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Descubren cómo las neuronas modulan el crecimiento de los vasos sanguíneos

Investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (Alemania) han demostrado en una serie de experimentos que el crecimiento de los vasos sanguíneos del organismo está modulado por las neuronas y no por un mecanismo de control celular de cada vaso, como se pensaba hasta ahora.
El hallazgo, publicado en la revista 'Nature Communications', puede ser relevante para el tratamiento de enfermedades cardiovasculares, neurodegenerativas y el cáncer, según han reconocido los autores.
"Nuestro trabajo es pura investigación básica", ha reconocido Ferdinand Le Noble, uno de los autores de este trabajo, que no obstante asegura que "ofrece una perspectiva completamente nueva de cómo los vasos sanguíneos crecen, se ramifican o frenan su crecimiento".
Durante décadas, los investigadores han buscado cómo promover o impedir la formación de nuevos vasos sanguíneos. Mientras que los pacientes que sufren un infarto o un ictus se beneficiarían de nuevas arterias, en el caso del cáncer resulta más beneficioso interrumpir el crecimiento de vasos sanguíneos para que el tumor muera de hambre.
La clave del hallazgo de Le Noble y su equipo es un proceso extremadamente equilibrado en el que participan la señalización de dos moléculas: la forma soluble de la tirosina quinasa-1, denominada 1sFlt1, y el factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF).
A pesar de que, hasta ahora, no se sabía cómo el VEGF está regulado por el organismo, la inhibición de este factor de crecimiento se ha aplicado durante años en el tratamiento de pacientes con cáncer y de ciertas enfermedades oculares. La terapia, sin embargo, es exitosa sólo en algunos pacientes y tiene varios efectos secundarios no deseados.
"Hasta ahora, se pensaba que los vasos sanguíneos regulaban más o menos su propio crecimiento", según ha explicado Le Noble. En caso de falta de oxígeno, el tejido se encargaba de liberar este factor de crecimiento para atraer así a los vasos sanguíneos que llevan los receptores de VEGF en su superficie, pero querían saber cómo se regulaba ese crecimiento desde el inicio.
Para ello, estudiaron en modelos de pez cebra el crecimiento continuo de los tractos nerviosos y todos los vasos sanguíneos, ya que los huevos de esta especie son transparentes y se desarrollan fuera del cuerpo de su madre, lo que permite estudiar el desarrollo de los órganos y otros organismos celulares sin dañar al animal.
Gracias a una tinta fluorescente, los investigadores documentaron la colonización de células madre neuronales y la consiguiente aparición de la columna vertebral del pez cebra. Pero para comprender mejor el proceso, realizaron un detallado análisis bioquímico y genético.
De este modo, vieron que durante las diferentes etapas de desarrollo las células nerviosas de la médula espinal producen más o menos sFlt1 y VEGF y, de esta manera, modulan el desarrollo de los vasos sanguíneos.
DIFERENTES FASES DE DESARROLLO
En una primera fase, el sFlt1 neuronal frena el crecimiento de los vasos sanguíneos mediante la unión e inactivación del factor de crecimiento VEGF. En la médula espinal, esto crea un déficit de oxígeno que es esencial para el desarrollo precoz de células madre neuronales.
Y a medida que aumenta la diferenciación de células nerviosas, la concentración de la sFlt1 disminuye progresivamente y se ralentiza el crecimiento vascular como consecuencia de un papel más activo del VEGF. Posteriormente, los vasos sanguíneos crecen en la incipiente médula espinal para proporcionarle oxígeno y nutrientes.
Además, la concentración del factor de crecimiento es crucial para la densidad de la red de vasos sanguíneos en desarrollo. Cuando el "freno" de la sFlt1 en las células nerviosas se desconecta completamente, se forma una red densa de vasos sanguíneos que incluso crece en el canal vertebral, pero su crecimiento se suprime cuando aumentan los niveles de sFIt1. E incluso pequeñas variaciones en la concentración de estas sustancias puede llevar a trastornos vasculares del desarrollo.
Y dado que los vasos también tienen formas propias de sFlt1 y VEGF, se plantea la cuestión de si el crecimiento de los vasos sanguíneos puede, hasta cierto punto, regularse a sí mismo. Para descubrirlo, los investigadores aplicaron el método CRISPR/Cas y vieron que no tuvo ningún efecto. Así, mientras que no tuvo ningún efecto cuando la sFlt1 se desconectó sólo en las células vasculares, sí se produjo un intenso crecimiento de vasos sanguíneos cuando la producción de sFlt1 se desconectó sólo las células nerviosas.
"El supuesto anterior de que las células de los vasos sanguíneos en crecimiento controlan las células vasculares posteriores es un dogma de la biología celular cuyos cimientos están siendo sacudidos", según Le Noble.