El latido cardiaco es crucial en la formación del sistema sanguíneo en el embrión


latido cardiaco y el flujo sanguíneo son necesarios para el desarrollo del sistema sanguíneo, que se basa en tensiones mecánicas para promover su formación, según dos estudios dirigidos por el Hospital Infantil de Boston (Estados Unidos) que se publican en las revistas Nature y Cellrespectivamente. El descubrimiento podría ayudar en el tratamiento de enfermedades sanguíneas, como la leucemia, la deficiencia inmune y la anemia de células falciformes.

El equipo de Leonard Zon, del Hospital Infantil de Boston, utilizó embriones transparentes de pez cebra que permiten una observación directa del desarrollo embrionario. Los investigadores, que publican su hallazgo en Cell, descubrieron que los componentes que modulan el flujo sanguíneo tenían un potente impacto sobre la expresión de un regulador maestro de la formación sanguínea, conocido como Runx1, que es también un marcador de las células madre de la sangre que dan lugar a todos los tipos celulares del sistema sanguíneo.

Además, de forma coherente con esta observación, una variedad de embriones mutantes que carecía de latido cardiaco y circulación sanguínea mostraba números muy reducidos de células madre sanguíneas. Experimentos posteriores mostraron que al aumentar la producción de óxido nítrico se restablecía la producción de células madre sanguíneas en los embriones mutantes, mientras que la inhibición de la producción del óxido nítrico conducía a un número reducido de estas células.

Los investigadores demostraron luego que la producción de óxido nítrico se emparejaba con el inicio de la formación de células madre sanguíneas en las especies de vertebrados. La supresión de la producción del óxido nítrico en ratones redujo de forma similar el número de Runx-1 funcionales que expresan las células madre de la sangre.

Según explica Zon, "el óxido nítrico parece ser una señal crítica para el comienzo del proceso de la producción de células madre de la sangre. Este descubrimiento conecta el cambio en el flujo sanguíneo con la producción de células sanguíneas nuevas".

El trabajo publicado en Nature, dirigido por George Q. Daley, analizó la aparición de células progenitoras de la sangre en la pared de la aorta en desarrollo poco después de que el corazón comenzara a latir y los efectos de la estimulación mecánica sobre la formación sanguínea en células madre embrionarias cultivadas de ratón.

Los científicos mostraron que la resistencia al corte, una fuerza de fricción del flujo de fluidos sobre la superficie de las células que cubren la aorta embrionaria, aumenta la expresión de reguladores maestros de la formación sanguínea, incluyendo a Runx1, y de marcadores genéticos que se encuentran en las células madre de la sangre. La resistencia al corte también aumentó la formación de colonias de células progenitoras que daban lugar a linajes específicos de células sanguíneas como glóbulos rojos o linfocitos. Estos descubrimientos demuestran que las fuerzas biomecánicas promueven la formación de sangre.

Los investigadores también estudiaron embriones de ratón con una mutación que evitaba el inicio del latido cardiaco. Estos embriones tenían una reducción marcada en las colonias de células sanguíneas progenitoras junto con una menor expresión de marcadores genéticos de las células madre sanguíneas. Cuando las células específicas de los embriones mutantes se exponían in vitro a la resistencia al corte, los marcadores de las células madre y los números de colonias de células sanguíneas se restablecían.

Por último, los investigadores mostraron que cuando se inhibía la producción de óxido nítrico tanto en cultivos celulares como en embriones de ratones vivos, los efectos de la resistencia al corte sobre la formación de colonias progenitoras de sanguíneas se reducía.

Los autores de ambos estudios especulan que los fármacos que imiten los efectos del flujo sanguíneo embrionario sobre las células precursoras sanguíneas o las moléculas que participan en la señalización del óxido nítrico podrían ser beneficiosos para pacientes con enfermedades de la sangre. Por ejemplo, el óxido nítrico podría utilizarse para producir y expandir las células madre sanguíneas en cultivos o en los pacientes después de un trasplante.

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