MVZ. Lucero Aide Ortiz Tello
Es estudiante de Maestría en Ciencias, Posgrado Conjunto en Agronomía y Veterinaria, en la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia y miembro del SNI (I), Universidad Autónoma de Nuevo León.
PhD, MC, MVZ Alicia Guadalupe Marroquín Cardona
Es Profesora de Toxicología en el Departamento de Toxicología, Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Autónoma de Nuevo León.
Doctor en Ciencias Julio César Cruz Valdez
Es Profesor de Fisiología de organismos acuáticos y Acuacultura, en el Departamento de producción acuícola. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Autónoma de Nuevo León.
Los anfibios son organismos con habilidad para vivir indistintamente en agua y tierra, comparten características biológicas como: la permeabilidad de su piel, las condiciones de su reproducción en medios acuosos y su ciclo de vida en dos fases, larval y adulta.
Los anfibios son integrantes de la clase Amphibia, la cual se divide en tres grandes órdenes: Anura —el más diverso—, al que pertenecen ranas y sapos; Apoda, del cual forman parte las cecilias, y Caudata, que engloba a todas las salamandras.
Los anfibios representan un grupo de especial interés en ciencia, debido a su marcada vulnerabilidad ante la transformación y degradación de los ecosistemas que habitan.
Los integrantes de esta familia presentan una característica única que les permite llevar a cabo la regeneración de todos sus tejidos, incluyendo el cardiaco; además, no llevan a cabo un proceso de metamorfosis obligado para alcanzar la madurez sexual; esto significa que pueden permanecer en su estado larvario durante toda su vida, proceso que ha recibido el nombre de neotenia.
La familia Ambystomatidae
Los organismos pertenecientes a ésta son muy importantes para el área de investigación, en la que son comúnmente requeridos para estudios de expresión genética, embriología y neurobiología, pues su capacidad regenerativa tiene potencial para contribuir al tratamiento de enfermedades degenerativas del sistema nervioso, como el Alzheimer.
El género Ambystoma se encuentra distribuido en gran parte de América del Norte y, particularmente, en México, la familia Plethodontiadae cuenta con el mayor número de especies. El Ambystoma mexicanum, también conocido como ajolote, es una especie endémica que habita lagos y canales de Xochimilco,1 mientras que, en el municipio de Galeana, al sur de Nuevo León, se ha encontrado ejemplares de Ambystoma que pertenecen a la especie A. velasci.
En su fase larvaria, el ajolote posee una cabeza ancha con penachos branquiales rosados, ojos grandes, un cuerpo alargado y aplanado lateralmente, un poco más largo que su cola, la cual se presenta comprimida y luce una cresta dorsal. Su ciclo de vida completo es realizado dentro del ambiente acuático y su vida promedio es de 15 años en el medio natural.
La metamorfosis
Éste es un proceso natural en muchos anfibios, el cual es influenciado por diversos factores ambientales: la temperatura, por ejemplo, influye en su sistema endocrino, encargado de producir la tiroxina (T4), hormona que actúa sobre el metabolismo de las células para realizar procesos de desarrollo y crecimiento, lo que también induce cambios en los niveles de los receptores de la hormona tiroidea, así como en las enzimas encargadas de metabolizarla y, cuando esto ocurre, alcanza niveles altos de T4, lo cual activa la metamorfosis: esa maravilla de cambios comunes ocurridos en Ambystoma por la exposición a T4, la cual provoca cambio de color y pérdida, tanto de branquias externas, como de la cresta dorsal.
En México existen 14 especies de Ambystoma, de las cuales cinco son animales neoténicos, por lo que conservan su aspecto juvenil.
Las especies neoténicas poseen una concentración plasmática insuficiente de T4, lo cual determina una baja tasa de secreción de la hormona estimulante de la tiroides (TSH) y esto, a su vez, bloquea el cambio metamórfico que deben presentar los organismos, aunque no influye con su madurez reproductiva.
El ajolote es un anfibio neoténico, por lo tanto, no presenta los cambios bioquímicos que acompañan a la metamorfosis; que incluye cambios en los niveles de hemoglobina, en la composición de proteínas séricas (las que están contenidas en la sangre), y el aumento de la actividad de carbamil fosfato sintetasa I en el hígado; este último es un compuesto importante del ciclo de la urea (presente en orina y excretas).
Capacidad regenerativa
La capacidad para reparar daños en los tejidos, en respuesta a una lesión, difiere entre los vertebrados, dependiendo de su lugar en la escala filogenética (o historia evolutiva) y del estado de desarrollo en que se encuentren, por lo que suele ser alta en etapas tempranas de su desarrollo. Son pocas las especies de vertebrados con capacidad para regenerar órganos complejos; entre ellos se encuentran: el Ambystoma, el Danio rerio o pez cebra, y el Polypterus senegalus o bichir.
En 2010, se evaluó el efecto in vivo de una amputación ventricular en el corazón de un Ambystoma mexicanum, la cual dio como resultado una recuperación funcional total.
El proceso de regeneración consiste en tres pasos esenciales: la cura de la herida, la generación de una población de células no diferenciadas (blastema) y la fase de reconstrucción, durante la cual las células del blastema proliferan hasta regenerar el tejido perdido.5 La proteína supresora de señalización de citosinas 3 (SOCS3) se expresa en fase tardía de la regeneración tisular (de los tejidos), modulando la respuesta inmune innata, así como la adaptativa y la inflamación.
Cuando uno de estos individuos sufre una lesión, en lugar de llevar a cabo la cicatrización —como la mayoría de las especies—, crea una capa delgada de piel que sana la herida, a partir de la cual se forma un blastema o conjunto de células con gran cantidad de células madre que comienzan a regenerar órganos o extremidades completas en periodos cortos; así, las células progenitoras inician su proceso de diferenciación para convertirse en los tejidos necesarios que lograrán regenerar la extremidad —proceso conocido como “de-diferenciación”—; en el caso del Ambystoma, estas células se diferencian en el mismo tipo celular del que provienen.
La importancia del factor de crecimiento estimulante beta 1 (TGF-β1) y de proteína 53 (p53) para el proceso de regeneración fue revelada recientemente en un estudio a partir del cual se notó —mientras ocurría la formación del blastema— que los niveles de TGF-β1 (factor de crecimiento Beta 1) aumentaban significativamente en las primeras 48 horas tras la amputación de un miembro. En uno de los grupos de salamandras se inhibió el TGF-β1 y la proteína 53 (que interviene en la supresión de tumores) con moléculas inhibidoras como SB-431542 y pifitrina-α respectivamente; ninguno de los grupos en los que se inhibió ambas proteínas presentó una regeneración adecuada tras pasar el periodo de 30 días. El TGF tradicionalmente se asocia con crecimiento tumoral y la p53 es un señalizador del ciclo celular, cuyo papel principal es desencadenar la muerte celular programada.
El Ambystoma en la toxicología
Los xenobióticos son químicos naturales o sintéticos ajenos a los sistemas biológicos que alteran la función, estructura o composición bioquímica de las células; los seres vivos se encuentran expuestos a ellos mediante su ingestión, inhalación o absorción dérmica.
El metabolismo de los anfibios es más eficiente que el realizado por los mamíferos, según afirman diversos estudios. Desde principios de siglo XXI, los anfibios se han empleado como centinelas para evaluar el riesgo de múltiples pesticidas e insecticidas sobre la calidad ambiental. Por ejemplo, en 2010, se estudió el efecto de la atrazina® (químico utilizado para el control de malezas) sobre embriones de salamandras manchadas (Ambystoma maculatum), que fueron expuestos a diferentes concentraciones de este compuesto. Los resultados mostraron que el éxito de eclosión fue menor, lo cual fue relacionado con la concentración de atrazina.
En ese mismo año, se publicó “Un metanálisis cualitativo revela efectos consistentes de atrazina en peces de agua dulce y anfibios”, en el cual fueron recopilados los estudios realizados con A. barbouri (salamandra de arroyo) y A. tigrinum (salamandra tigre), así como en otros anfibios, sobre la actividad locomotora causante de hiperactividad, comportamientos reducidos de evasión a la predación y efectos sobre la inmunidad.
Actualmente, la pérdida de biodiversidad anfibia —lo que incluye al Ambystoma— es, en gran parte, consecuencia del cambio climático, la contaminación y la destrucción de su hábitat. Por otro lado, la importancia toxicológica de los plaguicidas organofosforados aplicados en los canales de Xochimilco ha resaltado, tras conocer que los anfibios no toleran las actividades intensivas de agricultura. Estudios con plaguicidas, tales como Malatión® y Clorpirifos,® revelan que éstos han causado una menor supervivencia de los embriones y larvas de ajolote, además de provocar algunas malformaciones en sus colas.10 En 2011, un estudio complementario demostró que concentraciones, aparentemente inocuas, de pesticidas organofosforados, utilizados en actividades agrícolas, inhibieron la actividad motora de los ajolotes, así como su frecuencia y velocidad de natación, o bien, la regularidad de ataque a presas.
Lucha por la supervivencia
En el ámbito global, se ha registrado una disminución en el tamaño de las poblaciones de anfibios; particularmente, en México se calcula que poco más de 200 especies de anfibios están en peligro de extinción; esto ha motivado a los investigadores a realizar estudios, así como a implementar programas de control y seguimiento de las poblaciones, en busca de una solución, pues la pérdida de ellos significaría una disminución en la diversidad de los ecosistemas que caracterizan a México. Además, los anfibios componen una parte fundamental de la cadena alimenticia por comportarse como depredadores y presas, por lo cual su ausencia alteraría los ecosistemas.
La comunidad científica ha propuesto, ante esta crisis, una estrategia de conservación basada en la reproducción ex situ, para lo cual es prioritario conocer los aspectos básicos para la reproducción de cada especie endémica.
México ha establecido leyes para la protección de todos los miembros pertenecientes al género Ambystoma; del mismo modo, se lleva a cabo programas de manejo, como el cultivo y reintroducción de organismos y la reproducción de las especies en unidades de manejo para la conservación de vida silvestre (UMA). Exitosamente, para la reintroducción de A. mexicanum en Xochimilco, varios trabajos de recuperación de hábitat se han llevado a cabo; entre ellos, la reintroducción de A. tigrinum en jagüeyes de Ajoloapan, Estado de México.
Es difícil dejar de estudiar al Ambystoma, ya que es un organismo de gran interés en el campo de la investigación por sus cualidades que permiten entender mejor algunos procesos biológicos complejos; por ello, los investigadores pueden realizar protocolos innovadores no invasivos que no sólo brinden la información requerida para un proyecto en particular, sino que contribuyan a su protección.
El Ambystoma es un ser vivo único, que nos ofrece la llave para abrir puertas a escenarios desconocidos, los cuales pueden contribuir al campo de la medicina, no sólo como organismos sujetos de investigación, sino como maestros de la lucha por la supervivencia.
Fuente: Ciencia y Desarrollo