Aunque el corazón humano no puede curarse a sí mismo, el corazón del pez cebra puede sustituir fácilmente las células perdidas por daños o enfermedad. Ahora, investigadores de la Universidad de Duke, en Durham, Carolina del Norte, Estados Unidos, han descubierto las propiedades de la membrana externa del corazón conocida como el epicardio que podría ayudar a explicar la notable capacidad del pez para regenerar el tejido cardíaco.
Tras una lesión, las células del epicardio del pez cebra entran en acción, generando nuevas células para cubrir la herida mediante la secreción de sustancias químicas que ayudan a las células musculares a crecer y dividirse, y apoyando la producción de vasos sanguíneos nuevos para llevar oxígeno a los tejidos nuevos.
Un estudio publicado en la revista 'Nature' encontró que cuando esta capa crítica del corazón está dañada, todo el proceso de reparación se retrasa a medida que el epicardio se somete a una serie de autocuración antes de ocuparse del resto del corazón. La nueva investigación mostró que el proceso requiere la señalización a través de una proteína llamada Sonic Hedgehog y demostró que añadir esta molécula a la superficie del corazón puede dirigir la respuesta a la lesión epicárdica.
Las conclusiones apuntan a un posible objetivo para la reparación de los daños causados por un ataque al corazón, la principal causa de muerte y discapacidad en Estados Unidos. Más de cinco millones de estadounidenses experimentan actualmente insuficiencia cardiaca y más de 900.000 sufren de un ataque al corazón cada año.
'La mejor manera de entender cómo se regenera un órgano es deconstruirlo. Así que en el caso del corazón, el músculo, por lo general, recibe toda la atención porque parece que hacer todo el trabajo --afirma el autor principal del estudio, Kenneth D. Poss, profesor de Biología Celular de la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke--. Pero también tenemos mirar otros componentes y estudiar cómo responden a las lesiones. Es evidente que hay algo especial en el epicardio en el pez cebra que hace que sea posible para regenerarse tan fácilmente'.
Poss ha estado estudiando la regeneración cardiaca en el pez cebra durante los últimos 13 años. Como investigador postdoctoral fue el primero en demostrar que el débil pescado rayado podría volver a hacer crecer piezas cortadas de tejido cardiaco, igual que un lagarto vuelva a hacer crecer una cola amputada. Desde entonces, su grupo ha encontrado que esta regeneración implica la entrada del epicardio, una capa delgada de células que cubren la superficie del corazón.
'El epicardio es poco apreciado, pero creemos que es importante porque tejidos similares envuelven la mayor parte de nuestros órganos y alinean nuestras cavidades de órganos -describe Poss--. Algunas personas piensan en ello como una célula madre, ya que puede hacer más de sí mismo, y puede contribuir a todos los tipos de células diferentes y factores cuando hay una lesión. La verdad es que sabemos muy poco acerca de esta capa de células o cómo funciona. Es un misterio'.
En este estudio, Poss y sus colegas querían identificar las propiedades del epicardio que lo convierten en una fuente inagotable de estas regeneraciones. En primer lugar, el compañero postdoctoral de Duke Jinhu Wang realizó una cirugía a corazón abierto en el pez cebra en vivo, eliminando aproximadamente una quinta parte de este órgano vital. Después, empleó un conjunto de sofisticadas herramientas genéticas para matar el 90 por ciento de las células epicárdicas y luego midió cómo el corazón se curó en diversos puntos temporales.
Este experto encontró que la eliminación de esta capa exterior provocó un retraso evidente en la regeneración, pero que con el tiempo se produjo el proceso de curación del pez cebra igual que con un epicardio intacto. Los resultados sugieren que el 10 por ciento de las células epicárdicas que se quedaron fueron capaces de reconstruir la capa epicárdica antes de pasar al músculo del corazón.
Intrigado por el hallazgo, Poss decidió concentrar la siguiente serie de experimentos sobre el epicardio y su capacidad para regenerarse. Jingli Cao, otro estudiante postdoctoral en su laboratorio, descubrió una manera de quitar los corazones de pez cebra y hacerlos crecer en platos en el laboratorio, donde los pequeños órganos de dos cámaras siguieron latiendo y se comportaban como si aún estuvieran metidos en el interior del organismo.
Como habían hecho antes, los investigadores destruyeron la mayor parte de la capa epicárdica del corazón, pero esta vez pusieron los órganos 'explantados' bajo el microscopio todos los días para ver la regeneración en la acción. Así, descubrieron que el epicardio se regenera rápidamente, cubriendo el corazón desde la base de una cámara a la punta de la otra en sólo una semana o dos.
Luego, utilizaron este modelo para buscar compuestos de pequeñas moléculas o fármacos que podrían afectar a la capacidad de regenerarse, seleccionando las moléculas que se sabe que están involucradas en el desarrollo de los embriones, como factores de crecimiento de fibroblastos y Sonic Hedgehog, y encontraron que este último era crítico para el proceso de regeneración.
Los investigadores planean ahora llevar a cabo análisis más grandes para detectar moléculas que podrían mejorar la reparación del corazón en el pez cebra y, tal vez algún día, proporcionar un nuevo tratamiento para los seres humanos con enfermedades del corazón.
En un segundo artículo que apareció el pasado 1 de abril en la revista 'eLife', Poss y sus colegas encontraron que el epicardio produce una molécula llamada neuregulina1 que hace que las células musculares del corazón se dividan en respuesta a una lesión. Cuando aumentaron artificialmente los niveles de neuregulina1, incluso sin lesión, el corazón comenzó a construir más y más células musculares, lo que resalta el papel de este tejido en la salud del corazón.
'Los estudios sobre el epicardio en diversos organismos han demostrado que este tejido es muy similar entre los peces y los mamíferos, lo que indica que lo que aprendemos en los modelos de pez cebra tiene un gran potencial para revelar los métodos para estimular la regeneración del corazón en los seres humanos', resume Poss.