Principios unificadores de la regeneración

Principios unificadores de la regeneración I: epimorfosis versus morfalaxis

Kiyokazu Agata 

Yumi Saito 

Elizabeth Nakajima

Publicado por primera vez: 28 de febrero de 2007

https://doi.org/10.1111/j.1440-169X.2007.00919.x

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HERRAMIENTAS

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Resumen

Debido a que la investigación sobre la regeneración tiene una larga historia, algunas definiciones y conceptos clásicos sobre la regeneración que se establecieron en épocas anteriores se han mantenido sin reconsideración durante mucho tiempo, a pesar de que se han acumulado muchos hallazgos nuevos relevantes. Para aclarar los puntos en los que debería centrarse la investigación para dilucidar los mecanismos de regeneración, deberíamos reconsiderar tales definiciones y principios clásicos de regeneración a nivel celular y molecular. Aquí, consideramos dos principios diferentes de regeneración que se han definido clásicamente como 'epimorfosis' y 'morfalaxis', y proponemos el abandono de estas categorías clásicas y su reemplazo por un nuevo principio unificador para facilitar los estudios de regeneración.

Introducción: epimorfosis versus morfalaxis

Como estudiantes, aprendimos que la regeneración se puede dividir en dos tipos según su modo; ya sea epimorfosis o morfalaxis ( Fig. 1 ). En el caso de la regeneración de la extremidad del tritón, la parte residual de la extremidad permanece como está y se forma un 'blastema' en el sitio de la herida y eventualmente regenera los tejidos y órganos perdidos ( Fig. 1A ). Este tipo de 'complemento' regeneración se llama 'regeneración epimorphic' ( Suzuki et al . 2006). En este tipo de regeneración, el muñón viejo proporciona células que participan en la formación de blastema sin un reordenamiento drástico de los tejidos restantes. Por el contrario, en el otro tipo de regeneración, por ejemplo en la regeneración de hidra, no se forma un blastema en la superficie de la herida; más bien, la parte restante se remodela drásticamente para regenerar todas las partes del cuerpo ( Fig. 1B ). Este tipo de regeneración remodeladora se denomina morfalaxis. Simplemente hablando, la regeneración se puede clasificar como epimórfica o morfaláctica según se forme o no un blastema después de la cicatrización de la herida.

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Figura 1

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Ejemplos clásicos típicos de regeneración epimórfica y morfaláctica. (A) La regeneración de las extremidades en los anfibios es un ejemplo representativo de epimorfosis. En este tipo de regeneración, inicialmente se forma una masa de células indiferenciadas denominadas "blastema" después de la cicatrización de la herida y luego las células de blastema proliferan activamente para restaurar la parte perdida del órgano amputado. (B) La regeneración de Hydra se clasifica como morfalaxis. No se forma un blastema. La reordenación directa de las células preexistentes en el muñón contribuye a la regeneración.

La definición de blastema es un poco vaga, pero un blastema puede reconocerse fácilmente como una "región blanca" formada en la superficie cortada del cuerpo. Algunos factores que mantienen el estado indiferenciado de las células en el blastema también pueden inhibir la diferenciación de las células pigmentarias. Esta puede ser la razón por la que el blastema puede reconocerse como un área blanca durante la regeneración, pero nadie ha logrado identificar tales factores. Si examinamos esta región blanca haciendo cortes histológicos, podemos confirmar fácilmente que el blastema está compuesto de células típicas morfológicamente indiferenciadas.   

¿Qué tipo de regeneración ocurre en el caso de la regeneración planaria? Cuando cortamos planarias, se forma un blastema típico, que puede reconocerse como una región blanca a simple vista y como una masa de células indiferenciadas por observación histológica (  ). Sin embargo, un pionero en la regeneración planaria, Thomas H. Morgan, clasificó la regeneración planaria como morfalaxis hace unos 100 años, aunque había observado la formación de blastema ( Morgan 1900 ). En contraste, Takashi Kido en Japón observó cuidadosamente la regeneración de la faringe en las piezas de la cola y concluyó que aunque se formó una nueva faringe en la porción central del muñón, las células que participaban en la formación de la faringe parecían derivar del blastema y migrar al región posterior( Kido 1959, 1961 ), apoyando la noción de que la regeneración en planarias es epimórfica. Como resultado, algunos libros de texto de biología utilizados en las escuelas secundarias japonesas describieron la regeneración planaria como epimorfosis.

¿Es la regeneración planaria en realidad epimorfosis o morfalaxis? Para responder a esta pregunta, observamos cuidadosamente la regeneración planaria a nivel celular utilizando marcadores moleculares específicos ( Umesono et al . 1997 ; Agata et al . 1998 ; Kobayashi et al . 1998 ; Shibata et al . 1999 ; Cebrià et al . 2002b ) y un clasificador de células activado por fluorescencia ( Ogawa et al 2002a. ; Hayashi et al . 2006) y descubrió que debemos cambiar las antiguas definiciones relativas a la regeneración. Las antiguas definiciones se hicieron sin observaciones a nivel celular y esto provocó cierta confusión en el campo de la biología regenerativa. Proponemos que todos los fenómenos de regeneración deben volver a investigarse a nivel celular y que las categorías clásicas de regeneración deben reconsiderarse.

Regeneración intercalar en planarias

Cuando comenzamos nuestra observación de la regeneración planaria hace 15 años, creíamos que la regeneración planaria era un ejemplo típico de regeneración epimórfica. En ese momento, generalmente observamos el proceso de regeneración de las piezas del tronco, porque podíamos ver simultáneamente el proceso de regeneración de las regiones de la cabeza y la cola a partir de las piezas del tronco. Mientras observábamos el proceso de regeneración a partir de las piezas del tronco, no dudábamos que las planarias experimentaban una regeneración epimórfica, porque los tejidos perdidos se formaban a partir del blastema. Sin embargo, cuando observamos cuidadosamente el proceso de regeneración de las piezas de la cola, notamos que la faringe se formó en la parte central de los fragmentos restantes de la cola, lo que nos lleva a pensar que la regeneración de la faringe se debe a la morfalaxis.Morgan 1898 ) y clasificó la regeneración planaria como morfalaxis ( Morgan 1900 ). Sin embargo, al intentar interpretar nuestros hallazgos, encontramos los artículos de Kido ( Kido 1959, 1961 ) y nos dimos cuenta de que él había llegado a la misma conclusión que nosotros, aunque lo había interpretado como una regeneración epimórfica de la faringe. Es decir, descubrió que las células del blastema anterior parecían migrar posteriormente y participar en la regeneración epimórfica de la faringe.

Para determinar si la regeneración planaria se produce mediante epimorfosis o morfalaxis, aislamos un gen de la cadena pesada de miosina específico del músculo de la faringe ( DjMHC-A ; Kobayashi et al . 1998 ) y seguimos el compromiso y la migración celular mediante una sonda de ARN DjMHC-A ( Kobayashi et al. 1999a ). Curiosamente, obtuvimos resultados inesperados. DjMHC ‐ A‐Se detectaron células positivas en la parte central de los fragmentos de la cola, el lugar de la futura región de formación de la faringe, pero no en el blastema, lo que sugiere que las células madre pueden estar comprometidas en el espacio mesenquimatoso del fragmento de la cola antes de su migración hacia el rudimento de la faringe. Un resultado similar se obtuvo cuando observamos la regeneración de la faringe a partir de la pieza de la cabeza. Aparecieron células positivas para ARNm de DjMHC-A en el espacio mesenquimatoso en la región del viejo muñón yuxtapuestas al blastema ( Kobayashi et al . 1999a ).

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