MADRID, 28 Jun. (EUROPA PRESS) -
Las células nerviosas y musculares se comunican a través de señales eléctricas durante el desarrollo, un fenómeno conocido como bioelectricidad. Así lo recoge ‘Current Biology’, en un trabajo firmado por Judith Eisen, neurocientífica de la Universidad de Oregón
La comunicación, que se produce a través de canales especializados entre células, es vital para un desarrollo y comportamiento adecuados. El estudio identifica genes específicos que controlan el proceso y precisa qué sucede cuando sale ma. Siendo así, el hallazgo ofrece pistas sobre los orígenes genéticos de los trastornos musculares en humanos y aborda cuestiones de larga data en la biología del desarrollo.
"Esto es algo que muchos de nosotros nos hemos preguntado durante muchos, muchos años, ¡y ahora lo hemos descubierto!" exclama Judith Eisen que, en la década de 1980, detectó un patrón de comunicación entre las células musculares del pez cebra que no podía explicar.
El trabajo une a tres generaciones de neurocientíficos de la UO y proporciona una lección para todos los investigadores: conserve esos cuadernos de laboratorio. Eisen desenterró sus cuadernos de tapa dura originales cuando se mudó a un espacio de laboratorio temporal para la renovación de un edificio hace unos años. Los bocetos y notas taquigráficas que grabó con tinta hace años siguen siendo relevantes hoy en día.
Eisen y sus colegas reclutaron a Adam Miller en la Universidad de Oregon para formar un grupo de investigación centrado en la comunicación eléctrica entre células . Su laboratorio estudia cómo los circuitos neuronales construyen conexiones y crean comportamiento. Un área de atención son las uniones en hendidura, canales físicos que permiten que las señales eléctricas se muevan directamente entre las células. Estas vías de comunicación son particularmente importantes durante el desarrollo temprano, a medida que los numerosos sistemas del cuerpo se configuran y organizan.
El pez cebra es la especie perfecta para estudiar la comunicación eléctrica. Gracias a sus embriones transparentes, "podemos visualizar la electricidad que fluye a través de las células en tiempo real", informa Rachel Lukowicz-Bedford, postdoctorada en el laboratorio de Miller.
Mientras buscaba pez cebra con diferentes mutaciones en las uniones comunicantes, Lukowicz-Bedford hizo un hallazgo intrigante: un pez cebra que no podía mover su cola correctamente. Por lo general, un embrión de pez cebra se deja caer y mueve espontáneamente la cola, pero estos peces no hicieron eso. De esta forma, mientras hacían experimentos para descubrir por qué, el equipo se dio cuenta de que este pez podría ser un posible vínculo con la observación de Eisen en las células musculares en la década de 1980.
En el pez cebra sano, los investigadores pueden observar cómo las señales eléctricas se propagan a través de las uniones entre las células musculares, como una columna de colorante alimentario que se difunde en un vaso de agua. En los peces con esta mutación, las señales no fluyen. La mutación estaba perjudicando la comunicación eléctrica entre las células a través de las uniones comunicantes.
Y esa interrupción de la comunicación condujo a un desarrollo muscular inadecuado, demostró el equipo. En un pez cebra normal y sano, las fibras musculares son rectas y ordenadas. En este pez cebra con esta mutación, las fibras musculares son arrugadas y onduladas, como serpentinas de papel crepé.
Los investigadores atribuyeron el cambio a una mutación en un gen específico. A través de una serie de experimentos, demostraron que este gen, cuando funciona normalmente, crea canales de unión entre las células musculares que permiten al sistema nervioso coordinar la actividad del músculo en desarrollo temprano. Y sin una señalización eléctrica adecuada en el momento adecuado durante el desarrollo, las fibras musculares no pueden organizarse adecuadamente, lo que provoca arrugas en las fibras musculares y defectos musculares graves.
"Descubrimos que este canal de unión es un conducto que permite que la electricidad de las células nerviosas se envíe a las fibras musculares", remarca Lukowicz-Bedford.
El hallazgo responde a la pregunta de Eisen que se hizo hace décadas, esbozada en un cuaderno de laboratorio que todavía conserva: el tinte amarillo se movía entre las células musculares debido a estos canales de comunicación específicos. Sin embargo, más que una curiosidad, los hallazgos pueden ayudar a informar a los científicos sobre la comprensión del desarrollo muscular en los seres humanos. En los trastornos en los que los músculos no se desarrollan adecuadamente, los canales de unión defectuosos podrían ser una causa, un vínculo que se desconocía anteriormente.
"El gen que estudiamos en este artículo no es un gen extraño del pez cebra; también se encuentra en humanos", apunta Lukowicz-Bedford. "Al utilizar el pez cebra, podemos buscar este gen cuya función básicamente se desconoce en los humanos y poder entender lo que está haciendo en contexto. Hemos podido descubrir la función de un gen que era realmente difícil de alcanzar".
La investigación también ilustra que la señalización eléctrica entre diferentes sistemas es fundamental para el desarrollo. Los investigadores sugieren que una comunicación similar probablemente también esté en juego en el desarrollo de otros sistemas del cuerpo; probablemente no sea específica solo de los músculos.
"La transferencia de bioelectricidad de un sistema de órganos a otro es fundamental para el desarrollo y la función adulta", destaca Miller. "Encontrar los genes que permiten que esto ocurra, comprender cómo funcionan y exactamente qué sale mal cuando se interrumpe la comunicación proporcionará nuevos conocimientos sobre las enfermedades humanas".
