El proceso de regeneración
Origen del material de regeneración.
Después de la amputación, un apéndice capaz de regeneración desarrolla un blastema de los tejidos en el muñón justo detrás del nivel de amputación (ver fotografía). Estos tejidos sufren cambios drásticos. Sus células, una vez especializadas como músculo, hueso o cartílago, pierden las características por las cuales normalmente se identifican (desdiferenciación); luego comienzan a migrar hacia la epidermis de la herida y a acumularse debajo de ella, formando un brote redondeado (blastema) que sobresale del muñón. Las células más cercanas a la punta del brote continúan multiplicándose, mientras que las situadas más cercanas a los tejidos viejos del muñón se diferencian en músculo o cartílago, dependiendo de su ubicación. El desarrollo continúa hasta que las estructuras finales en la punta del apéndice regenerado se diferencian, y todas las células proliferantes se agotan en el proceso.
enfermedad humana: reparación y regeneración
Al reemplazar las células dañadas o destruidas con nuevas células sanas, los procesos de reparación y regeneración trabajan para restaurar
Las células de blastema parecen diferenciarse en el mismo tipo de células que eran antes, o en tipos estrechamente relacionados. Las células pueden cambiar sus roles bajo ciertas condiciones, pero aparentemente rara vez lo hacen. Si un blastema de extremidades se trasplanta a la parte posterior del mismo animal, puede continuar su desarrollo en una extremidad. Del mismo modo, un blastema de la cola trasplantado a otra parte del cuerpo se convertirá en una cola. Por lo tanto, las células de un blastema parecen llevar el sello indeleble del apéndice del cual fueron producidas y hacia las cuales están destinadas a desarrollarse. Sin embargo, si se trasplanta un blastema de la cola al muñón de una extremidad, la estructura que se regenerará será un compuesto de los dos apéndices.
Teoría de polaridad y gradiente
Cada ser vivo exhibe polaridad, un ejemplo de lo cual es la diferenciación de un organismo en una cabeza o parte delantera y una cola o parte trasera. Las partes regeneradoras no son una excepción; exhiben polaridad al crecer siempre en dirección distal (lejos de la parte principal del cuerpo). Sin embargo, entre los invertebrados inferiores, la distinción entre proximal (cerca o hacia el cuerpo) y distal no siempre es clara. No es difícil, por ejemplo, revertir la polaridad de los "tallos" en los hidroides coloniales. Normalmente, un pedazo del tallo crecerá un extremo de la cabeza, o hidrante, en su extremo libre o distal; si eso está atado, sin embargo, regenera un hidrante en el extremo que originalmente era proximal. La polaridad en este sistema aparentemente está determinada por un gradiente de actividad de tal manera que un hidrante se regenera donde la tasa metabólica es más alta. Una vez que un hidrante ha comenzado a desarrollarse, inhibe la producción de otros proximales a él mediante la difusión de una sustancia inhibidora hacia abajo a lo largo del tallo.
Cuando las lombrices planarias se cortan por la mitad, cada pieza vuelve a crecer el extremo que falta. Las células en regiones esencialmente idénticas del cuerpo donde se realizó el corte forman blastemas, que, en un caso, dan lugar a una cabeza y en el otro se convierten en una cola. Lo que regenera cada blastema depende completamente de si se trata de una pieza frontal o una pieza posterior de gusano plano: la diferencia real entre las dos piezas puede establecerse mediante diferenciales metabólicos. Si una pieza transversal de un gusano plano se corta muy delgada, demasiado estrecha para que se establezca un gradiente metabólico efectivo, puede regenerar dos cabezas, una en cada extremo. Si la actividad metabólica en el extremo anterior de un gusano plano se reduce artificialmente por la exposición a ciertos medicamentos, entonces el ex extremo posterior del gusano puede desarrollar una cabeza.
La regeneración del apéndice plantea un problema diferente al de organismos enteros. La aleta de un pez y la extremidad de una salamandra tienen extremos proximales y distales. Sin embargo, mediante diversas manipulaciones, es posible hacer que se regeneren en una dirección proximal. Si se corta un agujero cuadrado en la aleta de un pez, la regeneración se lleva a cabo como se esperaba desde el margen interno, pero también puede ocurrir desde el borde distal. En el último caso, la aleta en regeneración es en realidad una estructura distal, excepto que está creciendo en una dirección proximal.
Las extremidades anfibias reaccionan de manera similar. Es posible injertar la mano de un tritón en la pared corporal cercana, y una vez que se ha establecido un flujo sanguíneo suficiente, cortar el brazo entre el hombro y el codo. Esto crea dos tocones, uno corto que consiste en parte de la parte superior del brazo y uno más largo formado por el resto del brazo que sobresale en la dirección incorrecta desde el lado del animal. Ambos tocones se regeneran de la misma manera, es decir, todo lo que normalmente se encuentra distal al nivel de amputación, independientemente de la forma en que se enfrenta el tocón. El brazo invertido, por lo tanto, regenera una imagen especular de sí mismo.
Claramente, cuando una estructura se regenera, solo puede producir partes que normalmente se encuentran distales al nivel de amputación. Las células participantes contienen información necesaria para desarrollar todo "aguas abajo", pero nunca pueden convertirse en estructuras más proximales. La regeneración, como el desarrollo embrionario, ocurre en una secuencia definida.
