Los científicos han demostrado que la regeneración de todo el cuerpo en cnidarios, un grupo de animales que incluye medusas e hidras, puede ser impulsado por señales de células senescentes [1]. Este puede ser el propósito original de la senescencia celular.
¿Por qué no podemos regenerar nuestros brazos?
Hay muchos ejemplos de sorprendentes habilidades regenerativas en el reino animal, pero la gran mayoría de los animales complejos, incluidos los humanos, carecen de ellas. Con algunas excepciones, la regeneración sustancial parece estar reservada para animales más viejos y simples como la hidra u otro cnidario y la estrella de este nuevo estudio, Hidractinia simbiolongicarpus.
Según los autores del estudio, la razón puede ser que «la alta plasticidad que permite la regeneración de todo el cuerpo también puede comprometer la integridad de estructuras complejas y aumentar el riesgo de malignidad». A pesar del abismo literal entre nosotros y animales como la hidractina, estudiar la regeneración en ellos podría ser relevante para la longevidad humana si podemos comprender y aprovechar algunos de sus mecanismos de regeneración.
cabeza a cuerpo
Hydractinia puede volver a crecer una cabeza amputada en solo tres días. Esta regeneración está impulsada por células madre pluripotentes adultas llamadas i-cells. Estas células normalmente residen en los tallos de la hidractinia, listas para la acción regenerativa. Después de que estos animales son decapitados, estas células migran al sitio de la lesión y facilitan el crecimiento de la cabeza:
Sin embargo, mientras que la hidractina puede desarrollar nuevas cabezas a partir de sus cuerpos, sus cabezas carecen de las i-células necesarias para el crecimiento de nuevos cuerpos. Sorprendentemente, sin embargo, las cabezas de hidractinia amputadas se convierten en animales completamente funcionales debido a la aparición de nuevas células i, que los investigadores denominaron «células i secundarias».
Las células senescentes señalan la regeneración
Los investigadores pudieron establecer que estas células se diferenciaban de las células somáticas. Debido a que la senescencia celular se ha relacionado con la regeneración en estudios anteriores, los investigadores analizaron los niveles de transcripción de los genes relacionados con la senescencia varias veces durante el proceso de regeneración (que normalmente tomaba unos seis días).
142 de 229 homólogos de genes de senescencia humana se expresaron diferencialmente al menos una vez. La señal fue más fuerte el primer día, inmediatamente después de la amputación, y luego disminuyó gradualmente. Esta actividad relacionada con la senescencia parecía surgir en el sitio de la lesión antes de extenderse a otras partes de la cabeza amputada.
Dado que las células senescentes no solo desaparecen, sino que tienden a permanecer en el tejido [2], los investigadores estaban desconcertados por la desaparición de los marcadores de senescencia. Pudieron demostrar que estas células senescentes migran al tejido gastrointestinal del cuerpo en crecimiento y luego son expulsadas, presumiblemente a través de la boca. Desafortunadamente, los humanos no pueden simplemente toser sus células senescentes.
Para investigar más a fondo el papel de las células senescentes en el evento de regeneración, los investigadores trataron las cabezas amputadas con navitoclax, un senolítico eficaz. Como navitoclax inhibió los marcadores senescentes, no aparecieron células i secundarias y no se produjeron eventos de regeneración. Los animales con senescencia celular genéticamente ablacionada pudieron regenerar una cabeza pero no un cuerpo, ya que tenían células i primarias pero no células i secundarias.
Finalmente, los investigadores desarrollaron un modelo condicional en el que la senescencia celular solo podía inducirse exponiendo a los animales a la luz azul. Después de la decapitación, solo los animales expuestos a la luz mostraron senescencia celular en el área de la lesión, luego la aparición de células i secundarias y, finalmente, una regeneración corporal completa.
mecanismo conservado
Estos resultados llevaron a los investigadores a creer que las células senescentes surgían en las cabezas amputadas para iniciar una cascada de señales que desencadenaba la desdiferenciación de las células somáticas en células i secundarias. Esto apunta a la senescencia celular como un mecanismo relacionado con la regeneración altamente conservado que ha sido despojado de sus impresionantes poderes en la mayoría de los animales complejos. Fue reutilizado (como lo ha hecho la evolución muchas veces) para facilitar la regeneración en una escala más pequeña: en la curación de heridas. [3]. Curiosamente, se sabe que la proximidad a las células senescentes aumenta la reprogramación celular con factores de Yamanaka. [4].
Este estudio no muestra de inmediato una forma para que los humanos vuelvan a crecer las extremidades, pero amplía nuestra comprensión del fascinante fenómeno de la senescencia celular. Si bien juega un papel en el envejecimiento, hay un lado positivo en la senescencia que podemos aprender a usar para nuestro beneficio.
Sugerimos que la senescencia es un mecanismo antiguo que instruye a las células adyacentes a un sitio de lesión para que se preparen para un evento regenerativo. También especulamos que otras consecuencias de la senescencia observadas en los mamíferos, como la retención y la acumulación prolongada de células senescentes, el envejecimiento, la inflamación crónica y el cáncer, son efectos secundarios que evolucionaron más tarde en la evolución de estos linajes, tal vez como consecuencia del aumento de las células senescentes. estabilidad del destino y de la complejidad morfológica. Comprender el entorno senescente y su papel en la plasticidad celular podría allanar el camino para nuevos tratamientos para mejorar la regeneración en mamíferos con deficiencias regenerativas.
Literatura
[1] Salinas-Saavedra M., Krasovec G., Horkan HR, Baxevanis AD y Frank U. (2022). La reprogramación celular inducida por la senescencia impulsa la regeneración de todo el cuerpo en los cnidarios. Informes de celda.
[2] López-Otín, C., Blasco, MA, Partridge, L., Serrano, M., & Kroemer, G. (2013). Las marcas del envejecimiento. Celda, 153(6), 1194-1217.
[3] Adams, PD (2009). Curación y dolor: mecanismos moleculares, funciones y patologías de la senescencia celular. Célula molecular, 36(1), 2-14.
[4] Mosteiro, L., Pantoja, C., Alcazar, N., Marion, RM, Chondronasiou, D., Rovira, M., … & Serrano, M. (2016). El daño tisular y la senescencia proporcionan señales críticas para la reprogramación celular in vivo. Ciencia, 354(6315), aaf4445.
