La regeneración del corazón: descifrando un misterio evolutivo

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Miquel Sendra Ortola, Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC)

¿Quién no se ha hecho una herida en la piel y en cuestión de días ya está reparada? Esto ocurre gracias a que las células cercanas se “desdiferencian” – vuelven a un estado primitivo– se multiplican y rellenan dicha herida.

Toda la vida con los mismos cardiomiocitos

Cada órgano muestra tasas y mecanismos diferentes de renovación celular. Por ejemplo, las células del intestino lo hacen cada semana. En el otro extremo, las células contráctiles del corazón, los cardiomiocitos, apenas experimentan reemplazos. Gran parte de las células de nuestro corazón son las mismas que teníamos cuando nacimos.

Además de su longevidad, los cardiomiocitos poseen una gran fuerza y resistencia. Un corazón humano es capaz de propulsar 8 000 litros de sangre cada día a través de todo nuestro cuerpo. Sin embargo, tiene una “kryptonita”: el infarto de miocardio. Cuando un coágulo tapona una arteria del corazón, las células dejan de recibir sangre y oxígeno y mueren. En ese momento, los fibroblastos, células de rescate, rellenan el hueco que dejan las células muertas formando un tejido fibroso.

Como el corazón no tiene mecanismos de renovación celular, el tejido fibroso no se sustituye, dando lugar a un órgano que late de forma ineficiente y arrítmica. Imaginemos cómo expulsaría el aire un globo hinchable si reparásemos un agujero con un trozo de plástico rígido. Si de ese globo dependiera nuestra calidad de vida, tendríamos un problema.

Mientras somos fetos y durante los primeros días de vida, los humanos y otros mamíferos sí podemos regenerar el corazón. En estas etapas, los cardiomiocitos se encuentran en un estado más primitivo y todavía son capaces de multiplicarse y generar nuevo tejido. Pero a medida que crecemos, estas células se vuelven más robustas y los genes que permiten la vuelta al estado primitivo se desactivan.

La mayoría de los cardiomiocitos acumulan varias copias del ADN y aumentan su tamaño, como los fresones que compramos en el supermercado. Esta rigidez, sumada a la ausencia de células madre en el corazón, anula su capacidad regenerativa.

El estudio del desarrollo embrionario brinda una oportunidad única para conocer herramientas de nuestro cuerpo que podemos usar luego a nuestro favor. Porque ese desarrollo consiste precisamente en generar nuevos tejidos y contiene las instrucciones genéticas para hacerlo.

Un canje evolutivo: corazones más potentes pero irreparables

Otros animales, como los peces o las salamandras, pueden regenerar el corazón sin problemas en su etapa adulta. ¿Por qué ellos sí y nosotros no? ¿Nos ha tratado mal la evolución?

Algunos científicos postulan que esto es solo un efecto colateral de las presiones evolutivas. Los animales grandes y complejos como los humanos necesitamos corazones potentes con cardiomiocitos diferenciados e hipertróficos como fresones, pero a cambio perdemos la facultad de regenerarlo. Otras especies más simples se las arreglan con células más primitivas, capaces de desdiferenciarse.

Si a esto le sumamos la admirable capacidad de algunas salamandras y peces para reparar tejido dañado (aletas, colas…), tenemos el cóctel perfecto para la regeneración del corazón.

En las cuevas submarinas de México, existen dos versiones de una misma especie (Astyanax mexicanus): el pez de superficie y el pez de las profundidades. Mientras que el primero regenera su corazón sin problemas, el pez de las profundidades ha perdido esa capacidad. Ahora, varios grupos de científicos investigan cuáles son las diferencias genéticas que explican la diferencia.

Es posible que la ausencia de depredadores que les muerdan las aletas en tales profundidades haya causado la pérdida de la capacidad regenerativa. Es un claro ejemplo de la importancia de conservar la biodiversidad para que avance la investigación en medicina. Si estos peces se extinguieran, perderíamos para siempre una oportunidad de encontrar los elementos necesarios para regenerar el corazón humano.

Soluciones: del Everest a los parches, sin recurrir al trasplante

Con estas pistas, los científicos están trabajando a contrarreloj para encontrar estrategias que lo consigan. Un enfoque es activar los programas genéticos del desarrollo embrionario en el corazón infartado para forzarle a que genere nuevo tejido. Otra opción más directa radica en pegar un parche de tejido artificial generado con cardiomiocitos obtenidos a partir de células madre cultivadas in vitro.

La estrategia más llamativa consiste en meter a personas infartadas en una cámara con bajos niveles de oxígeno. Se ha observado que los cardiomiocitos tienden a multiplicarse en esas condiciones. De hecho, durante el desarrollo embrionario, el feto crece con escasez de oxígeno, que incrementan al entrar en contacto con el aire al nacer.

Podríamos subir a la cima del Everest si sufriéramos un infarto, ya que allí los niveles de oxígeno son más bajos, pero últimamente está muy colapsado. En su lugar, la Universidad de Texas está probando a meter a personas infartadas en cámaras de hipoxia.

En definitiva, si podemos enseñar a un corazón viejo a usar trucos nuevos, el efecto será imparable.

Este artículo fue finalista en la III edición del certamen de divulgación joven organizado por la Fundación Lilly y The Conversation España.

Miquel Sendra Ortola, Investigador Doctor en Biología del Desarrollo, Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC)

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.