Al tomar videos de un diminuto corazón de pez cebra, científicos de La Universidad de Duke, han capturado una dinámica inesperada de las células implicadas en la regeneración de tejidos. Descubrieron que el tejido cardiaco diezmado se regenera, gracias a un frente de onda de células de rápido movimiento, superpuestas y arrastradas por células más pequeñas que se multiplican para producir otras.

La naturaleza de este frente de onda y el éxito de la regeneración tisular consecuente, está determinada por la tensión mecánica que actúa sobre las células. Los resultados, indican un nuevo paradigma de cómo las fuerzas que actúan en los tejidos, pueden dirigir las decisiones que las células hacen para regenerar los tejidos perdidos.

Jingli Cao, PhD, de la Escuela de Medicina de Duke y autor principal del estudio, señala: “Nuestros descubrimientos abren caminos para el estudio de la dinámica del ciclo celular en la regeneración del tejido. Al manipular la tensión mecánica de las células, también podríamos ser capaces de desarrollar nuevos enfoques de bioingeniería o planteamientos translativos”.

A diferencia del corazón humano, que no puede curarse completamente después de sufrir un ataque, el corazón del pez cebra puede substituir fácilmente las células perdidas por un infarto o enfermedad. Los científicos han pasado muchos años probando los poderes regenerativos de este pequeño pez rayado, con la esperanza de descubrir pistas que puedan mejorar la terapia para la enfermedad cardíaca humana.

En 2015, Cao demostró que podía extraer corazones del pez cebra y cultivarlos en platos en el laboratorio, donde los diminutos órganos de dos cámaras, seguían latiendo y actuando como si todavía estuvieran metidos dentro del animal. En este estudio, Cao y sus colegas explotaron este sistema para supervisar la regeneración del epicardio, una fina capa de células que cubren la superficie del corazón.

Los investigadores destruyeron la mayor parte de la capa epicárdica del corazón y luego pusieron los órganos “explantados” bajo el microscopio para capturar la regeneración en acción. Esperaban ver una población de células que repliquen rápidamente su contenido de ADN y divididas en nuevas células que reponían la superficie del órgano.

Aunque estas células definitivamente desempeñaron una parte, no estaban dirigiendo el proceso. En su lugar, la regeneración fue liderada por células que replicaron su ADN sin dividirse, creando efectivamente células de gran tamaño con dos veces la maquinaria celular o más.

Cuando midieron los niveles de tensión experimentados por las células, encontraron que las células líderes retrocedían más rápido que las células seguidoras, cuando se aplicaban pequeñas incisiones, al igual que la superficie de un globo inflado se retrae después de estallar. Los autores del estudio señalaron que la tensión mecánica parece impedir que las células se dividan después de la replicación del ADN.

Los investigadores planean utilizar su sistema de cultivo de explante de corazón de pez cebra, para detectar moléculas que potencialmente podrían aumentar la capacidad regenerativa de los tejidos del corazón. Estos productos químicos podrían un día formar la base para el desarrollo de nuevos medicamentos orientados a reparar el daño causado por un ataque al corazón u otras enfermedades cardiovasculares.