanguíneos. Mientras que los pacientes con ataque cardíaco y accidente cerebrovascular se beneficiarían de las nuevas arterias, los pacientes con cáncer se beneficiarían de la muerte por inanición de tumores al detener los vasos sanguíneos encarnados.
Las figuras clave en el proceso extremadamente finamente equilibrado recién descubierto son las moléculas de señalización: el freno en el crecimiento "tirosina quinasa 1 soluble similar a FMS", denominada 1sFlt1, y el "factor de crecimiento endotelial vascular", denominado VEGF. Aunque, hasta ahora, se desconoce en gran medida cómo el cuerpo regula el VEGF, la inhibición de este factor de crecimiento se ha aplicado durante años en el tratamiento de pacientes con cáncer y de ciertas enfermedades oculares. Sin embargo, la terapia tiene éxitosolo en una parte de los pacientes y tiene varios efectos secundarios no deseados.
"Hasta ahora, la investigación asumió que los vasos sanguíneos regulan más o menos su propio crecimiento", explica Le Noble. "En caso de deficiencia de oxígeno", señala, "el tejido, entre otros, libera el factor de crecimiento VEGF, por lo queatrayendo los vasos sanguíneos que llevan los receptores VEGF en sus superficies. Queríamos saber cómo se regula el crecimiento de este vaso sanguíneo en el momento del nacimiento de una criatura ". Por lo tanto, el equipo de Le Noble estudió el crecimiento continuo de los tractos nerviosos y los vasos circulatorios en un modelo de pez cebraLos huevos del pez cebra son transparentes y se desarrollan fuera del cuerpo de la madre, lo que permite a los investigadores observar y observar el desarrollo de órganos o incluso células individuales sin dañar al animal en crecimiento.
Mediante tintes fluorescentes, el posgrado Raphael Wild en un primer paso documentó la colonización de las células madre neuronales y la posterior gemación vascular en el canal vertebral del pez cebra. Para comprender el proceso exacto, el equipo inició un análisis bioquímico y genético detallado.
Los investigadores demostraron que en diferentes etapas de desarrollo, las células nerviosas de la médula espinal producen más o menos sFlt1 y VEGF y, de esta manera, modulan el desarrollo de los vasos sanguíneos. En la etapa inicial de desarrollo, la sFlt1 neuronal frena el crecimiento de los vasos sanguíneosmediante la unión e inactivación del factor de crecimiento VEGF. En la médula espinal, esto crea un ambiente pobre en oxígeno, que es esencial para el desarrollo temprano de las células madre neuronales. Con el aumento de la diferenciación de las células nerviosas, la concentración de sFlt1 soluble disminuye continuamente yel freno al crecimiento vascular se afloja porque ahora se dispone de VEGF más activo. Posteriormente, los vasos sanguíneos crecen en la médula espinal joven para proporcionarle oxígeno y nutrientes.
Además, Raphael Wild y su colega Alina Klems muestran que la concentración del factor de crecimiento es crucial en lo que respecta a la densidad de la red de vasos sanguíneos en desarrollo. Mientras que, cuando el "freno" sFlt1 en las células nerviosas se apagó por completo, unSe formó una densa red de vasos sanguíneos que incluso crecieron en el canal vertebral, el crecimiento de los vasos sanguíneos se suprimió cuando aumentó sFIt1. Incluso pequeñas variaciones en la concentración de la sustancia condujeron a graves trastornos del desarrollo vascular.
Dado que las células vasculares también tienen formas propias de sFlt1 y VEGF, surgió la pregunta de si el crecimiento de los vasos sanguíneos puede, hasta cierto punto, regularse a sí mismo. Para averiguarlo, los investigadores aplicaron el todavía joven y extremadamente elegante método CRISPR / Cas: Mientras que no hubo efecto cuando sFlt1 se apagó solo en las células vasculares, se observó un crecimiento intensivo de los vasos sanguíneos cuando la producción de sFlt1 se apagó solo en las células nerviosas.
"De los resultados llegamos a la conclusión de que mediante una fina modulación de sFlt1 y VEGF, las células nerviosas regulan de forma muy dinámica la densidad de su red de vasos sanguíneos según los requisitos o según la respectiva etapa de desarrollo", señala le Noble.la suposición de que las células de los vasos sanguíneos en crecimiento controlan las células vasculares sucesivas es un dogma de la biología celular cuyos cimientos están siendo sacudidos ".
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Karlsruhe . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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