Aprendiendo el truco de estos peces, los investigadores esperan llegar a curar por completo a un paciente cardíaco.
Las enfermedades cardiovasculares son una de las causas de muerte más comunes en el mundo. Se calcula que se cobran hasta 18 millones de vidas al año. Los infartos son especialmente frecuentes. Por ello, los científicos buscan diligentemente formas de restaurar el corazón tras un latido. Y gracias al pez cebra, ahora estamos un paso más cerca.
Ataque al corazón y el pez cebra
Por desgracia, el corazón humano no es bueno reparándose a sí mismo tras un daño adquirido, como un infarto. “Un infarto se produce cuando un vaso sanguíneo del corazón se cierra, privando de sangre a parte del músculo cardiaco y provocando su muerte”, explica el investigador Jeroen Bakkers. “Los millones de células del músculo cardiaco que se pierden como consecuencia no son sustituidas por nuevas células musculares cardiacas, sino por una cicatriz. Esta cicatriz hace que el corazón funcione peor. Las células que quedan intentan compensarlo trabajando más. El estrés causado por ese duro trabajo puede acabar provocando una insuficiencia cardíaca”. Aunque existen tratamientos que combaten los síntomas, en la actualidad es imposible sustituir el tejido perdido por células maduras funcionales que puedan restaurar por completo un corazón.
A diferencia de los humanos, algunos animales, como el pez cebra y la salamandra, pueden regenerar completamente su corazón. Esto se debe a que las células supervivientes del músculo cardíaco pueden dividirse y crear células nuevas. De este modo, se sustituyen las células perdidas del músculo cardiaco, restableciendo por completo la función cardiaca en tan solo 90 días. Y eso es casi envidiable. ¿Por qué ellos sí y nosotros no?
“Hay varias teorías”, explica Bakkers. “Una es que tiene que ver con la diferencia de temperatura corporal. Los peces y las salamandras son de sangre fría, mientras que los mamíferos son de sangre caliente. Mantener la temperatura corporal a 37 grados requiere mucha energía y oxígeno. Esta mayor necesidad de oxígeno puede haber provocado adaptaciones en la circulación sanguínea, piensa, el músculo cardíaco es más potente y la presión arterial es más alta. Y creemos que esto se ha producido a expensas de la capacidad de regeneración del corazón”.
La regeneración del corazón al microscopio
En el nuevo estudio, Bakkers y sus colegas observaron de cerca al pez cebra. Después de todo, ¿qué es exactamente lo que permite a estos peces reparar completamente su corazón tras un daño sostenido? Estudios anteriores han descubierto factores que estimulan la división de las células del músculo cardíaco. Pero lo que ocurre después con las células musculares recién formadas seguía siendo desconcertante. En resumen, hasta hace poco no estaba claro como estas células dejan de dividirse y maduran para contribuir al funcionamiento normal del corazón.
Maduración y la proteína LRRC10
Para estudiar con detalle la maduración del nuevo tejido, los investigadores desarrollaron una técnica en la que cultivaban fuera del cuerpo rodajas gruesas de corazones dañados de pez cebra. Esto les permitió estudiar la dinámica del calcio en las células musculares del corazón. El movimiento del calcio dentro y fuera de las células del músculo cardíaco es importante para la contracción del corazón y, por tanto, constituye una medida importante de su maduración. Tras un minucioso análisis, los investigadores descubrieron que la velocidad a la que el calcio entra y sale de las células del músculo cardiaco cambia tras la división. “Para dividirse, las células del músculo cardíaco cambian y adquieren propiedades (embrionarias) diferentes”, explica Bakkers.
Hasta aquí, por cierto, nada nuevo. “Esto ya se sabía desde hace tiempo”, continúa Bakkers. “Pero lo que aún no sabíamos era cómo se detiene esta división celular, para que no se fabriquen demasiadas células de músculo cardíaco. Tampoco estaba claro como estas nuevas células de músculo cardíaco recuperan sus propiedades maduras”. Pero gracias al estudio, Bakkers tiene ahora una fuerte sospecha.
“La proteína 10 que contiene repeticiones ricas en leucina (o LRRC10 para abreviar) desempeña un papel importante en esto”, dice. “La LRRC10 es una proteína que se une a un canal iónico específico. Ambas se encuentran en una estructura llamada díada cardiaca, que regula la cantidad y la rapidez con que el calcio entra y sale de la célula muscular cardiaca. Descubrimos que la díada cardiaca y LRRC10 no solo son importantes para regular el flujo de entrada y salida de calcio, sino que también desempeñan un papel importante en el control de la división celular. De hecho, una pequeña cantidad de LRRC10 aumenta la división celular en el corazón y en las células inmaduras, mientras que la sobreexpresión bloquea de hecho la división de las células musculares cardiacas. En resumen, LRRC10 actúa como un interruptor entre la división celular y la maduración durante la regeneración cardiaca”.
¿Cómo es en los humanos?
Significa que LRRC10 es muy importante para la división celular y la maduración de las células musculares cardiacas en el corazón del pez cebra. Un nuevo e interesante descubrimiento. Pero, ¿hasta qué punto puede trasladarse esto a los mamíferos, como los humanos? Para estudiarlo, los investigadores expresaron LRRC10 en células de músculo cardíaco de ratones y humanos. Los resultados son prometedores. Porque LRRC10 alteró el metabolismo del calcio, afectó a la división celular y promovió la maduración celular de forma similar a lo que el equipo había observado en corazones de pez cebra. “Así que descubrimos que LRRC10 estimula la maduración no solo en el pez cebra, sino también en las células musculares cardiacas humanas”, dijo Bakkers.
Reparar el corazón dañado
Esto sugiere que LRRC10 podría utilizarse para reparar corazones humanos dañados. “Después de un infarto, por ejemplo, el corazón dañado podría inyectarse con células musculares cardiacas cultivadas en laboratorio”, sugiere Bakkers. “Uno de los problemas de las células miocárdicas cultivadas es que son inmaduras, por lo que no se integran bien en el corazón, lo que provoca arritmias mortales. Se necesitan más investigaciones para determinar con exactitud el grado de maduración de las células musculares cardíacas cultivadas tras el tratamiento con LRRC10, pero es posible que un aumento de la maduración favorezca la integración de las células trasplantadas”.
Aunque aún queda mucho camino por recorrer, las conclusiones del estudio podrían contribuir al desarrollo de nuevos tratamientos contra las enfermedades cardiovasculares. “Ahora comprendemos mejor cómo regenera el corazón el pez cebra”, resume Bakkers. “Al hacerlo, hemos descubierto un nuevo mecanismo que hace que las células musculares cardiacas dejen de dividirse y adquieran las propiedades de las células maduras del músculo cardiaco. Este mecanismo también está presente en las células musculares cardíacas humanas cultivadas, lo que permite dirigir estas células para que adquieran propiedades más maduras. En resumen, ahora comprendemos mejor cómo dar a las células musculares cardíacas cultivadas un carácter más maduro. Y eso contribuye a mejorar el modelo de ensayo de fármacos”.