Regenerar partes do corpo perdidas é impossível para os humanos, mas decifrar o código celular das salamandras pode ajudar a tratar feridas graves.
As salamandras são criaturas notáveis. Se um desses anfíbios perder um dedo, ele volta a crescer. Além disso, se você cortar um pedaço de coração ou medula espinhal, ele se regenerará. Talvez o mais impressionante, eles podem até regenerar uma perna mordida por um predador faminto.

Uma das espécies de salamandra mais famosas é o axolote (Ambystoma mexicanum), que é encontrado em lagos perto da Cidade do México.

O axolote é um verdadeiro Peter Pan das salamandras. Mesmo o adulto reprodutivo de 30 centímetros de comprimento retém características de sua fase juvenil ao longo de seu ciclo de vida.

As brânquias proeminentes que se projetam da parte de trás de sua cabeça são retidas da fase larval do axolote. O fato de nunca sair da água ao longo de sua vida é incomum para um anfíbio.

Deus do fogo

Axolotls foram nomeados após o deus asteca do fogo Xolotl que, segundo a lenda, se disfarçou de salamandra para evitar ser sacrificado. Hoje, os cientistas estudam axolotes em seus laboratórios por causa de sua incrível capacidade de regenerar um ou até dois membros.

"Ainda estou fascinado com a forma como os membros se regeneram", disse a professora Elly Tanaka, do Instituto de Pesquisa de Patologia Molecular em Viena, Áustria, que estuda salamandras há quase duas décadas.

Seu laboratório se concentra nas espécies distintas de axolotes, mas "todas as salamandras que as pessoas estudaram parecem regenerar membros", diz ela.

Como parte do projeto RegGeneMems, o professor Tanaka está tentando desvendar o mistério por trás de como as moléculas comandam as células dentro do axolote ferido para se desenvolverem e se moverem, restaurando assim um membro inteiro na proporção e tamanho corretos.

Essa regeneração é possível até o ombro, e acontece como se o animal estivesse crescendo primeiro um membro.

Embora permaneça nos domínios da ficção científica para uma pessoa regenerar um braço ou uma perna, os pesquisadores acreditam que as salamandras podem oferecer insights sobre como os ferimentos dos pacientes podem ser melhor tratados.

“Quando eles perdem um membro, ou mesmo dois membros, eles ainda são bastante móveis porque podem nadar usando a cauda”, disse o professor Tanaka.

Kit de celular

"A lição das salamandras é que você usa praticamente a mesma maquinaria molecular que usa durante o desenvolvimento do membro", disse o professor Tanaka. Com as lições do axolote, poderíamos, portanto, aumentar nosso próprio kit de reparo de lesões.

Uma vez que um membro do axolote é perdido, um coágulo de sangue se forma no local da ferida. As células da pele se movem para cobrir a ferida em um dia. Então os tecidos abaixo começam a se reorganizar, primeiro formando uma massa confusa de células – um blastema – que parece não ter organização.

Um blastema é uma massa de células indiferenciadas que tem a capacidade de se transformar em um órgão ou apêndice. É particularmente importante na regeneração de membros decepados.

Em feridas humanas, o tecido cicatricial é formado por células semelhantes a cola chamadas fibroblastos. Nas salamandras, algo surpreendente acontece quando, em semanas, essas células dão um passo atrás no tempo para se tornarem menos especializadas.

Eles recuperam flexibilidade suficiente para se tornarem osso, ligamento, tendão ou cartilagem. Em seguida, eles disparam sinais uns para os outros que direcionam a reconstrução da parte do corpo que falta no coto, criando uma réplica exata.

O professor Tanaka descobriu recentemente como alguns sinais cruciais ajudam no arranjo de células e tecidos do que parece ser uma confusão confusa.

Ela descobriu que as células do tecido em regeneração que vêm do lado do polegar do membro começam a produzir sinais diferentes das células do lado do dedo mindinho.

Sonic Ouriço

"O lado do polegar produz FGF-8 (fator de crescimento de fibroblastos), e isso diz às células do lado mindinho que elas precisam produzir Sonic Hedgehog", disse o professor Tanaka.

Nomeada em homenagem ao famoso personagem de videogame Sonic the Hedgehog, a molécula de sinalização Sonic Hedgehog (SHH) é crucial para o desenvolvimento embrionário em animais e humanos.

Outra molécula sinalizadora, também encontrada em pessoas, é o FGF-8, que também desempenha um papel no reparo e desenvolvimento de tecidos.

Juntos, FGF-8 e SHH estimulam condições pró-crescimento dentro do membro danificado e ajudam a direcionar a confusão de células no blastema.

"Você precisa de células do lado do dedo mindinho e do polegar do membro para entrar neste blastema, e assim você tem todos os tipos de células que você precisa reconstruir", disse o professor Tanaka.

Outro cientista intrigado com axolotes é a bióloga celular Dra. Sandra Edwards da TU Dresden. Ela se interessou por salamandras depois de participar de um curso de pesquisa nos EUA durante seu doutorado. no Chile, redirecionando sua carreira.

Ela se candidatou ao laboratório de Tatiana Sandoval-Guzmán, uma eminente pesquisadora de reparo de membros de axolotes no Centro de Terapias Regenerativas de Dresden (CRTD).

"Quanto mais eu ouvia sobre salamandras, mais eu ficava fascinado", lembrou a Dra. Edwards, que espera que sua pesquisa possa um dia ajudar os pacientes.

Tensão tecidual

No projeto ProDistReg, o pesquisador Dr. Edwards, da Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA), estuda como as diferenças de tensão dentro dos tecidos podem influenciar o reparo e ajudar o animal a transformar o que parece ser um caos celular em um membro que funciona perfeitamente.

Ela ficou intrigada com o fato de que o crescimento do membro leva um tempo semelhante, independentemente da quantidade de tecido que está sendo substituído. Isso significa que os membros devem crescer mais rápido quando mais tecido é removido.

"Minha hipótese é que a tensão ou rigidez é maior em tecidos que crescem mais devagar", disse ela.

Pode parecer surpreendente, mas a mecânica e a rigidez dos tecidos podem influenciar seu desenvolvimento e regeneração, bem como patologias como o câncer.

Existe uma rede semelhante a uma teia chamada citoesqueleto dentro das células. Isso pode detectar pressões externas quando comprimido, o que abre pontos de entrada (semelhante a caixas postais) para o núcleo de uma célula, permitindo que mensagens moleculares fluam e liguem e desliguem genes.

"Em nosso sistema, observamos que durante a geração de membros no axolote, os tecidos mais próximos do corpo são mais macios e crescem mais rápido do que os tecidos mais distantes do corpo na extremidade de um membro, por exemplo, que são mais rígidos. ."

Matriz celular

O conhecimento sobre a rigidez do tecido pode ajudar os pacientes lesionados. Embora concebivelmente esses pacientes possam ser tratados com células-tronco distribuídas em uma matriz, as pressões dentro dos tecidos do paciente podem ser importantes.

"Pode ser que os tecidos e suas células em diferentes partes do corpo se comportem de forma diferente, mesmo dentro da mesma estrutura, como o braço, como o antebraço e o antebraço, disse o Dr. Edwards. Portanto, na medicina regenerativa, onde as células contendo matrizes são transplantadas em grandes feridas, tais andaimes podem precisar ser diferentes, dependendo de onde serão colocados no corpo.

Embora a professora Tanaka passe a maior parte dos dias estudando a mecânica molecular do reparo do axolote, ela também prevê benefícios futuros para pacientes feridos. Mas salamandras e mamíferos se desenvolvem de maneira diferente.

Em mamíferos, como nós, quando desenvolvemos um braço, isso acontece em pequena escala em um embrião. A salamandra é diferente. Parece conter um botão capaz de se desenvolver em um grande braço adulto.

Células-tronco

"Nós não vamos poder pedir a uma célula humana para fazer isso, porque ela está conectada para funcionar em escalas minúsculas", disse o professor Tanaka. "Mas podemos ser capazes de produzir um grupo de células-tronco humanas que se regeneram como um axolote."

Isso pode ser extremamente benéfico, por exemplo, para pessoas que sofrem queimaduras extensas. O reparo dessa pele atualmente não fornece glândulas sudoríparas, folículos pilosos e outros tipos de células, mas as lições da salamandra podem tornar isso possível.

"Redefinir esses fibroblastos - o que o axolote faz - pode ser bastante relevante para uma melhor cicatrização em feridas muito grandes, como queimaduras", disse o professor Tanaka. + Explorar mais

Por que sapos não podem regenerar membros perdidos como axolotes