Un infarto de miocardio deja en un humano adulto una cicatriz permanente en el corazón, pero otros vertebrados son capaces de eliminar la cicatriz y regenerar el músculo cardíaco de forma robusta y completa. Los científicos llevan años intentando descubrir cómo funciona esa 'habilidad especial' de algunos animales, con la esperanza de avanzar en los tratamientos médicos para pacientes cardíacos humanos, pero el gran abismo evolutivo que media con los vertebrados con esa capacidad complica descifrar qué características celulares y moleculares permiten la regeneración.
En el ser humano, las células cardíacas muertas, llamadas cardiomicitos, son reemplazadas por una cicatriz y el corazón nunca de recupera del todo. En otros animales la reparación puede ser total. Es el caso del pez cebra, que comparte con el ser humano el 70% de sus genes.
Una investigación con participación de científicos españoles había descubierto hace cinco años que el corazón del pez cebra se regenera gracias a unas células 'especiales', muy particulares.
En aquel estudio, los científicos demostraron que no todos los cardiomiocitos en el corazón del pez cebra contribuyen de la misma manera a regenerar el músculo perdido, y que un conjunto específico de célula, marcadas por una expresión del gen sox10s, tiene mayor capacidad regenerativa.
Ahora, otro grupo de investigadores de la Universidad de Utah, en Estados Unidos, ha dado un paso más. Para definir mejor las características de las especies que son capaces de regenerar su tejido cardíaco, compararon las respuestas a las lesiones cardíacas en el pez cebra y el medaka.
Son dos especies de peces teleósteos, que descienden de un ancestro común que vivió hace millones de años, que miden aproximadamente lo mismo (unos 3,8 centímetros), que habitan en agua dulce, que tienen corazones de dos cámaras y que que comparten una anatomía cardíaca similar y una ascendencia teleóstea común, pero difieren en su capacidad regenerativa.
Dos corazones muy diferentes
Los investigadores compusieron un atlas celular comparativo de respuestas a lesiones resuelto en el tiempo en los principales tipos de células cardíacas en ambas especies. Con este enfoque, identificaron varias características clave que distinguen la respuesta a la lesión cardíaca en el corazón medaka que no se regenera.
El equipo arrojó nueva luz sobre los mecanismos moleculares y celulares que intervienen en la regeneración del corazón del pez cebra e identificó algunas explicaciones posibles.
Según el estudio, la existencia de peces incapaces de regenerar su tejido cardíaco supone una oportunidad para contrastar las diferentes respuestas a las lesiones e identificar las características celulares exclusivas de las especies que sí pueden regenerar sus lesiones cardíacas.
"Pensamos que al comparar estos dos peces que tienen una morfología cardíaca similar y viven en hábitats similares, podríamos tener más posibilidades de encontrar cuáles son las principales diferencias", apunta Clayton Carey, autor principal del estudio.
Los resultados del estudio revelaron que, aunque parecen muy similares, los corazones de esas dos especies son en realidad muy diferentes.
Jamie Gagnon, director del equipo investigador, sospecha que la regeneración del corazón es un rasgo ancestral común a todos los teleósteos. Y cree que comprender el camino evolutivo que condujo a la pérdida de esta capacidad en algunas especies podría ofrecer información paralela sobre por qué los mamíferos no pueden regenerar su músculo cardíaco.
Para realizar los experimentos, el laboratorio de Gagnon utilizó un dispositivo llamado criosonda para dañar los corazones de los peces de manera que imitaban los ataques cardíacos en humanos, luego extrajeron los corazones para aprender cómo las dos especies respondieron de manera diferente a las lesiones.
El sistema inmunológico, clave
"El pez cebra tiene una respuesta inmune que es típica de lo que se puede ver durante una infección viral, llamada respuesta de interferón, Esa respuesta está completamente ausente en medaka", destaca Carey.
El estudio documentó diferencias en el reclutamiento y el comportamiento de las células inmunitarias, la señalización de las células epicárdicas y endoteliales y alteraciones en la estructura y composición del corazón. Por ejemplo, los medaka carecen de cierto tipo de células musculares que están presentes en el pez cebra.
La capacidad de regeneración cardiaca del pez cebra tiene que ver con el sistema inmunológico. Comprobaron que muchos más macrófagos, células inmunes especializadas, migraron a la herida en el pez cebra a la del medaka, pero los investigadores no pudieron desentrañar todo el misterio, por lo que subrayan que hacen falta más investigaciones.
A diferencia del medaka, el pez cebra forma una cicatriz transitoria que no se calcifica formando tejido rígido. Y, con el tiempo, un nuevo músculo reemplaza el tejido cardíaco dañado y el corazón sana.
La conclusión de Gagnon es que la clave es "lo que hagas con esa cicatriz". "Creemos que la respuesta del interferón hace que estas células macrófagas especializadas entren en el sitio de la herida y comiencen a promover el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos", expone.
"Cuanto más aprendamos sobre cómo los animales pueden regenerar tejidos, cómo esas características se han perdido en nosotros y en otros animales, más nos ayudará a pensar en nuestras limitaciones y cómo podríamos diseñar estrategias que nos ayuden a superarlas", destaca Gagnon.
"Nuestra esperanza es que construyamos esta base de conocimiento en animales que sean realmente accesibles y puedan estudiarse con mucho detalle, luego usemos ese conocimiento para generar experimentos más enfocados en mamíferos, y después tal vez algún día en pacientes humanos".
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