image: The regeneration of the zebrafish's fin requires V-ATPase enzyme (area marked in blue). view more
Credit: Joaquin Rodríguez-Léon (IGC).
Esta comunicado está disponível em inglês.
A razão pela qual alguns animais conseguem regenerar tecidos após a perda acentuada de um órgão ou após amputação, enquanto outros, como os humanos, não conseguem renovar algumas estruturas sempre intrigou os cientistas. Num estudo agora publicado na revista PLOS ONE*, um grupo de investigação do Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC, Portugal) do laboratório de Joaquín Rodríguez León apresentou novas pistas para resolver esta questão, investigando regeneração num modelo de vertebrado adulto: o peixe‐zebra. Sabe-se que o peixe‐zebra é capaz de regenerar órgãos e que as correntes elétricas podem estar relacionadas com este processo, mas os mecanismos exatos envolvidos neste processo ainda não são claros. Usando uma abordagem molecular e biofísica, os investigadores mostraram, pela primeira vez, que o peixe‐zebra regenera a barbatana caudal através de um processo que envolve um canal específico na membrana celular, denominado V‐ATPase, que bombeia iões de hidrogénio (H+) para o exterior das células, gerando uma corrente elétrica. A compreensão destes mecanismos subjacentes à regeneração de tecidos adultos pode ser fundamental para o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas, tanto em medicina regenerativa como de desenvolvimento.
A regeneração celular é uma característica biológica de todos os organismos vivos, com um papel importante no crescimento, cicatrização de feridas, reparação de tecidos e outras funções biológicas semelhantes. Cientistas têm vindo a investigar os aspectos moleculares responsáveis pela regeneração com o objetivo de perceber a razão pela qual alguns animais têm a capacidade de regenerar estruturas de tecidos inteiros após amputação ou lesão, enquanto que os seres humanos conseguem regenerar apenas alguns órgãos, como o fígado ou a pele. A abordagem clássica desde sempre envolveu a análise de genes e proteínas, e só mais recentemente é que a importância dos sinais bioelétricos começou a ser investigada. Investigadores do laboratório de Joaquín Rodríguez León decidiram analisar a contribuição de diferentes fluxos de iões que entram ou saem da célula, durante a regeneração da barbatana caudal do peixe‐zebra. O grupo de investigação descobriu que apenas o transporte de iões de hidrogénio ou protões (H+) desempenha um papel no processo regenerativo. Para além disso, observaram que este transporte ocorre através da enzima VATPase, que forma um canal na membrana celular e bombeia H+ para fora da célula. Os investigadores descobriram que a atividade deste sinal elétrico é necessária em diferentes aspetos do processo de regeneração, nomeadamente para a expressão de genes cruciais, para a formação de uma massa de células capazes de crescer e regenerar, e também para uma inervação adequada dos tecidos. Mostraram ainda que esta corrente elétrica é também importante para coordenar outras proteínas que podem estabelecer uma memória posicional de forma a garantir a regeneração correta do tecido lesado.
Diz Joaquín Rodríguez‐León: "Os cientistas usam diferentes estratégias para desvendar os mecanismos responsáveis pela regeneração, de forma a aplicar este conhecimento em futuras práticas clínicas. Alguns grupos estudam o potencial de células estaminais enquanto outros tentam perceber a razão de alguns animais conseguirem regenerar. O nosso grupo contribui para a compreensão da forma como a maquinaria celular, que é semelhante em todos os vertebrados, leva à regeneração de uma estrutura num animal. Alguma maquinaria celular específica tem que ser "ligada" e é precisamente isso que estamos a tentar perceber. Usando o peixe‐zebra como modelo de investigação, descobrimos que uma caraterística fundamental das células, a dinâmica de iões, contribui para a regeneração dos membros. Em particular, descobrimos que protões H+ contribuem ativamente, criando uma corrente elétrica necessária para uma regeneração adequada."
Esta investigação foi desenvolvida em colaboração com investigadores do Instituto de Medicina Molecular, do Centro de Estudos de Doenças Crónicas e da Fundação Champalimaud. Joaquín Rodríguez‐León é investigador principal no IGC e na Faculdade de Medicina, Universidade de Extremadura (Espanha). A investigação foi financiada pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) e pela União Europeia.
* Monteiro, J, Aires, R, Becker, JD, Jacinto, A, Certal, AC, Rodríguez-León, J. (2014) V-ATPase Proton Pumping Activity Is Required for Adult Zebrafish Appendage Regeneration. PLoS ONE 9(3): e92594 doi:10.1371/journal.pone.0092594
Mais informação:
Vanessa Borges
Comunicação de Ciência
Instituto Gulbenkian de Ciência
Tel. 21 446 46 42
vborges@igc.gulbenkian.pt
Joaquin Rodríguez‐León
Grupo de Organogénese
Instituto Gulbenkian de Ciência
Tel. +34 629215936
jleon@igc.gulbenkian.pt
Ana Catarina Certal
Biotério de Peixes
Programa de Neurociências da
Champalimaud Fundação Champalimaud
Tel. 210480200
catarina.certal@fundacaochampalimaud.pt
Journal
PLOS One