Saber cómo los peces reparan su corazón podría ayudar a los pacientes cardíacos

Podría conducir a nuevos tratamientos para pacientes que han sufrido ataques cardíacos y ayudar a desentrañar cómo el estilo de vida de nuestros padres y abuelos puede afectar nuestra propia salud cardíaca.

Peces tetra mexicanos
iStock

La capacidad de ciertos peces para curar los daños en su corazón podría conducir a nuevos tratamientos para pacientes que han sufrido ataques cardíacos y también podría ayudar a desentrañar cómo el estilo de vida de nuestros padres y abuelos puede afectar nuestra propia salud cardíaca.

El corazón humano no puede curarse a sí mismo. Después de un ataque al corazón, en el que el flujo de sangre al músculo cardíaco que late se interrumpe, privándolo de oxígeno, se forma tejido cicatrizante en lugar de células muertas durante las siguientes semanas.

Este tejido cicatricial más rígido interfiere con la capacidad del corazón de bombear sangre por todo el cuerpo, haciendo más probable que en el futuro se produzca un paro cardíaco y una insuficiencia cardíaca letal.

No hay medicamentos ni tratamientos que puedan reparar el daño causado por un ataque cardíaco y las enfermedades cardiovasculares son la principal causa de muerte en todo el mundo, representando 17,9 millones de muertes cada año. Solo en Europa se cobra la vida de cuatro millones de personas anualmente, casi la mitad de todas las muertes en la región.

Pero la naturaleza demuestra, sin embargo, que reparar el corazón no es imposible. Los embriones de ratones y los ratones muy jóvenes pueden generar nuevas células de músculo cardíaco después de una lesión, y algunos peces pueden incluso hacer crecer el músculo cardíaco dañado en la edad adulta.

Los investigadores esperan que al comprender cómo estos animales son capaces de reparar sus corazones dañados, algún día tengamos nuevos tratamientos con medicamentos que se puedan dar a los pacientes que han sufrido un ataque al corazón. Pero para ello, también deben descubrir exactamente por qué algunos animales pueden reparar el músculo cardíaco y otros no.

Un grupo de investigación europeo, dirigido por la profesora Mathilda Mommersteeg, científica de desarrollo y regeneración de la Universidad de Oxford, Reino Unido, ha recurrido a una singular especie de peces para intentar resolver este rompecabezas de la reparación del corazón.

El pez cueva ciego

El tetra mexicano (Astyanax mexicanus) es un pez de agua dulce que adopta dos formas muy diferentes. La primera es un pez de aspecto monótono y ordinario que se encuentra en los ríos y arroyos de México y el sur de Texas. Pero la misma especie también se puede encontrar en piscinas en las profundidades de las cuevas. Esta forma de pez es ciega y tiene un color blanco rosado. También posee papilas gustativas más sensibles y líneas de detección de vibraciones.

Se cree que el pez ciego de las cavernas evolucionó hace más de un millón de años después de que algunos tetras mexicanos quedaran atrapados en cuevas y comenzaron a adaptarse a las condiciones de oscuridad existentes. El metabolismo del pez de las cavernas se ha ralentizado en comparación con el de sus parientes del exterior, lo que significa que puede sobrevivir a la escasez de alimentos y vivir más tiempo.

Pero el equipo de Mommersteeg para el proyecto CaveHeart ha descubierto otra diferencia notable: los tetras que viven en el mundo exterior pueden reparar el tejido cardíaco dañado, mientras que el pez cueva no.

"Nuestro proyecto puede proporcionar importantes pistas de por qué otros animales perdieron la capacidad de regenerar el corazón durante la evolución", dijo el Dr. Gennaro Ruggiero, un biólogo molecular de la Universidad de Oxford que forma parte del equipo que lleva a cabo la investigación. "Si entendemos el mecanismo, eso puede ayudarnos a desarrollar nuevas formas de promover la reparación del corazón humano”.

Ya han encontrado que ambas especies de peces producen nuevas células cardíacas a niveles similares aproximadamente una semana después de una lesión cardíaca, pero en el pez tetra de cueva coincide con una fuerte cicatrización y respuesta inmune. Esto parece interferir con la capacidad de las nuevas células cardíacas para reemplazar el tejido cicatrizado. Ruggiero está investigando ahora por qué sucede esto.

El Dr. Ruggiero también ha estado cruzando los peces que viven en las cuevas con los de la superficie. Algunos de los descendientes pueden reparar corazones, mientras que otros no. Comparar los mapas genéticos de estas crías está ayudando al equipo a ver qué genes y proteínas son más importantes para permitir a los peces regenerar el tejido del corazón.

“Encontramos algunas regiones del genoma que están directamente relacionadas con el proceso de regeneración del corazón", dijo el Dr. Ruggiero. Una diferencia que han observado los investigadores es que la mezcla de proteínas que flotan en el espacio entre las células del corazón es diferente entre los peces que pueden y los que no pueden reparar el músculo cardíaco.

Esta "matriz extracelular", como se conoce, es secretada por células especiales llamadas fibroblastos, que participan en la reparación de las heridas. El Dr. Ruggiero y sus colegas planean examinar unos mil compuestos para ver cómo influyen en los fibroblastos y las proteínas que segregan.

“Queremos encontrar compuestos capaces de inducir diferencias en las proteínas de la matriz extracelular, especialmente aquellas que mejoran la regeneración, no la cicatrización", explicó el Dr. Ruggiero. El objetivo es descubrir un pequeño compuesto químico que reduzca eficazmente la capacidad de reparación del corazón de los peces de las cavernas, de modo que puedan regenerar el tejido cardíaco de manera similar a sus parientes que viven en la superficie.

“Entender por qué los peces pueden regenerarse puede ayudarnos a promover la regeneración en los mamíferos", dijo la profesora Nadia Mercader, bióloga del desarrollo de la Universidad de Berna, Suiza. “Es un enfoque de ciencia básica. Para tratar de entender lo que funciona en la naturaleza”.

Mercader está usando el pez cebra en experimentos de laboratorio como parte del proyecto TransReg, para entender mejor los orígenes de las enfermedades del corazón.

Le interesa saber si el daño al tejido cardíaco de un padre o un abuelo puede transmitirse de generación en generación como una "memoria biológica". Este proceso se conoce como herencia epigenética y ocurre debido a los cambios químicos de la molécula de ADN o de las proteínas circundantes durante la vida de un animal y actúan como interruptores genéticos, sin cambiar el código del ADN en sí. Factores ambientales como el estrés o la escasez de alimentos provocan cambios en el patrón de estas modificaciones químicas, y así hacen que diferentes genes se activen o desactiven.

En algunos animales, estos cambios epigenéticos semipermanentes también pueden transmitirse de padres a hijos a lo largo de generaciones e incluso se ha visto que duran varias generaciones. Se ha estudiado bien en animales simples como el gusano nematodo Caenorhabditis elegans, pero no se comprende tan bien en los humanos. "Imagina que tienes un abuelo y que algo le ha sucedido", dijo la profesora Mercader. “Los nietos podrían tener alguna información codificada sobre esto”

Desentrañar cómo la genética, la herencia epigenética o las elecciones de estilo de vida contribuyen a los problemas cardíacos en las personas es extremadamente complicado. Hay tantas variaciones a lo largo de la vida que no se puede controlar a la gente las 24 horas del día. “Es mucho más fácil de entender en un laboratorio, donde se pueden controlar las variables ambientales que pueden influir en los resultados", dijo la profesora Mercader. Por eso está investigando al pez cebra con lesiones cardíacas y lo que le sucede a su progenie.

“Muchas de las células que están presentes en los corazones de los peces cebra también están presentes en nuestros propios corazones", dijo. Si ella y sus colegas encuentran que los cambios epigenéticos relacionados con el daño en el tejido cardíaco se transmiten de padres o abuelos, podría proporcionar, en última instancia, una manera de detectar a los que tienen más riesgo de problemas cardíacos.

“Esto trata más de prevención que de terapia", explicó la profesora Mercader. “Si hay un recuerdo de una lesión, entonces es importante saberlo”. “Si sabes que estás más predispuesto a tener una lesión, entonces tienes que tener más cuidado”.

“Si entendemos el mecanismo, eso puede ayudarnos a desarrollar nuevas formas de promover la reparación del corazón humano”, Dr. Gennaro Ruggiero, Universidad de Oxford, Reino Unido

Continúa leyendo