Un estudio devela los procesos concernientes a la regeneración de la punta de los dedos de los mamíferos

Científicos brasileños observaron que esos extremos corporales crecen cuando se los amputa pues están compuestos por piel, huesos y uñas, tres tejidos que se recuperan naturalmente tras sufrir algún daño

Por André Julião, desde Campos do Jordão (São Paulo, Brasil)  |  Agência FAPESP – Desde hace mucho tiempo, los científicos procuran develar el mecanismo concerniente al proceso de regeneración de las puntas de los dedos amputadas, con la intuición de que allí residiría la clave para la regeneración completa de extremidades lesionadas, tal como sucede con las salamandras.

Esos anfibios, cuando pierden una pata o la punta de la cola, forman en su lugar un blastema, un conjunto de células indiferenciadas capaces de recrear todos los tejidos perdidos y originar una extremidad igual a la que tenían. Nunca algo parecido se ha observado en mamíferos.

En un artículo publicado en la revista Scientific Reports, científicos de Brasil vinculados a la Universidad de Campinas (Unicamp) cuestionan las expectativas optimistas. En lugar de la llamada regeneración epimórfica, como la de las salamandras, en la cual incluso las articulaciones y la función de la extremidad amputada se recuperan, en las puntas de los dedos de los mamíferos se produce básicamente el crecimiento de tres tejidos que naturalmente realizan esa función cuando están dañados: las uñas, la piel y los huesos.

Por ende, los científicos demostraron que el proceso observable en los dedos de los mamíferos es mucho más sencillo de lo que se esperaba. Por eso mismo, no constituye un modelo para la regeneración de extremidades.

Este estudio se dio a conocer el pasado 9 de septiembre, durante el 3rd Australia-Brazil-Chile Regenerative Medicine and Developmental Biology Symposium, que formó parte de la programación de la 34ª Reunión Anual de la Federación de Sociedades de Biología Experimental (FeSBE), realizada en la localidad de Campos do Jordão (en el estado de São Paulo, Brasil).

El trabajo lleva la firma de la doctoranda Lucimara A. Sensiate y de su director de tesis, Henrique Marques Barbosa de Souza, ambos del Instituto de Biología (IB) de la Unicamp. Este estudio contó con una Ayuda a la Investigación de la FAPESP en la modalidad de Apoyo a Jóvenes Investigadores.

“Vimos que la punta del dedo es mucho más sencilla que el dedo entero o que un brazo, por ejemplo. Carece de músculos, glándulas o articulaciones, y posee básicamente la uña, la piel y el hueso. Esos tres tejidos cuentan con una capacidad natural de regeneración”, dijo Marques Barbosa de Souza.

Por lo tanto, el crecimiento de la punta de un dedo no constituye una regeneración en el sentido estricto de la palabra sino una sucesión de fenómenos bastante conocidos. Al igual que cualquier herida causada en la piel, la lesión ocasionada por la amputación cicatriza debido a la migración de los queratinocitos, las células de la piel que producen queratina.

La uña parcialmente cortada reanuda su crecimiento puesto que está dotada de una gran cantidad de células madre que inducen este fenómeno durante toda la vida del organismo. Sin embargo, el crecimiento más importante en este proceso es el del tejido óseo, que transcurre naturalmente cuando se sufre una fractura, por ejemplo. Este crecimiento se concreta merced a las denominadas células ósteoprogenitoras. Científicos ya habían demostrado que la uña es fundamental para el crecimiento óseo luego de la amputación de dedos de ratones, al inducir el llamado crecimiento distal en el formato puntiagudo característico de las falanges distales, las puntas de los dedos.

Un nuevo y antiguo modelo

Para demostrar este fenómeno, los investigadores realizaron experimentos con ratones, que constituyen el modelo animal más utilizado en el estudio de la regeneración de las puntas de los dedos. Dos grupos de animales fueron sometidos a dos tipos de amputación: distal y proximal.

La amputación distal elimina alrededor del 25% del extremo del dedo, pero resulta en el crecimiento de la punta, con una morfología similar a la de los dedos no amputados. En tanto, en la amputación proximal, el corte elimina alrededor del 50% del dedo, pero la lesión se cierra sin que se produzca un crecimiento óseo o ni de la uña.

Para incluir estructuras más complejas en una amputación distal, los investigadores efectuaron también una amputación distal en un ángulo oblicuo, retirando también una estructura denominada cojín, la cual además de la piel posee glándulas, grasa y otros tejidos. Si los dedos amputados distalmente poseyeran capacidad de regeneración epimórfica, el cojín del dedo también se recuperaría.

Al cabo de 30 días después de la concreción de las amputaciones, los dedos que habían sufrido el corte distal (en ángulo reto) habían reconstituido la uña, la falange terminal y la piel, reproduciendo así su formato original. En tanto, los dedos que pasaron por el corte distal sesgado recuperaron todas estas estructuras, pero fueron incapaces de regenerar el cojín.

“Esto muestra que las estructuras que no poseen capacidad intrínseca de reanudar el crecimiento no son inducidas a regenerarse tras una amputación”, dijo el investigador.

En las amputaciones proximales no hubo ninguna regeneración, solo cicatrización. Los investigadores demostraron que con ese corte más profundo se remueve una zona conocida como periostio, rica en células productoras de tejido óseo. Trabajos de otros grupos indican que en la cabeza de los ciervos el periostio es esencial para el renacimiento de las astas de los animales, que caen de cuando en cuando. Esto muestra una conexión entre esas células y el crecimiento óseo en los mamíferos.

Las células de la región del periostio reciben el estímulo de una vía de señalización mediada por proteínas de la familia Wnt, que induce a las células mesenquimales a diferenciarse en células osteoprogenitoras y a secretar matriz ósea. En trabajos anteriores se había demostrado que la presencia de esa vía de señalización en la base de la uña resulta fundamental para el crecimiento óseo luego de la concreción de amputaciones distales.

En las amputaciones proximales, esa señalización no se concretaría, por eso el hueso no crece. Cuando otros grupos de investigación forzaron la señalización en amputaciones proximales, lograron revertir el fenotipo y el dedo exhibió un crecimiento óseo. De este modo, su formato quedó similar al del dedo no amputado.

Otra evidencia de que la regeneración de la punta del dedo es básicamente un crecimiento óseo surgió en estudios de otros grupos en los cuales se aplicó en una amputación proximal una microesfera con capacidad para liberar BMP, una proteína que induce el crecimiento óseo utilizada en tratamientos dentales y fracturas. Aun sin el periostio, el hueso creció en forma de punta.

“Por lo tanto, lo que sucedería tras la amputación básicamente es la inducción de crecimiento óseo. El resto [el cierre de la lesión] lo observamos de manera muy similar en amputaciones distales y proximales”, dijo el investigador.

“El juanete, por ejemplo, es un callo óseo que crece en la articulación, en la base del dedo gordo del pie, pero nadie le da el nombre de dedo porque no tiene una articulación ni una uña. Lo propio sucede en la punta del dedo, que crece nuevamente cuando se la amputa. No se trata de un dedo nuevo sino de una punta ósea”, explicó Marques Barbosa de Souza.

Con estas nuevas conclusiones, los investigadores esperan que la denominada “regeneración de la punta del dedo” pase a considerarse tan solo como un modelo de crecimiento óseo. De esta manera, el enfoque de los estudios de la regeneración de extremidades en mamíferos podrá avanzar por nuevos caminos.

Puede leerse el artículo intitulado Bone growth as the main determinant of mouse digit tip regeneration after amputation (doi: 10.1038/s41598-019-45521-4), de Lucimara A. Sensiate y Henrique Marques Barbosa de Souza, en el siguiente enlace: www.nature.com/articles/s41598-019-45521-4.