ANIMALES. El Ajolote y su increíble capacidad de regenerar tejidos

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La regeneración de partes del cuerpo perdidas es imposible para los humanos, pero descifrar el código celular de las salamandras podría ayudar a tratar heridas graves.

01 agosto 2023.- Según una leyenda azteca, el primer axolotl (pronunciado axo-LO-tuhl) fue un dios que cambió su forma para evitar ser sacrificado. La furtiva transformación de esta salamandra terrestre a una forma totalmente acuática no salvó a las generaciones posteriores de la muerte. Los aztecas comieron axolotls.

Como parte del proyecto RegGeneMems , financiado con fondos europeos, el profesor Tanaka está tratando de desentrañar el misterio detrás de cómo las moléculas ordenan a las células dentro del ajolote lesionado que se desarrollen y se muevan, restaurando así una extremidad completa en la proporción y el tamaño correctos. Esta regeneración es posible hasta el hombro, y sucede como si al animal le estuviera creciendo primero una extremidad.

Si bien el axolotl puede no ser un dios, es un animal increíble por el que los científicos están fascinados dada su extraordinaria capacidad de regenerar tejidos dañados o muertos.

Un axolotl es un tipo de salamandra, que es un anfibio (también se le conoce como "ajolote mexicano"). Las ranas, los tritones y la mayoría de las salamandras se someten a una metamorfosis para pasar de la vida en el agua a la vida en tierra. El axolotl es inusual porque no sufre metamorfosis ni desarrolla pulmones. En cambio, los axolotls eclosionan desde los huevos a una forma juvenil para, al crecer, transformarse en su forma adulta. Los axolotls mantienen sus branquias y permanecen en el agua.

Los Axolotls pueden alterar sus melanóforos para camuflarse, pero solo de forma limitada. Los científicos creen que los axolotls descendieron de las salamandras que podían vivir en la tierra, pero volvieron al agua porque ofrecían una ventaja de supervivencia.

Un axolotl adulto (18 a 24 meses) varía en longitud entre15 y 45 centímetros. Un espécimen adulto pesa entre 55 y 225 gramos. Un axolotl se asemeja a otras larvas de salamandra, con ojos sin párpados, cabeza ancha, branquias con volantes, dedos largos y cola larga. Un macho tiene una cloaca hinchada y cubierta de papilas, mientras que una hembra tiene un cuerpo más ancho lleno de huevos. Las salamandras tienen dientes vestigiales. Las branquias se usan para la respiración, aunque los animales a veces tragan aire superficial para oxígeno suplementario.

Las personas confunden los axolotls con otros animales en parte porque los mismos nombres comunes pueden aplicarse a diferentes especies y en parte porque los axolotls se parecen a otros animales, tales como el perro de agua (Ambystoma tigrinum y A. mavotium) o el cachorro del barro (Necturus spp. y N. maculosus). Axolotl, Ambystoma mexicanum. andrewburgess / Getty Images

Los axolotls son carnívoros. Se alimentan de gusanos, larvas de insectos, crustáceos, peces pequeños y moluscos. Las salamandras cazan guiadas por el olor, rompen a la presa y la chupan como una aspiradora. Dentro de su hábitat natural, los axolotls no tenían depredadores reales hasta que las aves rapaces y otros peces introducidos en el lago Xochimilco se han convertido en su mayor amenaza para la supervivencia.

En la naturaleza, los axolotls solo viven en el complejo del lago Xochimilco, que se encuentra cerca de la Ciudad de México. Las salamandras se pueden encontrar en el fondo del lago y sus canales. En la imagen, el Lago Acitlalin en el Parque Ecologico de Xochimilco, una vasta reserva en los humedales de Xochimilco, sur de la Ciudad de México, Mexico. stockcam / Getty Images

La Tilapia, introducida en el lago Xochimilco, se ha convertido en uno de los pescados más demandados por los consumidores americanos por su carne blanca y por ser más barato que el salmón, el atún, el lenguado o el rape. El lago mexicano de Xochimilco se ha convertido, así, en una gran piscifactoría que amenaza la supervivencia del axolotl. Getty Images

EXTRAORDINARIA CAPACIDAD REGENERATIVA
El axolotl tiene la capacidad de regenerar casi cualquier tejido tras una lesión que no lo mate. Las salamandras y los tritones tienen la mayor capacidad regenerativa de cualquier vertebrado tetrápodo (4 patas). La increíble capacidad de curación se extiende mucho más allá de reemplazar una cola o extremidades perdidas. Los axolotls incluso pueden reemplazar algunas partes de sus cerebros. Además, aceptan libremente los trasplantes (incluidos los ojos y las porciones del cerebro) de otros axolotls.

El axolotl es una salamandra neoténica. La madurez sexual es llevada a cabo en lo que se considera la fase larval (en comparación con especies hermanas) y la metamorfosis nunca es finalizada. Esto se debe a que la glándula hipófisis de este animal no secreta la hormona tirotrofina, necesaria para activar la síntesis de triyodotironina, en las glándulas tiroideas. La neotenia es favorecida en ambientes frescos y de gran altitud porque la metamorfosis requiere un gran gasto de energía. Los Axolotls pueden ser inducidos a metamorfosis por inyección de yodo o tiroxina o por la ingestión de alimentos ricos en yodo.

El advenimiento de las nuevas tecnologías de secuenciación y tecnología de edición de genes (CRISPR) ha permitido a los investigadores elaborar una lista de cientos de genes candidatos que podrían ser responsables de la regeneración de las extremidades. Si los científicos pueden encontrar la base genética de su capacidad de regeneración, podrían proporcionar formas de restaurar el tejido dañado en humanos.

Pero se han visto frustrados en el intento por otra peculiaridad del axolotl: tiene el genoma más grande de cualquier animal secuenciado hasta ahora, 10 veces más grande que el de los humanos. No obstante, los científicos han encontrado una manera ingeniosa de eludir el complejo genoma del animal para identificar al menos dos genes involucrados en la regeneración, tal como lo describen en la revista eLife del pasado mes de enero 2020. Dado que los humanos poseen genes similares, dicen los investigadores que podrían algún día descubrir cómo activarlos para ayudar a acelerar la reparación de heridas o regenerar tejidos.

Los axolotls son especies amenazadas con la extinción. Figuran como especie en peligro en la lista roja de la UICN. La disminución de axolotls se debe a múltiples factores: la contaminación del agua, la urbanización (pérdida de hábitat) y la introducción de especies invasoras (tilapia y perca). Fuente: stock.adobe.com

Una vez que se pierde una extremidad de ajolote, se forma un coágulo de sangre en el sitio de la herida. Las células de la piel se mueven para cubrir la herida en un día. Luego, los tejidos debajo comienzan a reorganizarse, primero formando una masa desordenada de células, un blastema, que parece carecer de organización.

Un blastema es una masa de células indiferenciadas que tiene la capacidad de convertirse en un órgano o apéndice. Es particularmente importante en la regeneración de miembros amputados.

En las heridas humanas, el tejido cicatricial está formado por células parecidas al pegamento llamadas fibroblastos. En las salamandras, sucede algo sorprendente ya que, en cuestión de semanas, estas células retroceden en el tiempo para volverse menos especializadas.

Recuperan suficiente flexibilidad para convertirse en hueso, ligamento, tendón o cartílago. Luego, se disparan señales que dirigen la reconstrucción de la parte del cuerpo que falta a partir del muñón, creando una réplica exacta.

AXOLOTL EN CAUTIVIDAD
Los axolotls son animales de investigación importantes y mascotas exóticas bastante comunes. Un axolotl necesita un acuario de unos 40 litros, lleno (sin tierra expuesta, como una rana) y provisto de una tapa (porque los axolotls saltan). No toleran el cloro o la cloramina, por lo que el agua del grifo debe tratarse y filtrarse antes de su uso. No requieren luz, por lo que en un acuario con plantas, es importante tener rocas grandes u otros escondites. Los guijarros, la arena o la grava (algo más pequeño que la cabeza del axolotl) representan un riesgo porque los axolotls los ingieren y pueden morir a causa de un bloqueo gastrointestinal.

Las estrellas de mar regeneran los brazos perdidos, pero son invertebrados. Las salamandras se regeneran pero son vertebrados, como los humanos. De ahí el interés de los científicos en saber cómo los hacen y si fuera posible aplicarlo a los seres humanos. Fuente: Jeff Rotman / Getty Images

Los axolotls necesitan una temperatura media durante todo el año en torno a los 15-16ºC y morirán si se exponen a una temperatura prolongada de aproximadamente 25ºC. Es necesario incorporar un enfriador al acuario para mantener el rango adecuado de temperatura del agua. La alimentación es la parte fácil del cuidado de axolotl. Comerán cubos de lombrices de sangre, lombrices de tierra, camarones y pollo o carne de res magra. Si bien pueden comer pescado, los expertos recomiendan evitarlo porque las salamandras son susceptibles a los parásitos y enfermedades transmitidas por los peces.

ÚLTIMOS DESCUBRIMIENTOS

Los científicos han descubierto que los ajolotes tienen una versión ultrasensible de mTOR, una molécula que actúa como un interruptor de encendido y apagado para la producción de proteínas. Y, al igual que los sobrevivientes que llenan sus sótanos con alimentos no perecederos para tiempos difíciles, las células de ajolote acumulan moléculas de ARN mensajero, que contienen instrucciones genéticas para producir proteínas.

La investigación encontró que la proteína mTOR del ajolote es altamente sensible: la variedad del ajolote contenía una alteración genética, una expansión en la secuencia, vista solo en el ajolote y las salamandras relacionadas.

Descubrieron que la mTOR del ajolote es hipersensible a la estimulación (en este caso, a las lesiones), pero no es más activa que la mTOR de los mamíferos. Esa parece ser la clave. La mTOR hiperactiva se ha relacionado con el crecimiento tumoral en muchos cánceres humanos. Dado que el mTOR del ajolote no muestra hiperactividad, eso podría explicar la notable resistencia al cáncer que se observa en los ajolotes.

Fuentes:

- Olena Zhulyn et al, Evolutionarily divergent mTOR remodels translatome for tissue regeneration, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06365-1
- Salamanders' regenerative potential might be driven by a specific protein variant, Nature (2023). DOI: 10.1038/d41586-023-02111-9
- Lucas D Sanor, Grant Parker Flowers, Craig M Crews. Multiplex CRISPR/Cas screen in regenerating haploid limbs of chimeric Axolotls. eLife, 2020; 9 DOI: 10.7554/eLife.48511
- Luis Zambrano; Paola Mosig Reidl; Jeanne McKay; Richard Griffiths; Brad Shaffer; Oscar Flores-Villela; Gabriela Parra-Olea; David Wake. "Ambystoma mexicanum". The IUCN Red List of Threatened Species, 2010. IUCN. 2010: e.T1095A3229615. doi:10.2305/IUCN.UK.2010-2.RLTS.T1095A3229615.en
- Malacinski, George M. "The Mexican Axolotl, Ambystoma mexicanum: Its Biology and Developmental Genetics, and Its Autonomous Cell-Lethal Genes". American Zoologist. Oxford University Press. 18: 195–206, Spring 1978.
- Pough, F. H. "Recommendations for the Care of Amphibians and Reptiles in Academic Institutions". Washington, D.C.: National Academy Press, 1992.