Resumen de Notch signalling in zebrafish heart and fin regeneration
El pez cebra tiene la capacidad de regenerar varios órganos, incluidos el corazón y las aletas. Hace más de una década Raya et al. (PNAS, 2003) describieron que varios genes de la vía de señalización de Notch se expresan durante la regeneración de la aleta y del corazón. Sin embargo, no se conocían los detalles acerca del funcionamiento de esta vía durante la regeneración de ambos órganos.
Esta tesis se ha centrado en estudiar el papel que la vía de señalización Notch tiene en la regeneración de la aleta y del corazón. La regeneración de la aleta requiere la formación de un blastema, una estructura primordial cuyas células están indiferenciadas, son altamente proliferativas y tienen la capacidad de diferenciarse siguiendo un patrón próximo-distal para reemplazar el tejido perdido.
En la primera parte de este trabajo, se llevaron a cabo estudios sobre la ganancia y pérdida de función que indicaron el papel de Notch en el mantenimiento y proliferación de las células del blastema. Esta vía de señalización se activa tras la formación del blastema y permanece activa durante todo el proceso de regeneración. Su inhibición, inducida farmacológicamente o mediante la inyección de morfolinos, interfiere en la proliferación y crecimiento del blastema regenerativo de la aleta. Además, la sobreactivación de la vía de Notch produce un aumento de la proliferación y tamaño del blastema, caracterizado por la expresión aumentada de los marcadores de blastema (msxb, msxe) y del regulador de la proliferación aldh1a2. Esto indica un aumento del número de células indiferenciadas en la zona en regeneración. Por otro lado, el análisis de marcadores de diferenciación de osteoblastos tras la sobreactivación de la vía de Notch indica una expansión del patrón de genes de diferenciación temprana (runx2, tcf7) y una reducción de los marcadores tardíos de osteoblastos (osx). Todo ello sugiere que la manipulación de la vía de señalización de Notch interfiere en la diferenciación de osteoblastos durante la regeneración de la aleta. Por tanto, se demuestra que la función de Notch es mantener las células del blastema en un estado indiferenciado y proliferativo, lo cual supone un requisito indispensable para la regeneración de la aleta.
La segunda parte de esta tesis se ha centrado en el papel de la vía de señalización de Notch en la regeneración del corazón. Se empleó la técnica de criolesión para producir un daño cardíaco y desencadenar los procesos de muerte celular masiva, infiltración de células inflamatorias y deposición de tejido fibrótico. La posterior eliminación de este tejido y, finalmente, la desdiferenciación y proliferación de cardiomiocitos permiten la regeneración del músculo cardíaco en un proceso que dura unos 90 días. Observamos que los elementos de la vía de señalización de Notch se expresan en células endocárdicas y decidimos estudiar la respuesta del endocardio tras una lesión cardiaca. La captura de imágenes en 3D del corazón completo lesionado reveló que las células endocárdicas marcadas con GFP en peces transgénicos ET33-mi60A se activan rápidamente y proliferan notablemente a los 3 días de la criolesión (ddl). El endocardio se expande y se organiza en el lugar de la lesión a los 9 ddl. Experimentos de ganancia y pérdida de función de Notch revelaron que esta vía es necesaria en la organización del endocardio y en la proliferación de los cardiomiocitos. El análisis de secuenciación de ARN en la región adyacente a la lesión mostró que la inhibición de Notch afecta a la expresión de algunos genes del endocardio y de otros genes relacionados con la remodelación de la matriz extracelular e implicados en procesos inflamatorios. Además, observamos que Notch es necesario para reducir la infiltración de células inflamatorias. Todos estos resultados demuestran el papel estructural y de señalización del endocardio durante la regeneración del corazón y la crucial importancia de la vía de señalización de Notch en este proceso.
