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Los investigadores descubren que la célula evasiva pulsa hacia adentro a pescados órganos sensoriales

Una de las desventajas evolutivas para los mamíferos, en relación con otros vertebrados tiene gusto de pescados y los pollos, son la incapacidad para regenerar las células de pelo sensorial. Las células de pelo internas en nuestros oídos son responsables de transformar vibraciones sanas y fuerzas gravitacionales en las señales eléctricas, que necesitamos para descubrir el sonido y para mantener el balance y la orientación espacial. Ciertos insultos, tales como exposición al ruido, los antibióticos, o la edad, hacen las células de pelo del oido interno morir lejos, que lleva a la pérdida de oído y a los defectos vestibulares, una condición denunciada por el 15% de la población del adulto de los E.E.U.U. Además, la composición del ión del flúido rodeando las células de pelo necesita estar rigurosamente controlada, si no la función de la célula de pelo se compromete según lo observado en la enfermedad de Ménière.

Mientras que la odontología como los implantes cocleares puede restablecer un cierto nivel de audiencia, puede ser posible desarrollar terapias médicas para restablecer la audiencia con la regeneración de las células de pelo. El investigador Tatjana Piotrowski, doctorado, en el instituto de Stowers para la investigación médica es parte del proyecto de la restauración de la audiencia del asiento de la salud de la audiencia, que es un consorcio de laboratorios que hagan ciencia fundacional y de translación usando pescados, pollo, ratón, y sistemas del cultivo celular.

Para ganar una comprensión detallada de los mecanismos y de los genes moleculares que permiten a pescados regenerar las células de pelo, necesitamos entender qué células dan lugar a las células de pelo de la regeneración y relacionadas con esa pregunta, cuántos tipos de la célula existen en los órganos sensoriales.”

Tatjana Piotrowski, doctorado, instituto de Stowers para la investigación médica

La regeneración de los estudios de laboratorio de Piotrowski de las células de pelo sensorial en la línea lateral de los zebrafish. Situado superficial en la piel del pescado, estas células son fáciles de visualizar y de llegar hasta para la experimentación. Los órganos sensoriales de la línea lateral, conocidos como neuromasts, contienen las células del apoyo que pueden distinguir fácilmente en las nuevas células de pelo. Otros habían mostrado, usando técnicas a las células de la escritura de la etiqueta del mismo origen embrionario en un color determinado, que las células dentro de los neuromasts derivan de los espesantes ectodérmicos llamados los placodes.

Resulta que mientras que la mayoría de las células del neuromast de los zebrafish originan de placodes, esto no es verdad para todos.

En el 19 de abril de 2021 en línea publicado papel, en célula de desarrollo, los investigadores del laboratorio de Piotrowski describen su descubrimiento del acontecimiento ocasional de un par de células dentro de los neuromasts postembrionarios y adultos que no etiqueta por la línea lateral marcadores. Al usar una técnica llamó Zebrabow para rastrear las células embrionarias con el revelado, estas células etiqueta un diverso color que el descanso del neuromast.

“Pensé inicialmente que era un artefacto del método de la investigación,” dice a Julia Peloggia, investigador predoctoral en la escuela del instituto de Stowers para la investigación médica, co-primer autor de este trabajo junto con otro investigador predoctoral, Daniela Münch. “Especialmente cuando estamos mirando apenas los núcleos de células, es bastante común en líneas animales transgénicas que las escrituras de la etiqueta no marcan todas las células,” agrega Münch.

Peloggia y Münch estuvieron de acuerdo que era difícil discernir una configuración al principio. “Aunque estas células tienen una situación estereotípica en el neuromast, no están siempre allí. Algunos neuromasts las tienen, algunos no hacen, y ése nos lanzó lejos,” dice Peloggia.

Aplicando un método experimental llamó el ARN unicelular que ordenaba a las células aisladas con la célula fluorescencia-activada clasificación, los investigadores determinó estas células como ionocytes-; un tipo especializado de célula que puede regular la composición iónica del líquido próximo. Usando el trazado del linaje, determinaron que los ionocytes derivaron de las células epiteliales que rodeaban el neuromast. Nombraron estas células los ionocytes neuromast-asociados.

Después, intentaron capturar el fenómeno usando la proyección de imagen viva de time lapse y de alta resolución de larvas jovenes.

“Al principio, no teníamos una manera de accionar la invasión por estas células. Éramos proyección de imagen siempre que el microscopio estuviera disponible, tomando tantos time lapse como sea posible; durante días o fines de semana; y esperando que viéramos las células el invadir de los neuromasts apenas por casualidad,” dice Münch.

Final, los investigadores observaron que las células del progenitor del ionocyte emigraron en neuromasts como pares de células, cambiando entre otras células del apoyo y células de pelo mientras que seguían asociadas como par. Encontraron que ocurrió este fenómeno todos en larval larval, posterior temprano, y bien en los escenarios adultos en zebrafish. La frecuencia de ionocytes neuromast-asociados correlacionó con los escenarios de desarrollo, incluyendo transferencias cuando las larvas fueron movidas desde ambiente ión-rico del embrión al agua ión-pobre.

De cada par, determinaron que solamente una célula etiqueta por un reportero del camino de la muesca marcado con etiqueta con la proteína roja o verde fluorescente. Para visualizar la morfología de ambas células, utilizaron microscopia electrónica serial de la exploración de la cara de la cuadra para generar imágenes tridimensionales de alta resolución. Encontraron que ambas células tenían extensiones el alcanzar de la superficie apical o superior del neuromast, y ambas contuvieron a menudo proyecciones finas. La célula Muesca-negativa visualizó único “cepillo de dientes-como” las microvellosidades que proyectaban en el lumen o el interior del neuromast, evocador de ése considerado en ionocytes de la aleta y de la piel.

“Una vez que podíamos ver la morfología de estas células; cómo eran realmente sobresalientes y que obraban recíprocamente con otras células; realizamos que puede ser que tengan una función compleja en el neuromast,” dice Münch.

“Nuestros estudios son los primeros para mostrar que los ionocytes invaden órganos sensoriales incluso en animales adultos y que hacen solamente tan en respuesta a cambios en el ambiente que las vidas animales hacia adentro,” dice Peloggia. “Estas células por lo tanto desempeñan probablemente un papel importante permitiendo que el animal se adapte a cambiar condiciones ambientales.”

Ionocytes se conoce para existir en otros sistemas del órgano. “El oido interno de mamíferos también contiene las células que regulan la composición del ión del líquido que rodea las células de pelo, y el dysregulation de este equilibrio lleva a la audición y los defectos vestibulares,” dice Piotrowski. Mientras que ionocyte-como las células exista en otros sistemas, no se sabe si exhiben tal comportamiento adaptante e invasor.

“No sabemos si los ionocytes del oído comparten el mismo transcriptome, o colección de mensajes del gen, pero tienen morfología similar a un fragmento y pueden posiblemente tener una función similar, así que pensamos que puede ser que sean células análogas, “dice Münch. Nuestro descubrimiento de los ionocytes del neuromast nos permitirá probar esta hipótesis, así como prueba cómo los ionocytes modulan la función de la célula de pelo en el nivel molecular,” dice Peloggia.

Después, los investigadores se centrarán en dos preguntas relacionadas; ¿qué hace estos ionocytes emigrar e invadir el neuromast, y cuál es su función específica?

“Aunque hicimos esta observación asombrosa que los ionocytes son altamente móviles, todavía no sabemos se acciona la invasión,” decimos Peloggia. “Determinar las señales que atraen ionocytes y permiten que expriman en los órganos sensoriales pudo también enseñarnos a cómo las células cancerosas invaden órganos durante enfermedad.” Mientras que Peloggia proyecta investigar qué gatillos se centrarán las células a distinguir, a emigrar, y a invadir, Münch en caracterizar la función de los ionocytes neuromast-asociados. “La parte adaptante es realmente interesante,” explica Münch. “Que hay un proceso que implica los ionocytes que extienden en los escenarios adultos que podrían modular y cambia la función de un órgano; eso es emocionante.”

Source:
Journal reference:

Peloggia, J., et al. (2021) Adaptive cell invasion maintains lateral line organ homeostasis in response to environmental changes. Developmental Cell. doi.org/10.1016/j.devcel.2021.03.027.