La epimorfosis se define como la regeneración de una parte específica de un organismo de una manera que implica una extensa proliferación celular de células madre somáticas, [1] desdiferenciación y reformación, [2] así como la formación de blastema . [3] La epimorfosis puede considerarse un modelo simple para el desarrollo , aunque solo ocurre en los tejidos que rodean el sitio de la lesión en lugar de ocurrir en todo el sistema. [4] La epimorfosis restaura la anatomía del organismo y la polaridad original que existía antes de la destrucción del tejido y/o una estructura del organismo. [4] La regeneración por epimorfosis se puede observar tanto en vertebrados como en invertebrados, como los ejemplos comunes: salamandras, anélidos y planarias. [5]
Thomas Hunt Morgan , un biólogo evolutivo que también trabajó con embriología, argumentó que la reforma de las extremidades y los tejidos tenía muchas similitudes con el desarrollo embrionario. [6] Basándose en el trabajo del embriólogo alemán Wilhelm Roux , quien sugirió que la regeneración eran dos vías cooperativas pero distintas en lugar de una, Morgan nombró las dos partes del proceso regenerativo epimorfosis y morfalaxis . Específicamente, Morgan quería que la epimorfosis especificara el proceso de regeneración de tejidos completamente nuevos a partir de una amputación o lesión similar, y se acuñó el término morfalaxis para describir la regeneración que no utiliza la proliferación celular , como en la hidra . [7] La diferencia clave entre las dos formas de regeneración es que la epimorfosis implica la proliferación celular y la formación de blastema, mientras que la morfalaxis no. [7]
En los vertebrados , la epimorfosis depende de la formación de blastemas para que las células proliferen en el nuevo tejido. A través de estudios que involucraron aletas de pez cebra , las puntas de los dedos de ratones y la regeneración de extremidades en axolotes , los investigadores de la Academia Polaca de Ciencias encontraron evidencia de que la epimorfosis ocurre en una variedad de vertebrados, incluidos casos de epimorfosis en mamíferos. [9]
La regeneración de las extremidades se produce cuando se destruye una parte de un organismo y este debe reformar esa estructura. Los pasos generales para la regeneración de las extremidades son los siguientes: la epidermis cubre la herida, lo que se denomina proceso de cicatrización de la herida, [10] el mesénquima se desdiferencia en un blastema y se forma una capa ectodérmica apical, y la extremidad se vuelve a diferenciar para formar la extremidad completa. [11]
Las células epidérmicas en los márgenes de la herida migran para cubrir la herida y se convertirán en la epidermis de la herida. [12] No se forma tejido cicatricial, como lo haría en los mamíferos. Los tejidos mesenquimales del muñón de la extremidad secretan metaloproteinasas de matriz (MMP). [13] A medida que se secretan las MMP, el epitelio de la herida se engrosa [13] y finalmente se convierte en una tapa ectodérmica apical (AEC) que se forma en la punta del muñón. [14] Esto es similar a la cresta ectodérmica apical embrionaria , que se forma durante el desarrollo normal de la extremidad . Bajo la AEC, los nervios cerca del sitio de la extremidad destruida se degradan. [15] La AEC hace que la zona de progreso se restablezca; esto significa que las células debajo de la AEC (incluidos los huesos, cartílagos, células de fibroblastos, etc. [12] ) se desdiferencian y se convierten en células mesenquimales separadas que forman el blastema. [12] [13] Algunos tejidos expresan genes especializados (como las células musculares) y, por lo tanto, si hay daño en estos tejidos, los genes se regulan a la baja y los genes de proliferación se desregulan. [12] La AEC también libera factores de crecimiento de fibroblastos (FGF) (incluidos FGF-4 y -8 ) que impulsan el desarrollo de la nueva extremidad, esencialmente restableciendo la extremidad a su etapa de desarrollo embrionario. [16] Sin embargo, aunque algunas de las células de las extremidades pueden desdiferenciarse, no pueden desdiferenciarse completamente al nivel de células progenitoras multipotentes . Durante la regeneración, solo las células del cartílago pueden formar nuevo tejido de cartílago, solo las células musculares pueden formar nuevo tejido muscular, y así sucesivamente. Las células desdiferenciadas aún conservan su especificación original . [12] Para comenzar la formación física de una nueva extremidad, la regeneración ocurre en una secuencia distal a proximal. [17] Primero se establece la parte distal de la extremidad, y luego la parte distal de la extremidad interactúa con la parte proximal original de la extremidad para formar la porción intermedia de la extremidad conocida como intercalación. [17]
La cucaracha americana es capaz de regenerar las extremidades que han sido dañadas o destruidas, como las patas y las antenas, así como partes de su ojo compuesto. Lo hace con lectina —una proteína creada para unir proteínas— llamada regnectina, que comparte una familia con otras proteínas de unión a lipopolisacáridos (LPS) . La regnectina tiene una función tanto regenerativa como de defensa sistémica, y es producida por el sistema paracrino de la cucaracha para trabajar con la reforma muscular. [18]
C. teleta es un gusano segmentado que se encuentra en América del Norte y que es capaz de regenerar segmentos posteriores después de una amputación. [19] Esta regeneración utiliza la interacción de varios conjuntos de genes Hox , así como la formación de blastema. Todos los genes Hox involucrados en la epimorfosis están presentes en el área abdominal del gusano, pero no en la porción anterior. Sin embargo, los genes, por sí mismos, no dirigen el patrón anteroposterior del tórax del gusano. [20]
P. vitta es un platelminto del género Planaria que, cuando es necesario, puede recurrir tanto a la morfalaxis como a la epimorfosis para regenerarse; en P. vitta, la epimorfosis precede a la morfalaxis y dura unos diez días. La planaria comienza la epimorfosis mediante la contracción de la epidermis inmediatamente después de que el gusano es cortado en la cabeza como un mecanismo de reacción del depredador para disminuir el área de superficie en el sitio del corte. [21] [22] Este mecanismo activa los neoblastos que son células madre totipotentes [23] que permiten a los rabditos secretar materiales para hacer una cubierta mucosa protectora y que el epitelio se acumule en el sitio a través de la propagación de las células en lugar de la proliferación que ocurre en los vertebrados [22] Las células epiteliales dorsales y ventrales luego llegan al sitio y se diferencian para comenzar la regeneración. [24] La polaridad de la planaria se puede restablecer a través de un gradiente anteroposterior a través de la vía de señalización Wnt/β-catenina. [25] La polaridad se puede describir en las planarias de manera que la parte anterior del sitio de la herida creará la cabeza de una planaria y el lado posterior creará la cola. [25]
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