El corzo se encuentra entre los pocos mamíferos cuyos embriones entran en un período de latencia particularmente largo. Utilizando métodos moleculares modernos, los investigadores de ETH Zurich han demostrado por primera vez exactamente lo que le sucede al embrión durante esta fase. Han identificado algunas señales que controlan el despertar del embrión.
Por más común que parezca el corzo en los bosques suizos, una de sus características es única entre las especies de ciervos. Después del apareamiento y la fertilización del óvulo en pleno verano, el embrión del tamaño de una cabeza de alfiler no se implanta en el útero, sino que entra en un período de latencia, llamado diapausa embrionaria. Este período dura más de cuatro meses hasta diciembre. Sólo entonces el embrión continúa su desarrollo a un ritmo normal y se implanta en el útero. En mayo, después de cuatro meses y medio de gestación «real», la hembra da a luz de una a tres crías.
La larga diapausa embrionaria del corzo aún desconcierta y podría tener implicaciones en la fertilización in vitro en humanos
Aunque el fenómeno se conoce desde hace más de 150 años, todavía desconcierta. Se sabe que existen diversas formas de diapausa embrionaria en más de 130 especies de mamíferos. Sin embargo, rara vez duran tanto como se observa en el corzo. Y, lo que es más importante, casi ninguna otra especie muestra una desaceleración continua tan pronunciada en lugar de una parada completa. En ratones, los científicos pueden inducir diapausia artificialmente. Sin embargo, en el corzo aún no está claro qué factores controlan la diapausia mientras mantienen vivo al embrión.
El grupo de investigación dirigido por Susanne Ulbrich, profesora de fisiología animal en ETH Zurich, ha estado investigando el misterio de la diapausa del corzo durante algún tiempo. En un nuevo estudio, los investigadores muestran qué procesos moleculares tienen lugar en el embrión mientras está inactivo: las células embrionarias continúan dividiéndose durante la diapausa, aunque muy lentamente. La cantidad de células, incluidas las células madre embrionarias, se duplica sólo cada dos o tres semanas. El estudio, que acaba de ser publicado en la revista PNAS, involucró no solo al grupo ETH, sino también a investigadores de las universidades de Zurich y Berna, así como a instituciones de investigación alemanas y francesas.
Se estudiaron las transcripciones de genes y las moléculas de señalización
Para responder a la pregunta de qué impide que las células embrionarias se dividan a un ritmo normal, los investigadores primero examinaron la composición molecular del líquido uterino. A continuación, observaron más de cerca el transcriptoma, es decir, la suma de todas las moléculas de ARN mensajero, de los embriones y las células epiteliales uterinas.
En el líquido uterino, los investigadores encontraron sustancias de señalización que podrían regular la tasa de división celular. El aminoácido serina fue particularmente conspicuo. Los investigadores de ETH demostraron que hacia el final de la diapausia, la concentración de ciertos aminoácidos en el líquido uterino cambia. La tasa de proliferación celular vuelve entonces concomitantemente a una tasa normal.
Este proceso involucra la diana de mamíferos del complejo molecular de la rapamicina (mTOR). mTOR reacciona a los aminoácidos y juega un papel crucial en muchas vías de señalización metabólica en las células de mamíferos, incluidas las asociadas con el cáncer. mTORC1, por ejemplo, regula la síntesis de proteínas y, por tanto, el crecimiento y la división celular.
Según los nuevos hallazgos, la actividad de mTORC1, pero no mTORC2, se suprime en los embriones de corzo durante la diapausa. Esto contrasta con los ratones en diapausa, donde la división celular se detiene por completo tras la inhibición tanto de mTORC1 como de mTORC2.
Hacia el final de la diapausia, el aumento significativo del nivel de aminoácidos en el líquido uterino activa mTORC1. Esto, a su vez, aumenta la expresión de genes metabólicos y del ciclo celular, impulsando el desarrollo embrionario hacia adelante. Mientras tanto, dado que mTORC2 no se inhibe durante la diapausa en los embriones de corzo, los investigadores plantean la hipótesis de que esto podría explicar por qué la división celular continúa lentamente.
En este estudio, los investigadores no analizaron si otras moléculas de señalización están involucradas junto con los diversos aminoácidos. Tampoco está claro si los aminoácidos son realmente responsables de la reanudación del desarrollo embrionario o si el embrión en sí mismo también secreta moléculas que actúan sobre las células maternas y las vías de señalización. El embrión puede indicar su presencia a su madre a través de moléculas de señalización específicas. A Ulbrich le gustaría cerrar esta brecha de conocimiento en estudios futuros.
Nueva luz sobre la biología reproductiva
Estos nuevos hallazgos arrojan luz sobre la biología reproductiva y del desarrollo en general. Una pregunta fundamental es cómo se establece el embarazo en los mamíferos. Por ejemplo, en las mujeres y en el ganado doméstico, los embriones a menudo no se implantan en el útero y mueren. «Esto tiene que ver con interacciones complejas entre el embrión y la madre«, comenta Ulbrich.
Agrega que un embarazo exitoso requiere una sincronización precisa. El embrión debe darse a conocer al cuerpo de la madre en el momento adecuado a través de señales moleculares apropiadas e interrumpir el ciclo de la madre. «Queremos comprender mejor esta interacción entre el embrión y la madre«, explica Ulbrich. Para ello, dice, el corzo es un modelo ideal. El desarrollo embrionario del corzo es muy similar al del ganado, pero se produce a cámara lenta. «Esto nos permite resolver mejor temporalmente la secuencia de eventos y encontrar relaciones causales«.
Los hallazgos también podrían ayudar a mejorar la fertilización in vitro en humanos para que los embriones ya no necesiten congelarse. Además, se podrían utilizar factores naturales para controlar la velocidad a la que se dividen las células, incluidas las células madre embrionarias.
Fuente: Bioscientifica Proceedings.
