Formación de las cavidades de los órganos

Grabación en directo de la formación de la cavidad del oído interno del pez cebra. En rojo se observan los núcleos de las células que se ubican cerca de la cavidad para dividrse. En verde, el esqueleto de las células, particularmente abundante en la superficie de la cavidad que se forma en el centro del órgano. Fuente. Grupo de Investigación en Biología del Desarrollo de la UPF

Una investigación con peces zebra ha sido clave para comprender como se forman las cavidades de los órganos

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El trabajo muestra por primera vez que las células pueden ejercer fuerzas que contribuyen a dar forma a las cavidades. Ha sido liderado por Berta Alsina, investigadora principal del del Grupo de Investigación en Biología del Desarrollo del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud (DCEXS), y se ha publicado en Nature Communications. En la investigación también han participado Esteban Hoijman, primer autor del artículo, y Davide Rubbini, ambos del mismo grupo de investigación, y Julien Colombelli, del Instituto de Investigación Biomédica de Barcelona.

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UPF / La investigación ha permitido conocer con mucha más precisión de lo que hasta ahora era posible cómo se forma la cavidad del oído interno, en este caso tomando como modelo el embrión de pez cebra. Los resultados obtenidos cambian la visión que había hasta ahora sobre la formación de las cavidades de los órganos.

Los investigadores han utilizado técnicas muy pioneras que han permitido grabar in vivo el desarrollo embrionario del oído 

El proceso de formación de las cavidades es decisivo en el embrión, dada la abundancia de éstas en diferentes órganos (cerebro, corazón, riñones, intestino, vasos sanguíneos, etc.). Errores en esta fase provocan malformaciones, a veces muy importantes, como es el caso de la espina bífida o el riñón poliquístico. En humanos, la sordera hereditaria es la causa mayoritaria de malformaciones en recién nacidos, por lo que entender cómo se forma este órgano es de vital importancia.

Hasta ahora se pensaba que el desarrollo de las cavidades (o lumen) de los órganos se producía por un proceso similar al de inflar un globo: las células eran la goma y el fluido externo a estas sería el aire. Los resultados de esta investigación muestran dos cambios respecto a esta visión. Por un lado, se ha visto que el líquido que llena la cavidad no sólo proviene del exterior de las células, sino también de su interior. Por otro, se ha observado por primera vez que hay fuerzas mecánicas que también contribuyen a la expansión de la cavidad y que son provocadas por el cambio de forma cuando las células se dividen.

Grupo de Investigación en Biología del Desarrollo del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud (DCEXS)
Grupo de Investigación en Biología del Desarrollo del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud (DCEXS)

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Aparte de su importante contribución al conocimiento del desarrollo embrionario, la relevancia de la investigación radica también en el hecho de haber utilizado técnicas muy pioneras que han permitido grabar in vivo el desarrollo embrionario del oído y utilizar por primera vez la microcirugía láser en un epitelio interno y tridimensional. Al tratarse del pez cebra, que es transparente y tiene el oído muy superficial, se ha podido teñir con fluorescencia la zona a investigar y visualizarla en directo. La microcirugía láser ha sido posible gracias al uso de un microscopio especial, que ha permitido cortar en el embrión, de manera muy precisa, estructuras más pequeñas que una célula sin dañarla.

Entender los mecanismos que utilizan los órganos para formar cavidades también es fundamental para diseñar estrategias de fabricación de órganos in vitro en medicina regenerativa.

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Trabajo de referencia:

Hoijman Esteban, Rubbini Davide, Colombelli Julien, Alsina Berta. “Mitótico cell Rounding and Epithelial Thinning Regulate lumen growth and shape”. Nature Communications, Junio de 2015. DOI:10.1038/ncomms8355

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