Ingeniería Bioquímica

Taller de investigación II

Trabajo de investigación: Regeneración de axolote.

Catedrático:

Ohtto Aubert Jiménez Sandoval

Por: García Orenda Juan Luis

García Martínez José Antonio

México, D.F., jueves, 27 de abril de 2023

Resumen

El ajolote es una salamandra con la característica poco habitual de conservar sus rasgos larvales en su vida adulta. Se encuentra únicamente en el complejo lacustre de Xochimilco, al sur de la Ciudad de México, y tiene la capacidad de regenerar partes del cuerpo perdidas, lo que la convierte en una de las especies de salamandra más estudiadas en el mundo. Aparentemente la gran popularidad de los ajolotes en el mundo se debe a la relativa facilidad para reproducirlos en cautiverio.

Introducción

En la mitología mexica, para poner en movimiento al Quinto Sol y crear a la humanidad, era necesario sacrificar a los dioses. Uno de ellos, Xólotl hermano mellizo de Quetzalcóatl, rehuyendo a su destino se escondió en la tierra transformándose inicialmente en maíz, luego en maguey y finalmente en ajolote, cuyo nombre náhuatl es axolotl. Tal vez los mexicas, al conocer la capacidad regenerativa del ajolote, lo asociaran al Dios Xólotl y con ello a la inmortalidad. La regeneración ha sido explorada desde hace ya muchos años.

La regeneración es un fenómeno biológico que consiste en la restauración o reemplazo de estructuras completas u órganos cuando éstos han sido dañados o amputados. El axolote es un animal que tiene la extraordinaria capacidad de regenerar sus extremidades, su cola y parte de su corazón después de una amputación. Algunos otros animales tienen esta capacidad, como el pez cebra y las planarias; en los mamíferos su capacidad regenerativa varía, se tiene conocimiento que el hígado tiene alta capacidad regenerativa, en extremidades solo  la punta de los dedos, pero solo en etapa perinatal. El por qué algunos animales tienen gran capacidad regenerativa y otros no, es una pregunta que ha sido investigada a fondo por muchos años y aunque actualmente aún no se tiene respuesta concreta, se ha avanzado en este conocimiento y ha sentado las bases de la medicina regenerativa para su aplicación en tratamientos de enfermedades crónico-degenerativas o bien de amputaciones de extremidades en humanos.

El propósito numero uno del proyecto con respecto a la regeneración del axolote es obtener la base para la determinar tiempo de regeneración, elaborar tablas de vida para la etapa de crecimiento. Con los conocimientos adquiridos a lo largo del proyecto se espera identificar las células causantes de la regeneración (macrófagos).

Justificación

Miles de personas en el mundo nacen con malformaciones genéticas en las manos o en alguna extremidad, muchas otras las pierden en accidentes, guerras o enfermedades. La medicina regenerativa, se ha abocado al estudio de los procesos regenerativos, para tratar de ayudar a los humanos a que puedan recuperar sus extremidades perdidas e inclusive órganos. Por ejemplo, el Departamento de Defensa de EU ha invertido millones de dólares

en la investigación del  ajolote mexicano para tratar de entender su proceso de regeneración y tratar de extrapolarlo a los soldados que han perdido extremidades, en México, se realizaron investigaciones pero desde el punto de vista órganos, regeneración del corazón en A. mexicanum.  Múltiples investigaciones se han llevado a cabo desde diversos puntos de vista, sin embargo, cada una corre en paralelo y lo que pudiera ser un eslabón en la cadena de investigación no se une ya que cada investigador lo hace por su lado, el presente trabajo trata de realizar una investigación en la que determinaremos el tiempo que tarda un ajolote, en este caso el Ambystoma Mexicanum, para regenerar una extremidad de su cuerpo, con el objetivo de proyectar avances consecutivos de su desarrollo involucrando algunos conocimientos previos de la biología

Objetivo general

Determinar el tiempo que tarda en regenerar parte de su cuerpo (punta de la cola) en una tétrada de ajolotes, monitoreando la temperatura como factor importante e involucrando los conocimientos previos de la biología.

Objetivos específicos

Aprender a manipular a un anfibio. Observar el comportamiento dentro de su hábitat del mismo. Proyectar avances consecutivos de su desarrollo por cada anfibio. Entender la importancia de la conservación de este anfibio

Variables

Variable dependienteRegeneración

Variable independiente Tiempo

Causa-efecto La regeneración dependerá del tiempo

Hipotesis

Si en las heridas de los mamíferos se producen enormes cantidades de fibroblastos para constituir la costra y en los ajolotes el número de los mismos disminuye favoreciendo la regeneración entonces; para inducir la regeneración en mamíferos.En los humanos cuando ocurre una herida los macrófagos se dedican a acabar con cuerpos extraños, otra de sus funciones es producir factores de crecimiento que estimulan la proliferación de células como el fibroblasto que forma la cicatriz, pero en los ajolotes si se quita sistemáticamente los macrófagos en las primeras etapas de recuperación cuando

pierden una extremidad, la regeneración no se llevará a cabo, entonces los macrófagos tendrán la función contraria a la que cumplen en los humanos.

Metodología

1. Distinguiremos las características de cada uno de nuestros ajolotes, en este caso, solo son dos, una hembra y un macho, en el que checaremos cuál de los dos será el adecuado para poder realizar la mutilación de la cola.

2. Se procederá a pesar el anfibio (Ajolote) y posteriormente determinaremos la longitud del mismo.

3. Una vez pesado el ajolote procederemos a mutilar la parte de su cola, de acuerdo a investigaciones ya establecidas, haremos una mutilación de 2 centímetros aproximadamente con una alicatas esterilizadas para que no haya infección alguna. Este paso es sumamente importante ya que la mutilación se realiza a una velocidad rápida para no herir al anfibio en exceso.

4. Anotaremos cual es el comportamiento, a partir de que se realice la mutilación de la parte final de la cola del ajolote.

5. Analizaremos, mediremos y/o determinaremos el tiempo que tarda en regenerar parte de su cola en un periodo de 1 mes y 15 días, así como la adaptación que se vaya dando en ese lapso, lo cual puede influir en el desarrollo de las células capaces de regenerar ciertos tejidos en la piel.

Marco teórico

En 1823, John Todd analizó la participación de los nervios en la regeneración de la extremidad y de la cola de las salamandras. A principios del siglo XX, y por toda la información difusa que existía sobre el tema, Thomas Morgan se dio a la tarea de definir la “regeneración” como el reemplazo de partes pérdidas de un organismo, incluyendo el desarrollo de todo un organismo a partir de una de sus partes. Para ello, acuñó los conceptos de “morfalaxis” y “epimorfosis”; morfalaxis recuperación de parte o de todo el organismo a través de la remodelación de los remanentes del propio organismo; y la epimorfosis como la recuperación de parte o de todo el organismo a través de la formación de una estructura nueva que incluía un microambiente en la zona de daño; a esta estructura se le denominaría posteriormente blastema. Durante la primera mitad del siglo XX, se refinaron las hipótesis sobre los mecanismos celulares de la capacidad regenerativa en diferentes modelos animales.                                                                                                       La regeneración: es la reactivación del desarrollo para restaurar tejidos faltantes. El proceso de regeneración puede ocurrir en múltiples niveles de la organización biológica y la habilidad de los diferentes organismos para regenerar partes faltantes es variable, puede darse a nivel celular, de tejido, de órgano, estructura e incluso del cuerpo entero,  pero hay algunos organismos en que no se da o es altamente limitada; dentro de los organismos con regeneración de extremidades podemos encontrar salamandras, cangrejos y estrellas de mar, peces entre otros. Existen tres mecanismos mediante los cuales puede darse la regeneración, la epimorfosis, la morfalaxis y la regeneración compensatoria.

Regeneración de vertebrados.- Los anfibios del orden de los urodelos como las salamandras, tritones y el ajolote, poseen un potencial regenerativo envidiable ya que son capaces de regenerar la cola, el ojo, la mandíbula, varios órganos internos y, en particular, estructuras tan complejas como la extremidad que muestra paralelismos con el desarrollo embrionario;  en los anfibios anuros, la capacidad de regeneración de sus extremidades se pierde una vez que se salen de su etapa larvaria. Vertebrados como las aves, los reptiles y los mamíferos carecen de la capacidad de regenerar sus extremidades, solamente se ha observado la regeneración de hígado, las puntas de los dedos en etapa perinatal de mamíferos y las astas de los venados, que las regeneran por células troncales.

En el caso del ajolote (Ambystoma mexicanum), la regeneración se da por epimorfosis; esta notable capacidad es particularmente pronunciado en la etapa larval. El Ajolote Mexicano es un anfibio con adaptaciones asombrosas, como la capacidad de conservar sus características larvarias aun cuando madura sexualmente, fenómeno conocido como neotenia, esto le permite  permanecer en un medio acuático toda su vida, su apariencia básica es la de un renacuajo con cola y patas. Por esta razón, esta especie se ha convertido en la favorita para hacer la investigación sobre la regeneración. Cuando sufren de la amputación de alguna extremidad, entre 6 y 12 horas, las células endodérmicas recubren la herida, esta capa conocida como la epidermis de herida prolifera formando un capuchón apical ectodérmico. Durante los días siguientes las células que se encuentran bajo la tapa se des diferencian formando una masa, el blastema de regeneración. Los genes expresados en tejidos diferenciados son regulados negativamente y la expresión de los genes asociados con la extremidad embrionaria sufre un aumento drástico. Estas células continúan la proliferación y finalmente se re diferencian formando las nuevas estructuras de la extremidad. Las células menos diferenciadas en la naturaleza son las células madre, que tienen el potencial de convertirse en cualquier tipo celular. Hasta hace poco, se creía que los ajolotes tenían la capacidad de crear células madre en cualquier momento y lugar, y que gracias a esto podían regenerar tejidos. Ahora se sabe que la des-diferenciación de las células durante la regeneración de este animal no es tan extrema, sino que las células sobrevivientes conservan cierta memoria de su pasado, a partir de la cual construyen el nuevo tejido.  Todos los animales poseemos cierta capacidad de regeneración. La cicatrización es un ejemplo, os anfibios del grupo de los ajolotes, pueden regenerar estructuras completas como la cola, mandíbula, piel, extremidades e incluso la espina dorsal, tantas veces como sea necesario, esta regeneración no deja cicatriz: el tejido se regenera de forma perfecta. Este increíble poder de regeneración no involucra ningún ingrediente que no tengamos los seres humanos; los genes, proteínas y tejidos involucrados están presentes no sólo en humanos, sino en todos los mamíferos.