Cytoskeletons Direct Hydra Regeneration
WIKIMEDIA, FRANK FOXLal igual que sus homónimos míticos, las hidras son increíblemente difíciles de matar. Ya sea que se corten por la mitad o se trituren en pedazos, los diminutos animales de agua dulce generalmente logran regenerarse. Ahora, un estudio del 7 de febrero en Cell Reports señala la acción mecánica detrás del fenómeno biológico y sugiere que la hidra se basa en patrones de fibra de actina heredados que dirigen cómo el citoesqueleto debe reconstruirse después del trauma.
Los hallazgos podrían tener implicaciones para la medicina regenerativa. «Hydra tiene un plan corporal relativamente simple en comparación con la mayoría de los otros animales, pero las características básicas de tener fibras citoesqueléticas alineadas e interacciones mecánicas entre las células son universales». dijo el coautor Kinneret Keren, biofísico del Technion-Israel Institute of Technology en Haifa. «Esto podría ayudarnos a comprender los procesos de regeneración en los tejidos humanos, que son esenciales para el desarrollo de la medicina regenerativa y la ingeniería de tejidos».
Trabajos anteriores sobre la hidra habían demostrado que la señalización química ayuda a dirigir la regeneración de la hidra….
Nuestro estudio no refuta el papel de las señales químicas, dijo. La morfogénesis es obviamente un proceso acoplado que involucra tanto procesos mecánicos como señalización bioquímica. La mecánica por sí sola ciertamente no es suficiente para impulsar la diferenciación del tejido y la formación de nuevas partes del cuerpo.
Keren y sus colegas primero cortaron la hidra en trozos de diferentes formas: segmentos cuadrados, anillos, anillos abiertos y tiras longitudinales. Descubrieron que cada una de estas piezas generalmente se regeneraba en un animal completo, pero que los anillos y los anillos abiertos tenían más probabilidades de generar hidras deformadas con, por ejemplo, múltiples cabezas o pies.
El equipo propuso una base mecánica. para esta observación. Demostramos que esto siguió al proceso de plegado inicial que condujo a la formación de múltiples regiones con diferentes alineaciones de fibras de actina en anillos abiertos plegados, dijo Keren. En consecuencia, estos esferoides desarrollaron una bifurcación en la organización de sus fibras y eventualmente se convirtieron en animales con múltiples ejes corporales.
Luego, los investigadores anclaron muestras de estos anillos problemáticos y anillos abiertos a un alambre rígido, para ver si el equipo podía mecánicamente estabilizar el tejido y evitar que se deforme en varios ejes. De hecho, descubrieron que los anillos anclados a un alambre tenían menos probabilidades de regenerarse en animales con múltiples cabezas y patas. Demuestra la importancia de una retroalimentación mecánica para estabilizar el eje del cuerpo, dijo Keren. El cable restringió el movimiento del tejido, lo que a su vez ayuda a organizar las fibras del citoesqueleto, lo que a su vez refuerza la dinámica del tejido.
Keren y sus colegas concluyeron que las hidras nacen con un patrón específico de fibras de actina, lo que determina sus ejes corporales a medida que se desarrollan, y se activa para determinar nuevos ejes corporales cuando surge la necesidad de regeneración. Debido a que el plegamiento de los tejidos y la reorganización dinámica de la actina son cruciales para el proceso de regeneración de la hidra, las discrepancias en la alineación de las fibras de actina provocadas por el corte de la hidra en formas extrañas, como anillos, pueden interrumpir la regeneración. Si la geometría inicial restringe el citoesqueleto a más de un solo conjunto ordenado de fibras. . . diferentes regiones alineadas se desarrollan en diferentes direcciones, lo que lleva al desarrollo de más de un eje del cuerpo, dijo Keren. Mientras tanto, proporcionar soporte mecánico para estas fibras de actina puede ayudar a realinear los filamentos descarriados.
Este es un nuevo enfoque y es bastante emocionante, con resultados inesperados, dijo Bert Hobmayer, zoólogo y experto en hidra de la Universidad de Innsbruck. en Austria, que no participó en el estudio. Estudios anteriores han abordado cómo la señalización afecta el citoesqueleto, anotó Hobmayer, pero el presente trabajo demostró lo contrario: cómo la mecánica basada en actina influye en la señalización en el tejido. Según el experimento, la mecánica puede influir más activamente en la señalización de lo que se pensaba anteriormente, dijo Hobmayer. Para mí, eso es algo realmente nuevo.
En cuanto a las implicaciones potenciales para la medicina regenerativa, tenemos que ver si esta observación se conserva en animales superiores, dijo Hobmayer. Si resultara que este es un fenómeno conservado, vería implicaciones obvias como un mecanismo más de regeneración a investigar.
Anton Livshits et al., «Structural Inheritance of the Actin Cytoskeletal La organización determina el eje del cuerpo en la regeneración de Hydra» Cell Reports, doi:10.1016/j.celrep.2017.01.036
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