Daniel Pellicer Roig, Universitat de València
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El cuerpo humano actúa como una orquesta en la que todas las células participan creando la obra que es la vida. Durante el desarrollo del embrión, estas células han de coordinarse para formar los órganos en el lugar adecuado, casi siempre con éxito.
Sin embargo, existe una condición llamada síndrome de Kartagener que da como resultado una anomalía en la que la disposición interior de los órganos es una imagen especular a lo que entendemos como estándar. Es decir, el corazón está a la derecha, el hígado a la izquierda y, en una persona diestra, su mano dominante es la izquierda.
Cada vez estamos más cerca de entender cómo se produce este síndrome y, gracias a los nuevos descubrimientos en la embriología del desarrollo, de aprender a solucionarlo.
Los cilios: la unión hace la fuerza
De entre los factores que contribuyen a la aparición del Kartagener destaca el mal funcionamiento de los cilios. Se trata de unos orgánulos de la membrana celular que, a nivel microscópico, guardan cierta similitud con los pelos. Se pueden encontrar solos o en grupos de decenas o centenas.
Grosso modo, los cilios se pueden dividir en dos tipos: inmóviles, en cuyo caso son utilizados por las células como sensores de sustancias presentes en el medio; o móviles, empleados por muchos organismos unicelulares para desplazarse. Sin embargo, cuando las células se encuentran formando tejidos, los cilios móviles dejan de ser útiles para el movimiento celular y pasan a cumplir otras tareas esenciales.
Un ejemplo claro lo encontramos en el pulmón, donde millones de células ciliadas son capaces de coordinarse para crear ondas similares a las olas del mar o a las formadas por cientos de aficionados en los estadios de fútbol. El resultado de dicha coordinación es una especie de cinta transportadora para las mucosidades encargadas de atrapar las partículas que entran al sistema respiratorio. Sin estos cilios, el moco se quedaría atascado y tendríamos dos finales posibles: o sufriríamos infecciones constantes al no poder eliminar la suciedad, o nos ahogaríamos con nuestro propio moco.
Por suerte, gracias al trabajo conjunto de miles de millones de células, el pulmón se mantiene limpio y nosotros podemos respirar tranquilos.
Organizando la vida
Cuando no somos más que una pequeña masa amorfa de células, éstas han de coordinarse para saber dónde va la cabeza, dónde van los pies y cómo disponer todos los órganos en el interior de nuestro cuerpo. Y es aquí donde los cilios juegan un papel fundamental.
Durante las primeras etapas del desarrollo se forma una estructura llamada nodo, una especie de globo que rodea al embrión. Las células nodales poseen cilios que rotan sostenidos en su punto de anclaje, como una hélice de tamaño celular. Gracias a este movimiento de rotación se crea una corriente dentro del nodo, de derecha a izquierda.
El mecanismo exacto por el que se produce la asimetría derecha-izquierda en el nodo es desconocido. Las dos hipótesis más aceptadas convergen en muchos puntos, pero difieren en uno clave.
La primera hipótesis sostiene que los cilios, al crear esta corriente, producen un estrés mecánico sobre las células del lado izquierdo que es detectada por sus cilios inmóviles. Entonces se inicia una cascada de señalización que involucra a los genes NODAL y LEFTY1, así como otros que le indican a las células que ese es el lado izquierdo.
La segunda hipótesis sugiere que en esa corriente viajan exosomas, pequeñas cápsulas lipídicas que transportan moléculas en su interior. Estos exosomas serían lo equivalente al sistema postal: las células de la derecha empaquetarían el mensaje codificado en forma de hormonas y proteínas y lo mandarían a través de la corriente creada por los cilios nodales hacia su destino. La concentración más alta de exosomas en el lado izquierdo permitiría la activación de los genes nombrados anteriormente en estos primeros estadios del embrión, definiendo así la izquierda y la derecha del cuerpo.
Pero ¿y si los cilios no se encuentran presentes o su movimiento no es efectivo?
Cuando los cilios se rompen
Es lo que sucede en la discinesia ciliar primaria, un síndrome que afecta aproximadamente a 1 de cada 20 000 personas. Este síndrome es el resultado de mutaciones en las proteínas estructurales o reguladoras de la formación ciliar. Las proteínas no funcionales impiden el movimiento adecuado de los cilios, lo que crea problemas respiratorios y/o de fertilidad.
Pues bien, cuando estas mutaciones afectan a los cilios nodales se produce el síndrome de Kartagener. En estos casos, debido a las anomalías ciliares, las corrientes del nodo no se forman, así que las posibilidades de tener una disposición normal de los órganos se reducen al mero azar. Habrá por tanto un 50% de posibilidades de tener todos los órganos colocados en espejo, lo que se denomina situs inversus totalis.
Ahora bien, la asimetría en los órganos no es visible externamente. Las pistas para el diagnóstico nos las suelen proporcionar enfermedades respiratorias recurrentes u otras morbilidades. Ocurre porque, al ser un síndrome de origen genético, todos los cilios del cuerpo ven afectada su función, como las células pulmonares que nombrábamos anteriormente.
Sin embargo, no siempre se producen patologías que hagan sospechar de la discinesia. Por eso, de vez en cuando, es un cardiólogo, un radiólogo u otro profesional el que se lleva una sorpresa al realizar un chequeo rutinario.
Poco a poco vamos avanzando para encontrar un método de diagnóstico temprano, así como futuros tratamientos para el Síndrome de Kartagener y otras ciliopatías. Gracias a nuevas técnicas de laboratorio, como el desarrollo de embriones de ratón sin necesidad de un útero, podremos dar saltos de gigante, dilucidar muchas de las cuestiones hasta ahora desconocidas en la embriología del desarrollo. Con ayuda de la ingeniería genética, pronto conseguiremos que los cilios ahora inmóviles vuelvan a batir.
Este artículo fue finalista en la II edición del certamen de divulgación joven organizado por la Fundación Lilly y The Conversation España.
Daniel Pellicer Roig, Doctorando en fisiología, Universitat de València
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.
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Autor:
The Conversation
