Algunos animales pueden regenerar ciertos tejidos y tipos celulares como la musculatura o las células sanguíneas; otros pueden regenerar órganos como el corazón o el cerebro; y en algunos casos, hay animales que pueden regenerar estructuras más complejas como las extremidades e, incluso, organismos completos a partir de una pequeña parte de su cuerpo. Para ello, todos estos animales utilizan estrategias más o menos diferente, ahora bien, un aspecto común en todos ellos es que para regenerar hacen falta células nuevas.

Entender la base celular de la regeneración es un aspecto central en el estudio de la misma. Hay 3 orígenes principales de las células regenerativas: a partir de células madre, de desdiferenciación celular y posterior rediferenciación normalmente en el mismo tipo celular y, finalmente, de transdiferenciación. Las células madre son células indiferenciadas que tienen una capacidad casi ilimitada de dividirse y que pueden diferenciarse en uno o más tipos celulares diferentes. Diferentes tipos de células madre varían dependiendo de su potencialidad, es decir, de cuántos tipos celulares diferentes pueden dar. Así, por ejemplo, hay células madre unipotentes que pueden diferenciarse en un único tipo celular como son las células madre musculares que encontramos en algunos vertebrados, incluidos los humanos. Por otro lado, las células madre hematopoiéticas son multipotentes ya que pueden diferenciarse en unos pocos tipos celulares diferentes, las células sanguíneas en su caso. Finalmente, hay células madre pluripotentes o totipotentes que pueden diferenciarse en muchos tipos celulares o en todas las células diferentes del organismo, respectivamente. Un ejemplo de animales donde encontramos células madre pluripotentes son las hidras, unos pólipos de agua dulce dentro de los cnidarios, y las planarias de agua dulce, gusanos planos no segmentados del grupo de los platelmintos.

Por desdiferenciación se entiende el proceso celular según el cual células diferenciadas maduras pierden algunas de sus características volviendo a un estado más inmaduro que comporta que recuperen propiedades típicas de células progenitoras, como es la capacidad de dividirse. Una vez se han desdiferenciado estas células pueden diferenciarse de nuevo en un tipo celular maduro. Cuando se diferencian en un tipo celular maduro diferente del tipo celular original del que provenían se habla de transdiferenciación. La regeneración de la lente de los ojos de algunos anfibios como los tritones y ajolotes depende de procesos de transdiferenciación en los cuales las células pigmentarias del iris son las que dan lugar a las nuevas células de la lente regenerada.

Dos de los animales modelo más utilizados para estudiar la regeneración de grandes regiones o estructuras complejas son las planarias de agua dulce y las salamandras. Las planarias pueden regenerar todo un individuo completo a partir de una pequeña parte de su cuerpo, mientras que las salamandras pueden regenerar, entre otros órganos y tejidos, sus extremidades. Estos dos modelos de regeneración ejemplifican dos estrategias opuestas respecto al origen de las células regenerativas.

Las planarias son unos animales muy especiales porque mantienen una población de células madre totipotentes adultas durante toda su vida, conocidas como neoblastos. Esto las convierte en un modelo único para estudiar la regeneración basada en células madre. Los neoblastos se distribuyen prácticamente por todo el cuerpo, lo que hace que un pequeño fragmento del mismo pueda regenerar una planaria entera en muy pocos días. Cuando una planaria es cortada en, por ejemplo, dos trozos los neoblastos cercanos a la herida aumentan su tasa de proliferación dando lugar a un gran número de células que se irán diferenciando en todos los tipos celulares necesarios para regenerar los tejidos, órganos y estructuras perdidas. Los neoblastos son las únicas células con capacidad proliferativa de las planarias. Si eliminamos los neoblastos mediante irradiación, por ejemplo, las planarias pierden su capacidad regenerativa de manera que si cortamos una planaria irradiada en dos trozos, los mismos morirán en pocas semanas al ser incapaces de regenerar. Este tipo de experimentos demuestra que la regeneración de las planarias depende absolutamente de estas células madre totipotentes y que, en estos animales, no se dan fenómenos de desdiferenciación.

Por su lado, la regeneración de las extremidades de los anfibios dependen básicamente de procesos de desdiferenciación. Cuando amputamos una extremidad de un ajolote, por ejemplo, las células diferenciadas maduras cercanas a la herida sufren un proceso de desdiferenciación que las hace adquirir capacidades proliferativas para generar nuevas células. Estas células progenitoras se diferenciarán a continuación en los diferentes tejidos necesarios para regenerar la extremidad. En el caso de los ajolotes sabemos que las células provenientes de este proceso de desdiferenciación cuando se vuelven a diferenciar lo hacen en el mismo tipo celular del que provenían. Es decir que las células epidérmicas nuevas se originan a partir de células epidérmicas preexistentes en la región de la herida, las musculares proceden de las musculares y las células nerviosas de Schwann proceden de células de Schwann. Esto es importante porque indica que de alguna manera hay una cierta memoria celular. Cuando las células se desdiferencian y vuelven a un estado más primogénito indiferenciado recuerdan de alguna manera el tipo celular de donde provenían y esto las condiciona para que al volverse a diferenciar lo hagan, principalmente, en ese mismo tipo celular. Procesos de desdiferenciación y rediferenciación en el mismo tipo celular se han visto también en la regeneración de las aletas y el corazón del pez cebra.

En resumen, uno de los aspectos importantes que hay que determinar cuando se analiza la regeneración en el mundo animal es el del origen de las células regenerativas. Hemos visto que hay dos estrategias principales: células madre o desdiferenciación, siendo ambas estrategias no necesariamente excluyentes en un mismo animal. Entender cómo se comportan estas células regenerativas en estos animales, cómo proliferan, cómo se diferencian y organizan para regenerar los diferentes tejidos, órganos y estructuras puede resultar de gran relevancia para el campo más aplicado de la medicina regenerativa. En éste, el objetivo último es el de proporcionar al individuo una fuente celular nueva que substituya las células muertas o perdidas y que el cuerpo humano no puede regenerar de manera natural.

Francesc Cebrià
Francesc Cebrià

Profesor titular del Departamento de Genética de la Facultad de Biología de la Universidad de Barcelona. Toda mi carrera científica, y a lo largo de un periplo vital Barcelona-Japón-EE.UU.-Barcelona, la he dedicado a estudiar la regeneración en las planarias: unos animales extraordinarios que pueden regenerar un individuo completo a partir de una pequeña parte de su cuerpo.

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¿Cómo lo hacen algunos animales para regenerar extremidades, aletas, el corazón, el cerebro o todo un individuo a partir de una pequeña parte de su cuerpo?

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