ELS CUCS INFINITS

ELS CUCS INFINITS
Regeneració en planàries

Andrea Portero i Martínez
Berta Torrents i Pérez
2n BATX C
Departament de Biologia
Tutor/a: Margarida Asensio
INS La Llauna, C/ Sagunt, 5. Badalona
13/01/2014

ÍNDEX
1. RESUM I ABSTRACT .................................................................................. 4
2. INTRODUCCIÓ ..................................................................................... ... ... 6
2.1. Presentació o justificació del treball ........................................................ 6
2.2. Objectiu/s general/s del treball ......................................................... ... ... 6
2.3. Marc teòric .......................................................................................... ... 7
2.3.1. Característiques de les planàries. Què són? ................................... 8
2.3.2. Quin mecanisme es du a terme per regenerar un òrgan? Com
funciona la regeneració? .......................................................................... 13
2.3.2.1. Com sap l'organisme quina part ha de regenerar? La
informació necessària per saber quina part de l'organisme cal
regenerar on es troba? ...................................................................... 19
2.3.2.2. Com es diferencien les cèl·lules? (Diferenciació cel·lular) .... 19
2.3.3. Quins animals tenen capacitat de regeneració i quins no? ............ 24
2.3.3.1. Per què uns animals han mantingut la capacitat regenerativa
i per què alguns no? .......................................................................... 25
2.3.3.2. Què té de diferent un organisme amb capacitat de regeneració
d'un que no? ...................................................................................... 26
2.3.4. Diferències entre el procés de regeneració i el d'inflamació/
cicatrització .............................................................................................. 26
2.3.5. Des de quan es coneix el procés de la regeneració? Quan es va
començar a veure podria tenir una aplicació mèdica ............................... 30
2.3.6. Com es podrien arribar a curar certes malalties degeneratives
i quines podrien ser? ................................................................................ 33
2.3.7. Què és la radiació i quins tipus hi ha?............................................ 36
2.3.7.1. Què és la longitud d'ona ....................................................... 39
2.3.7.2. Quin efecte té en les cèl·lules? ............................................. 39
2.3.7.3. Com afecta el cicle cel·lular en l'efecte de la irradiació
sobre les cèl·lules?. ........................................................................... 41
3. MATERIAL I MÈTODE................................................................................ 44
3.1. Material ............................................................................................... . 44
3.2. Mètode .................................................................................................. 44

2

3.2.1. Part 1. Com estan distribuïdes les cèl·lules mare .......................... 44
3.2.2. Part 2. Com afecta la quantitat de cèl·lules mare a la capacitat
regenerativa ............................................................................................. 45
4. RESULTATS ............................................................................................... 47
4.1. Part 1. Com estan distribuïdes les cèl·lules mare ................................. 47
4.2. Part 2. Com afecta la quantitat de cèl·lules mare a la capacitat
regenerativa ................................................................................................... 48
5. DISCUSSIÓ DELS RESULTATS ................................................................ 54
5.1. Part 1. Com estan distribuïdes les cèl·lules mare ............................... . 54
5.2. Part 2. Com afecta la quantitat de cèl·lules mare a la capacitat
regenerativa ................................................................................................... 54
6. CONCLUSIÓ .............................................................................................. 57
7. AGRAÏMENTS I VALORACIÓ .................................................................... 58
8. ANNEXOS .................................................................................................. 59
8.1. Annex I. Senyalització del sistema nerviós amb anticossos ................ . 59
8.1.1. Objectius ........................................................................................ 59
8.1.2. Material i mètode............................................................................ 59
8.1.3. Resultats ........................................................................................ 60
8.1.4. Discussió dels resultats.................................................................. 61
8.1.5. Conclusió ....................................................................................... 62
8.2. Annex II. “3.2.1. Part 1. Com estan distribuïdes les cèl·lules mare”
i “Mètode del 8.1.2. Material i mètode“ Traduït al català............................. . 62
8.3. Annex III. Informes diaris de tot el treball pràctic realitzat al laboratori
del Departament de Genètica de la Universitat de Barcelona .................... . 63
8.4. Annex IV. Pàgina web addicional al treball .......................................... . 79
9. BIBLIOGRAFIA .......................................................................................... 80

3

Els cucs infinits. Regeneració en planàries.

1. Resum i abstract

1. RESUM I ABSTRACT
Hi ha animals que són capaços d’arribar a regenerar parts senceres del seu cos.
En el cas hipotètic que arribéssim a posseir aquesta habilitat, encara que fos en
un percentatge menor que en aquests animals, podríem arribar a curar malalties
pensades incurables, com les degeneratives com el Parkinson, etc.
Ho fan mitjançant la regeneració, un mètode que per alguns és la seva manera de
reproduir-se, per altres, de sobreviure a lesions esporàdiques o a atacs, etc. Les
planàries, uns organismes pertanyents al grup dels platihelmints, són uns dels
animals que tenen aquesta capacitat i uns dels que la presenten més
desenvolupada. La utilitzen tant per reproduir-se (fissionant-se), com per
regenerar

parts

lesionades.

Ho

fan

produint

una

massa

de

cèl·lules

indiferenciades anomenada blastema, que després es diferenciarà esdevenint el
nou teixit. Es regeneren en un període de temps menor del que podríeu pensar.
A nosaltres aquest tema ens irradiava força curiositat, així que vàrem decidir
investigar-ne més. Ens sorprenia la capacitat dels neoblasts, o cèl·lules mare, que
estan repartits per tot l’organisme de les planàries, de proliferar i de crear el
blastema. Així que ens vàrem proposar de posar a prova la seva importància en la
regeneració. Després d’informar-nos sobre el tema, la nostra hipòtesi era que les
planàries no serien capaces de regenerar-se, i potser ni tan sols de sobreviure,
sense els neoblasts. Va ser llavors quan vam decidir començar l'experiència.
Vam irradiar alguns d’aquests animals per matar-ne els neoblasts i veure així si
les planàries aconseguien regenerar-se sense ells. Vam seguir un procés constant
d’observació per veure com anaven evolucionant. Paral·lelament vam senyalitzar
amb anticossos algunes planàries, tan irradiades com no irradiades, per observar
la diferència quantitativa de cèl·lules mare i la seva localització en la planària.
També en vam senyalitzar algunes per observar els seus sistemes nerviosos amb
l'objectiu de, per raons ètiques, confirmar que són molt simples i que no tenen la
capacitat de percebre dolor.
Vàrem arribar a la conclusió que les planàries no poden regenerar-se, ni tan sols
sobreviure, sense cèl·lules mare. I també que sí que hi ha una gran diferència
quantitativa entre els neoblasts de les planàries no irradiades (on abundaven els
neoblasts), de les irradiades (on n'hi havia molt poca quantitat).

4


1. Resum i abstract

There are animals that are able to regenerate whole parts of their body. In the
hypothetic case that we reach to possess this ability, even if we only had a small
portion of those animals' capability, we would be maybe able to cure diseases that
are incurable nowadays, such as degenerative ones like Parkinson's.
They do this trough regeneration, a method that for some animals is the way to
reproduce, for others to survive after injuries or sporadic attacks, etc... Flatworms,
organisms belonging to the group of Platyhelminthes, are among these animals
that have this capability and they have one of the most developed one. They use it
to reproduce (fission itself) as well as to regenerate damaged parts. They are able
to do this by producing a mass of undifferentiated cells called blastema that will
later differentiate again producing the new tissue. They regenerate in a period of
time shorter than you think.
This affair irradiated us curiosity, so we decided to investigate about it a little bit
more. The capability of stem cells, which are distributed throughout the body of the
flatworms, of proliferating and creating the blastema amazed us. So we thought
about testing the importance of these stem cells, or neoblasts, in regeneration.
After having read a lot of things about this subject, our hypothesis was that the
flatworms aren’t able to regenerate and may not survive without neoblasts. It was
then when we thought that we were already ready to begin the experience.
We irradiate some of these animals in order that their neoblasts die and see if the
flatworms would be able to regenerate some amputated parts without them. We
keep on observing them constantly to see how they were gradually evolving.
Simultaneously we mark with antibodies some flatworms, a few of them were
irradiated and a few of them were non-irradiated, in order to observe the difference
of number of stem cells and their localization in the flatworm. We also mark
another group of flatworms to observe their nervous systems with the aim of
confirm that their nervous systems are very simple and that they don't have the
capability of perceiving pain; we did that for some ethical reasons.
We concluded that flatworms cannot regenerate, or even survive, without stem
cells. And we reached the conclusion too that there is a quantitative difference
between the neoblasts of the non-irradiated flatworms (where they abounded) and
the irradiated ones (where there were almost none of them).

5


2. Introducció

2. INTRODUCCIÓ
2.1. PRESENTACIÓ O JUSTIFICACIÓ DEL TEMA ELEGIT
“Els cucs infinits” és un treball sobre la regeneració, prenent com a model les
planàries, uns organismes molt petits, del grup dels platelmints, semblants a uns
cucs a simple vista, que tenen una notable capacitat de regeneració. Aquest
treball es mou en el camp de la biomedicina, i és aquesta una de les grans raons
per les quals l'hem elegit.
Així ha sorgit aquest treball realitzat amb moltes ganes d'aprendre i amb la intenció de, en un futur, treballar d'alguna cosa relacionada amb aquest tema.
A més a més, la regeneració és un tema molt actual sobre el qual els científics
estan investigant constantment. Això, en gran part, és degut a la importància científica que té l'estudi de les cèl·lules mare des de principis del segle XX, quan es
van descobrir, degut a les grans expectatives que susciten de cara a la medicina
regenerativa.

2.2. OBJECTIU/S GENERAL/S DEL TREBALL
OBJECTIU
El nostre objectiu general en aquest treball és estudiar la importància de les
cèl·lules mare en la regeneració en planàries, i a la vegada, com funciona la
regeneració. En particular, volem saber on es troben aquestes cèl·lules, si són o
no necessàries per a la supervivència de l'organisme i com influeix el seu nombre
en la capacitat de regeneració.

HIPÒTESI
- Si les planàries depenen de les cèl·lules mare per sobreviure, llavors, en matar
per irradiació totes les seves cèl·lules mare, no seran capaces de sobreviure i
moriran.
- Si les planàries depenen únicament de les cèl·lules mare per poder regenerarse, llavors, en matar per irradiació totes les seves cèl·lules mare, no seran
capaces de regenerar-se després de patir una lesió.

6


2. Introducció

2.3. MARC TEÒRIC

1. Característiques de les planàries. Què són?
2. Quin mecanisme es du a terme per regenerar un òrgan? Com funciona la
regeneració?
2.1. Com sap l'organisme quina part ha de regenerar? La informació necessària
per saber quina part de l'organisme cal regenerar on es troba?
2.2. Com es diferencien les cèl·lules? (Diferenciació cel·lular).
3. Quins animals tenen capacitat de regeneració i quins no?
3.1. Per què uns animals han mantingut la capacitat regenerativa i per què
alguns no?
3.2. Què té de diferent un organisme amb capacitat de regeneració d'un que
no?
4. Diferències entre el procés de regeneració i el d'inflamació / cicatrització?
5. Des de quan es coneix el procés de la regeneració? Quan es va començar a
veure que podria tenir una aplicació mèdica?
6. Com es podrien arribar a curar certes malalties degeneratives i quines podrien
ser?
7. Què és la radiació i quins tipus hi ha?
7.1. Què és la longitud d'ona?
7.2. Quin efecte té en les cèl·lules?
7.3. Com afecta el cicle cel·lular en l'efecte de la irradiació sobre les cèl·lules?

7


2. Introducció

1. CARACTERÍSTIQUES DE LES PLANÀRIES. QUÈ SÓN?
TURBEL·LARIS
Consideracions generals
Són un grup molt divers de platihelmints de vida lliure, cos tou, generalment
allargat i sovint aplanat dorsoventralment.
La franja de la seva llargària és molt extensa, des de
menys d'1 mm en els anomenats acels, fins els 40 cm
dels triclàdides gegants arribant als 50-60 cm d'algunes
1

planàries terrestres exòtiques.

La coloració externa també és molt variable, poden ser de cos translúcid en els
més petits passant per coloracions uniformes dels triclàdides de mida intermèdia
fins arribar a les vistoses coloracions de policlàdides marins o de planàries
terrestres. La pigmentació ventral generalment és més pàl·lida que la dorsal.
Les planàries d'aigua dolça o les marines són un grup típicament bentònic amb
algunes espècies planctòniques. Aquest tipus d'éssers vius es distingeixen entre
els macroturbel·laris, de llargada generalment superior a 5
mm,

i

que

corresponen

als

ordres

de

triclàdides,

policlàdides i neorabdocels, i els microturbel·laris, que
inclouen

la

resta

d'ordres

i

algunes

famílies

de

neorabdocels.
2

Característiques corporals
Externament, no presenten cap regió cefàlica definida. La regió anterior és
arrodonida, truncada o lleugerament punxeguda. Els ulls són molt simples, encara
que manquen en algunes espècies o grups. El nombre d'ulls i la seva disposició
és variable: des de dos a més d'un miler i en disposició més o menys bilateral.
Però la majoria de planàries d'aigua dolça (triclàdides i neorabdocels) tenen dos
ulls o ocels d'estructura molt simple situats en posició anterior dorsal.
La resta del cos és molt uniforme, però presenta algun tret diferencial com la
presència d'òrgans adhesius o ventoses en posició anterior o medioventral en
1
2

http://es.paperblog.com/digestion-en-los-platelmintos-1955083/
http://en.wikipedia.org/wiki/Flatworm

8


2. Introducció

alguns triclàdides. La regió posterior (cua) no presenta cap tret diferencial. Les
superfícies dorsal i ventral generalment són ciliades i són formades per un epiteli
cel·lular monoestratificat. La superfície ventral presenta un orifici o porus bucal a
la regió anterior o mitjana del cos, i un porus genital (triclàdides) o dos, masculí i
femení (policlàdides). El porus bucal duu a una faringe més o menys complexa i
generalment extensible, que mena al sistema digestiu el qual és molt simple i
consta del porus bucal o boca, una faringe i un intestí, cec i més o menys
ramificat. No hi ha anus. En els triclàdides, l'intestí té tres branques principals
mentre que en els policlàdides en tenen moltes. Els porus genitals, presents
solament en els adults, comuniquen amb l'aparell copulador, força complex, que
s'insinua com una zona blanquinosa per sota la faringe.

3

L'epidermis és formada per un epiteli cel·lular monoestratificat. Aquestes cèl·lules
epidèrmiques presenten uns cossos allargassats (rabdits) que es poden expulsar
a l'exterior i tenen una funció defensiva. A sota, hi ha la musculatura
subepidèrmica, formada per capes de músculs i feixos musculars que connecten
les capes dorsals i ventrals, com també fibres musculars associades als diferents
òrgans interns. Entre l'epidermis i l'epiteli intestinal, i envoltant tots els òrgans i les
estructures internes, hi ha un teixit lax anomenat mesènquima o parènquima que
sembla que tingui funció polivalent. Aquest teixit es compon d'entre altres de
cèl·lules petites i indiferenciades, anomenades NEOBLASTS, que en els adults
són les úniques que tenen capacitat per a proliferar, i actuen de cèl·lules mare de
tots els tipus cel·lulars diferenciats. Els òrgans dels sentits són els ulls, els solcs
auriculars, i els receptors tàctils i quimiosensorials, disposats en general a la regió
encefàlica anterior.
3

http://www.asturnatura.com/articulos/planàries/pared.php

9


2. Introducció

El sistema excretor és fet de cèl·lules flamígeres filtradores connectades a una
xarxa complexa de capil·lars.

Reproducció i desenvolupament embrionari
L'aparell reproductor, hermafrodita, és l'estructura més complexa i diversa que
presenten els turbel·laris, cada individu presenta una gònada masculina i una de
femenina, i els aparells copuladors corresponents.
Els turbel·laris presenten tres menes de reproducció: sexual, asexual i alternant
estacional. La reproducció asexual es dóna quan l'adult es desprèn d'una part del
cos. Aquesta reproducció està necessàriament lligada a una gran capacitat de
regeneració, ja que el tros després ha de regenerar les estructures que li
manquen, alhora que l'individu mare ha de regenerar de nou les estructures
despreses.
Els turbel·laris de reproducció sexual no s'autofecunden, la fecundació és fecunda
i recíproca.
Algunes planàries d'aigües dolces presenten races o poblacions que tenen una
alternança de reproducció sexual i asexual estacional. Durant els mesos d'hivern i
primavera la reproducció és eminentment sexual mentre que als mesos d'estiu i
tardor és bàsicament asexual.
Durant el desenvolupament embrionari l'embrió s'aplana i mostra una epidermis
ciliada, dos o més parells d'ulls que se situen anteriorment a un porus bucal, una
faringe senzilla i un intestí incipient. En els
triclàdides, en sortir del capoll, l'embrió
mesura de 2 a 4 mm i és una miniatura
perfecta de l'adult. Després d'un període
de creixement, l'organisme ateny uns 8-10
mm i desenvolupa les gònades i l'aparell
copulador, de manera que ja és capaç de
4

reproduir-se i tancar el cicle.

4

http://www.asturnatura.com/articulos/planàries/repro.php

10


2. Introducció

Vida cel·lular
Les planàries de reproducció asexuada són organismes en principi immortals, que
no envelleixen. En canvi, en les de reproducció sexuada depèn molt de
l’estratègia de reproducció i de les condicions ambientals, hi ha espècies
anomenades anuals o semèlpares que moren poc després de reproduir-se
intensament i espècies perennes o iteròpares, de vida de 3 a 5 anys en
condicions naturals i fins a 15 o 20 anys al laboratori.

Regeneració, el creixement i el decreixement
Una de les característiques més interessants d'alguns grups de turbel·laris és la
capacitat de regenerar un individu complet a partir d'un petit fragment del seu cos.
Aquesta capacitat la tenen les espècies de reproducció exclusivament asexual en
condicions naturals. Després de dividir-se, es forma damunt la ferida un teixit de
regeneració

anomenat

blastema,

constituït

per

cèl·lules indiferenciades o neoblasts. Després d'un
període de creixement, aquest blastema donarà lloc
a les estructures que manquen.
5

Per una altra banda, les espècies de reproducció

exclusivament sexual, la regeneració es dóna quan de manera natural o
experimental, l'organisme perd una part del cos. El fet que moltes de les planàries
sexuals es puguin regenerar igual de bé que les asexuals, dóna lloc a pensar que
la capacitat de regeneració és quelcom intrínsec als turbel·laris i no lligat
exclusivament al tipus de reproducció.
La capacitat de créixer o decréixer segons la disponibilitat de l'aliment i segons la
temperatura ambient és també una característica molt interessant d'aquest grup,
ja que permet a l'organisme sobreviure sense menjar durant períodes de temps
molt prolongats. El temps que una planària pot estar sense menjar depèn de la
seva grandària inicial i de la temperatura, però és superior a un any en
organismes inicialment grossos (més de 15 mm de llargada) mantinguts a
temperatures baixes (de 5 a 10 ºC).

5

http://www.karmabilgi.net/mitoz-bolunme-sorulari/

11


2. Introducció

Moviment i locomoció
El desplaçament en la majoria dels triclàdides, les planàries utilitzades pel nostre
Treball de Recerca, combina la propulsió ciliar i els moviments musculars sobre
una secreció mucosa en les de mida més petita, en les de mida més gran que
presenten

zones

adhesives,

es

desplacen

per

extensió,

contracció

i

arrossegament del cos.

Relacions tròfiques
Pel que fa a l'alimentació, la majoria de turbel·laris, són carnívors que s'alimenten
de preses vives o d'organismes danyats o morts recentment. Detectada la presa,
la planària l'embolcalla amb el moc adhesiu per reduir els seus moviments, i
seguidament s'evagina la faringe, molt musculosa, i la introdueix a les parts més
toves de la presa, on tritura, digereix i xucla el seu contingut i passa l'aliment a
l'intestí, la digestió és extracel·lular i intracel·lular (dura uns 2 o 3 dies) i el material
assimilat passa de l'intestí al parènquima i d'ací a la resta del cos, mentre que allò
no digerit passa per la faringe i la boca per a la seva expulsió.
Les planàries d'aigües dolces s'alimenten preferentment de cargols, oligoquets,
larves d'insectes i crustacis, en general d'organismes danyats o ja morts, ja que
és difícil que puguin atrapar als més grans, però a vegades s'ajuden entre elles,
degut al fet de ser gregàries, i aconsegueixen devorar una espècie més gran.

Comportament
Les planàries semblen capaces, d'un cert aprenentatge, com el de respondre a
estímuls i adquirir reflexos, cosa que implica l'existència d'una forma de memòria,
però aquestes qüestions han estat molt debatudes ja que no semblen gaire
fiables.

Filogènia i sistemàtica
Sembla que, la majoria d'ordres i famílies, van colonitzar a partir dels oceans les
aigües continentals i des d'aquestes alguns hàbitats terrestres. En el cas concret
dels triclàdides d'aigües dolces, s'ha arribat a la hipòtesi que derivarien
d'avantpassats marins. La família més antiga, els dugèsids, s'haurien originat

12


2. Introducció

abans de la ruptura de la Pangea, mentre que les altres famílies, haurien estat
originades a partir d'aquesta, durant el procés de la deriva continental.

MACROTURBEL·LARIS
Triclàdides: planàries d'aigües dolces
Els triclàdides formen un grup nombrós de mida intermèdia o gran (poden arribar
fins i tot a 60 cm), amb la faringe complexa, i l'intestí dividit en tres branques molt
ramificades. Presenten nombrosos testicles, un parell d'ovaris i l'aparell copulador.
Poden habitar en aigües dolces (paludícoles), aigües marines (marícoles) i en la
superfície terrestre (terrícoles). Hi ha fins a 770 espècies de triclàdides al món.
Els paludícoles tenen reproducció sexual i asexual, tenint una nombrosa capacitat
de regeneració en algunes espècies.
Dins d'aquesta espècie, hi han tres ordres diferents: els dugèsids (Dugesiidae),
els planàrids (Planariidae) i els dendrocèlids (Dendrocoelidae).
Els dugèsids es caracteritzen perquè els oviductes desemboquen al canal de la
bossa copuladora, generalment tenen dos ulls i fan capolls esfèrics.
Els planàrids, els oviductes desemboquen per un conducte comú directament a
l'atri genital, tenen dos o més ulls i fan capolls esfèrics o ovalats.
Els dendrocèlids són caracteritzats perquè els oviductes desemboquen per un
conducte comú a l'atri genital; per la presència d'òrgans adhesius anteriors i
perquè la musculatura interna faríngia es de tipus barrejat. Fan capolls esfèrics i
tenen dos ulls.

2. QUIN MECANISME ES DU A TERME PER REGENERAR UN ÒRGAN? COM
FUNCIONA LA REGENERACIÓ?
MECANISME PER REGENERAR UN ÒRGAN
Regeneració fisiològica- consisteix en la regeneració d'alguna part
de l'individu després d'una amputació La regeneració pot produir-se
per tres raons diferents:
• Espontània.
• Autotomia- es provoca l'amputació com a mecanisme de defensa. 6
6

http://bvs.sld.cu/revistas/hih/vol22_3_06/hih04306.html

13


2. Introducció

• Regeneració traumàtica- per la qual mitjançant la regeneració es poden reproduir
òrgans perduts accidentalment.
La regeneració es pot dur a terme mitjançant tres mecanismes:
 La regeneració epimòrfica; on és característica per la diferenciació d'un
blastema i la creació d'un nou teixit o parts del cos. S'anomena homomorfosi si es
forma un òrgan semblant al perdut, i heteromorfosi si se’n forma un de diferent. És
típic en la regeneració de les extremitats.
 La regeneració per morfal·laxis comporta la transformació de parts del cos o
teixits existents en estructures noves, fent que es produeixi un creixement nou
limitat.
 Un tipus de regeneració on les cèl·lules es divideixen però mantenen les seves
funcions diferenciades produint cèl·lules similars i per tant no formen masses de
cèl·lules indiferenciades.
S'ha fet un estudi a fons del procés de regeneració de membres en tritons igual
que el de regeneració d'aletes en peixos zebra i el podem dividir en tres fases
principals:
• Curació de ferides: les cèl·lules epitelials emigren i cobreixen la zona de
l'amputació
• Desdiferenciació de cèl·lules en el teixit del voltant
per donar origen a una concentració prolífera de
cèl·lules no diferenciades anomenada blastema.
• Nou desenvolupament: el model de blastema resulta
7

la generació del nou membre/aleta.

Aquests serien els mecanismes que es farien servir
per a regenerar un òrgan.
Hi ha diferents teràpies per a poder regenerar les parts del cos malmeses, com la
teràpia cel·lular o la creació d'òrgans artificials.

7

http://es.wikipedia.org/wiki/Regeneraci%C3%B3n_%28biolog%C3%ADa%29

14


2. Introducció

TERÀPIA CEL·LULAR
La teràpia cel·lular es pot plantejar de tres maneres diferents. Una es basa en
restituir les cèl·lules perdudes, trasplantant cèl·lules mare adultes obtingudes a
partir de certs teixits que donen lloc a determinats tipus cel·lulars. Una altra és
l’obtenció de cèl·lules mare embrionàries que es puguin diferenciar en tots els
tipus cel·lulars. El canvi de tipus cel·lular és una altra alternativa que fa que
s'eliminin els problemes de disponibilitat de cèl·lules o rebuig plantejat per les
tècniques anteriors. S'aconsegueix amb la reprogramació d'una cèl·lula somàtica
cap a una cèl·lula mare pluripotent induïda, amb la capacitat que tenen les
embrionàries. També s'aconsegueix amb la transdiferenciació d'una cèl·lula
somàtica que es converteix en una altra cèl·lula somàtica, a través de la
introducció de certs factors de transcripció i condicions de cultiu específics.

8

8

http://www.cienciahoy.org.ar/hoy31/organismo.htm

15


2. Introducció

Algunes operacions fetes a través de la teràpia cel·lular són aquestes:
 Regeneració del fetge:
Uns científics espanyols van descobrir com es podia arribar a regenerar un òrgan,
concretament el fetge. Així, gràcies a les cèl·lules mare de la placenta es podien
crear estructures semblants a ell.
Els investigadors de l'Hospital 12 d'octubre de Madrid, han analitzat in vitro com
un tipus de cèl·lules mare de la placenta es convertien en hepatòcits, fent possible
que es pogués regenerar el fetge si estigués malmès.
El treball demostra com les cèl·lules mare mesenquimals de placenta (el teixit del
qual deriven gran part dels òrgans), si es cultiven en el laboratori en un medi amb
proteïnes que de forma natural estiguin al fetge, tenen capacitat per a convertir-se
en hepatòcits, les cèl·lules del fetge, i formar una estructura (hepatosfera)
semblant a un fetge en miniatura de gairebé mig centímetre de gruix.
La hepatosfera en realitzar funcions que normalment fa l'òrgan, produeix
albúmina, una proteïna que permet la distribució correcta dels líquids corporals a
l'organisme.
És un descobriment molt optimista ja que es tracta de la primera investigació que
demostra que és possible “crear” o “regenerar” un òrgan a través de les cèl·lules
mare de la placenta adultes.
També transmet una importància notable cap el camp de la regeneració ja que
s'evidencia que afavoreix la regeneració del fetge de forma molt més eficient.
 Regeneració de la bufeta urinària
Una altra investigació va consistir en regenerar la bufeta a partir de les cèl·lules
de la bufeta dels propis pacients. Aquest cop va ser gràcies a nord-americans, i va
iniciar un pas endavant cap a la substitució de teixits i òrgans malmesos, segons
Anthony Atala, director de l'Institut de Medicina Regenerativa de la Universitat
Wake Forest, a Carolina del Nord.
Va tenir molt èxit ja que en ser les cèl·lules dels propis pacients no van plantejar
problemes de compatibilitat i l'invent de la bufeta urinària va portar un bon
funcionament durant 7 anys.

16


2. Introducció

El procés es va dur a terme, primerament, a través d'una biòpsia per extreure
mostres de les cèl·lules de les parets de la bufeta. Després van ser cultivades i
multiplicades in vitro fins que hi hagués les suficients per a introduir-les en un
motlle biodegradable amb la forma de la bufeta. Set mesos més tard, van ser
injectades en la bufeta original dels pacients.
 Regeneració en el peix zebra.
Aquest singular animal està contínuament investigat ja que conté una gran
capacitat regenerativa. Pot renovar una tercera part del cor després d'una
amputació. Les cèl·lules especialitzades de l'òrgan, els cardiomiòcits, reaccionen
davant de la lesió perdent durant cert temps les seves funcions contràctils
mitjançant la desdiferenciació, fent que es produeixi un augment en la divisió amb
la finalitat de generar el nombre suficient de cèl·lules que puguin reparar el teixit.
Un cop reparat, quan ja s’està finalitzant el procés, els cardiomiòcits tornen a
recuperar la funció contràctil.

CREACIÓ D'ÒRGANS ARTIFICIALS
La creació d'òrgans artificials és una altra solució. Consisteix en crear òrgans
sencers en el laboratori però presenta el problema que és molt dificultós obtenir
suports tridimensionals que permetin reconstruir l'òrgan complet. Podria
solucionar-se a partir d'òrgans d'altres persones, a partir d'un procés de
descel·lularització on es quedi només la matriu extracel·lular i sobre d'ella
s'inserissin les noves cèl·lules que faran el nou òrgan. Però això comporta la
necessitat d'haver de dependre d'altres persones, per tant s'està estudiant també
obtenir aquests suports a partir d'animals o crear-los artificialment gràcies a
biomaterials, on tindria un paper important l’enginyeria de teixits o la
nanotecnologia.

17


2. Introducció

9

 Regeneració de tràquea
L'Hospital Clínic de Barcelona va ser el que va dur a terme aquesta brillant
operació en 2008. La tràquea del donant va ser descel·lularitzada i posteriorment
recel·lularitzada amb cèl·lules epitelials i cèl·lules mare mesenquimals obtingudes
de la medul·la òssia del receptor. Així es van evitar els problemes de rebuig.
Aquests són algunes de les investigacions que fins a dia d'avui s'han fet i han
servit per a millorar la salut i per tant la vida de les persones, a través de les
diferents opcions que ofereix la medicina regenerativa.
Amb vista cap a un futur es segueix investigant molt perquè es creu que aquest
tipus de medicina suposaria un gran alleujament cap als problemes de
l'escassesa d'òrgans per a fer-se els transplantaments i dels problemes de
compatibilitat, rebuig i molts d'altres que comporta.

9

http://www.cienciahoy.org.ar/hoy31/organismo.htm

18


2. Introducció

2.1. Com sap l'organisme quina part ha de regenerar? La informació
necessària per saber quina part de l'organisme cal regenerar on es troba?
Les cèl·lules del voltant de la part de l'organisme amputada envien impulsos
químics que indueixen a les cèl·lules regenerar la part de l'organisme que falta.

2.2. Com es diferencien les cèl·lules? (Diferenciació cel·lular)
QUÈ ÉS LA DIFERENCIACIÓ CEL·LULAR?
La diferenciació cel·lular és el procés pel qual un tipus específic de cèl·lules
pateixen modificacions en la seva expressió gènica, per aconseguir la morfologia i
les funcions d'un altre tipus de cèl·lules específic i diferent als altres tipus
cel·lulars de l'organisme. Durant aquesta activitat es du a terme l'activació
diferencial d'alguns gens i la repressió d'uns altres.

QUÈ HA DUT A TERME LA DIFERENCIACIÓ?
Abans que les cèl·lules es comencin a diferenciar, hi ha hagut de passar un
procés de fecundació. Durant aquesta fecundació finalitza la meiosi, on les
cèl·lules de l’ovòcit (un òvul immadur) s'han dividit com també el nombre de
cromosomes a la meitat, però després han augmentat fins la quantitat normal en
incorporar-se els espermatozoides. Després de la fecundació el zigot comença a
dividir-se amb rapidesa fins a expandir-se, però sense variar la mida de l'embrió.
Posteriorment es forma la blàstula, que primerament era una cavitat interior de
l'embrió. Durant tot aquest procés esmentat, no hi ha hagut diferenciació cel·lular
ja que totes les cèl·lules tenien la mateixa mida.

QUÈ PASSA DURANT LA DIFERENCIACIÓ?
La diferenciació comença un cop creada la blàstula; on es forma l'endoblast,
l'ectoblast i el mesoblast, les tres capes embrionàries que d'elles derivaran els
diferents tipus de cèl·lules del teixit adult.
Aquesta formació es realitza de diferents maneres: les cèl·lules situades a
l'equador de l'embrió formen el mesoblast; les situades a l'hemisferi vegetal
formen l'endoblast; i les situades a l'hemisferi animal l'ectoblast. De l'ectoblast

19


2. Introducció

derivaran el teixit nerviós i epidèrmic; de l'endoblast l'epiteli del sistema respiratori
i nutritiu; i del mesoblast la resta dels teixits com la sang, óssos, sistema excretor,
dermis, etc.
Les cèl·lules del mesoblast generen una petita esquerda causada per migrar cap
al blastocel (la primera cavitat que es forma durant el desenvolupament
embrionari) que es converteix en
l'arquènteron , també conegut com
intestí primitiu i que s'obre al exterior
a través del blastòpor. L'arquènteron
fa possible que es produeixi el
contacte entre parts del mesoblast
amb

cèl·lules

de

l'ectoblast

que

després formaran el sistema nerviós.
Així al unir-se l'ectoblast es fa més
gros i neix la placa neural, que forma
10

el tub neural gràcies a la unió de

les seves vores, i d'aquest provindran la medul·la espinal i l'encèfal. Finalment un
cop acabat la formació del tub neural, s'arriba a l'estat embrionari de nèurula final,
on en l'embrió ja estan determinades totes les zones que donaran lloc als
diferents òrgans.
Durant el procés de diferenciació les cèl·lules pateixen una sèrie de canvis en les
seves característiques. Els principals són:
• Alteracions en el contingut cel·lular; com bàculs,
substàncies

ergàstiques,

alteracions

profundes

del

protoplasma o la seva desaparició.
• Canvis en l'estructura de les parets cel·lulars; com en
la amplada i en la composició química, o per desaparició
11

de parts d'ella (vasos).
• Reajust

entre

les

cèl·lules:

apareixen

espais

intercel·lulars que a vegades modifiquen l'aspecte del teixit.
10
11

http://myprofeciencias.wordpress.com/category/biologia/

20


2. Introducció

• Creixement diferencial entre cèl·lules veïnes; pot ser creixement simplàstic,
creixent d'igual manera que les cèl·lules veïnes, o intrusiu, creixent de diferent
manera, quan l'element s'obre camí entre elles.

QUINS MECANISMES LA FAN POSSIBLE?
Com un conjunt de cèl·lules que semblaven iguals, a mida que l'embrió es va
desenvolupant comencen a ser diferents i fins i tot a crear-se unes altres de
noves? Les respostes a aquesta qüestió no són molt segures, ja que és un tema
que a dia d'avui encara es continua estudiant i investigant molt. Es pensa que és
possible que hi hagi dues maneres, a partir de determinants citoplasmàtics i
d'interaccions inductives.
Els determinants citoplasmàtics són un conjunt de proteïnes i RNA que després
de fecundar-se l'embrió queden només presents en alguns llocs de l'òvul
fecundat, i així algunes cèl·lules filles els contenen i d'altres no, creant-se ja el seu
lloc de destí a causa de la desigualtat que pateixen.
I com a segona hipòtesi estaria el cas de les interaccions inductives. Una senyal
química és emesa per un grup de cèl·lules inductores que és captada per les
cèl·lules receptores, generant altres cèl·lules que es diferencien de les formes i
funcions de les originals. Aquestes interaccions inductives provoquen l'aparició del
mesoblast durant l'estat de blàstula final o gàstrula inicial; durant l'estat de
gàstrula mitjana i final, el mesoblast emet senyals que indueixen a les cèl·lules
endoblàstiques del sostre del blastocel a diferenciar-se en teixit nerviós.
Els determinants citoplasmàtics i les induccions interactives són els mecanismes
que fan possible la diferenciació cel·lular, però no oblidem que les característiques
de cada tipus cel·lular depenen finalment de l'activació i l'expressió de certs
gens, de una manera diferent per a cada tipus cel·lular. Per això és molt
interessant conèixer els processos que regulen l'expressió dels gens durant el
desenvolupament embrionari i la seqüència de passos que es duen a terme entre
la recepció d'una senyal inductora i la corresponent diferenciació cel·lular, ja que
el que fa diferent a les cèl·lules és el tenir una proteïna o una altra que li faci fer
una funció determinada.

21


2. Introducció

COM FUNCIONA L'ACTIVACIÓ I L’EXPRESSIÓ DELS GENS?
Al principi totes les cèl·lules contenen la mateixa informació genètica perquè el
zigot els la dóna a totes per igual, a partir d'aquí hi ha algun procés o mecanisme
que fa que en les cèl·lules s'activin o s'apaguin certs gens per donar-li la funció
adequada a cadascuna. La resposta a aquest enigma està en que les cèl·lules
contenen gens homeòtics, que codifiquen per a proteïnes que tenen la capacitat
de controlar l'activitat d'altres gens i són les anomenades proteïnes homeòtiques.
Cada tipus cel·lular conté gens homeòtics que fa que determinats gens estiguin
actius i altres inactius, que no s'han expressat, amb això s'aconsegueix diferenciar
cada tipus. Per exemple, el gen myoD fabrica la proteïna myoD, la qual permet la
transcripció de seqüències de DNA que codifiquen per a proteïnes musculars. Si
la proteïna myoD no està present a la cèl·lula, aquest gen està inactiu i no fa la
seva funció, i com a conseqüència comporta el no desenvolupament de les
característiques de les cèl·lules musculars.

CÈL·LULES MARE
Després de saber el procés de la diferenciació cel·lular, investiguem què són les
cèl·lules mare.
Qualsevol cèl·lula que presenti capacitat de diferenciació s'anomena cèl·lula
mare. Segons la seva capacitat, és a dir, la seva potència, aquestes es poden
classificar en:
• Totipotents- Poden créixer i formar un organisme complet, tan els components
embrionaris com els extraembrionaris (com la placenta). Poden formar tots els
tipus cel·lulars. El zigot és la cèl·lula mare totipotent per excel·lència , format al
fecundar-se un òvul per un espermatozoide.
• Pluripotents- no poden formar un organisme complet però si qualsevol altre tipus
de cèl·lula corresponent als tres llinatges embrionaris (endoderma, ectoderma i
mesoterm), el germinal i el sac vitel·lí. Poden formar llinatges cel·lulars. Es troben
en diferents etapes de desenvolupament embrionari i les cèl·lules mare
pluripotents més estudiades són les cèl·lules mare embrionàries, aïllades de la
massa interna cel·lular del blastòcit i amb capacitat de diferenciar-se en tots els
tipus cel·lulars que apareixen en l'organisme adult, donant lloc als teixits i òrgans.

22


2. Introducció

S'estudien per veure quin és el mecanisme i
les senyals que permeten a una cèl·lula
pluripotent arribar a formar qualsevol cèl·lula
plenament

diferenciada

de

l'organisme.
12

Les

cèl·lules

mare

germinals

són

embrionàries pluripotents que es deriven dels
esbossos gonadals de l'embrió. Aquests
esbossos es troben en una zona específica de l'embrió anomenada cresta
gonadal, que donarà lloc als òvuls i espermatozoides. Tenen una capacitat de
diferenciació similar a les de les cèl·lules mare embrionàries, però el seu aïllament
és més difícil.
• Multipotents- només poden generar cèl·lules de la seva mateixa capa o lloc
d'origen embrionari. Un exemple d'aquestes és una cèl·lula mare mesenquimal
de medul·la òssia que donarà origen a cèl·lules d'aquella capa com per exemple
miòcits, adipòcits o osteòcits. Un altre exemple són les cèl·lules mare de la
sang, que poden diferenciar-se en els múltiples tipus cel·lulars però només de la
sang.
• Unipotents o cèl·lules progenitores- són cèl·lules mare que tenen la capacitat de
diferenciar-se en un sol tipus de cèl·lula, el seu. Per exemple les cèl·lules mare
musculars, també denominades cèl·lules satèl·lit que només poden diferenciarse en cèl·lules musculars, en elles mateixes.
Les cèl·lules mare també es poden classificar segons si estan dins de l'embrió o
en teixits adults. Les cèl·lules mare adultes es troben en teixits i òrgans adults i
posseeixen la capacitat de diferenciar-se per donar lloc a cèl·lules adultes del
teixit en el que es troben. En els humans es coneixen per ara 20 tipus, que són les
encarregades de regenerar els teixits en continu desgast (com la pell o la sang) o
teixits que han patit un dany (com el fetge). Un tipus de cèl·lules mare adultes són
les cèl·lules mare hematopoèsiques de la medul·la òssia (encarregades de la
formació de la sang). En la mateixa medul·la òssia i en d'altres llocs s'ha trobat un
altre tipus de cèl·lules mare adultes, anomenades mesenquimals que poden
12


23


2. Introducció

diferenciar-se en nombrosos tipus de cèl·lules dels derivats embrionaris. S'està
estudiant com poder substituir teixits danyats (com el cor) per derivats d'aquestes
cèl·lules.
Les cèl·lules mare són molt important i objecte de moltíssimes investigacions ja
que en un futur podrien servir per curar moltes malalties i significar un gran avenç
en el camp de la medicina i la biologia.

3. QUINS ANIMALS TENEN CAPACITAT REGENERATIVA I QUINS NO?
S'ha observat que dins de la mateixa espècie animal la facultat de regenerar-se
pot ser major en les primeres fases del cicle ontogènic, és a dir, en el
desenvolupament d'un organisme des del seu naixement fins l'estat adult. Els
capgrossos poden regenerar les potes, mentre això no és possible en les
granotes adultes. Els insectes adults no poden regenerar els seus apèndix mentre
que les larves i les nimfes sí. En relació amb això pot recordar-se que alguns
cops, les parts dels embrions joves poden desenvolupar-se en animals complets;
mentre que les mateixes parts, en fases ja adultes ja no són capaces de promoure
la regeneració.
Alguns animals poden regenerar-se però no completament, sinó algunes zones
del seu cos, com és el cas de la salamandra que pot regenerar la cua però no les
potes.
En els teleostis existeix la regeneració de l'aleta caudal però creix deformada.
En les aus i mamífers els processos de regeneració són molt limitats, ja que estan
circumscrits a la capacitat de reparar per processos de cicatrització de lesions
cutànies o soldadura de fragments ossis.
Les capacitats regeneratives són especialment abundants en les esponges,
celenterats, cucs plans, anèlids i tunicats, molts d'aquests tenen l'habilitat de
reconstruir nous organismes a partir de fragments del cos original. Així com
sorprenentment per nombrosos organismes la fragmentació i regeneració és la
forma més usual de la reproducció asexual. (Ferreti y Geraudie, 1997).

24


2. Introducció

Aquests són alguns dels animals que han retingut un major poder regeneratiu:
• Planàries
• Hidres
• Peix zebra
• Peixos teleostis
• Urodels: salamandres i tritons.
• Estrella de mar
• Cranc de ferradura
• Axolot mexicà
• Altres tipus d'amfibis.
Hi ha un tipus de ratolí africà- una espècie dels coneguts Acomys, o ratolins
espinosos- que és capaç d'arrencar-se la pell per escapar dels seus depredadors.
Quan pateixen una ferida poden perdre fins un 60% de la pell en la seva orella per
després regenerar ràpidament nou teixit i desenvolupar nou pelatge sense deixar
cicatrius. Això ha portat a pensar que la capacitat regenerativa dels mamífers
podria arribar a ser més de la que els científics havien pensat.
Finalment nosaltres, els éssers humans, també tenim capacitat regenerativa,
encara que és molt poca. Expressem només alguns processos regeneratius
fisiològics o davant algunes lesions, que es manifesten principalment en les
cèl·lules epidèrmiques, de la mucosa oral i del tracte respiratori, les cèl·lules
sanguínies, el pèl, les ungles, el teixit muscular, la pell i el teixit ossi.

3.1. Per què uns animals han mantingut la capacitat regenerativa i per què
alguns no?
La regeneració és comuna en els embrions, i en adults de moltes espècies
animals: estrella de mar, hidra, cranc de ferradura, Urodels (com el Ambystoma
mexicanum o el tritó), i un tipus de ratolí.
EVOLUCIÓ:
La distribució filogenètica de la regeneració també indica que aquesta capacitat es
va restringir i/o perdre’s en repetits esdeveniments. Existeixen varies hipòtesis

25


2. Introducció

sobre el manteniment de la regeneració, la hipòtesis adaptativa, la pliotropia i la
inèrcia filogenètica.
- En la primera hipòtesis la regeneració estaria mantinguda per selecció i per tant
la pèrdua de l’estructura hauria de ser comú, la seva absència hauria de tenir un
cost per l’organisme i el benefici de la regeneració hauria de ser superior al seu
cost. Un exemple d’aquest tipus d’estructura serien les cues de llangardaix i
salamandres, però en Hydra i en planàries, dos dels grups d’animals amb majors
capacitats regeneratives, no hi ha evidència d’amputacions en la naturalesa, pel
qual en aquests casos no es donaria suport a la hipòtesis adaptativa.
- En la segona hipòtesis es postula que la capacitat de regenerar una estructura
particular està fortament lligada a un altre fenomen com la reproducció asexual, el
creixement, l’embriogènesi o la regeneració d’una altra estructura. En els cnidaris
on regeneració i creixement es basen en mecanismes similars són candidats a
l’estudi del manteniment de la regeneració por pliotropia.
- En la tercera hipòtesis es proposa que el manteniment de la regeneració es
dóna per raons històriques, és a dir la regeneració seria un caràcter ancestral que
no s’ha perdut.
3.2. Què té de diferent un organisme amb capacitat de regeneració d'un que
no?
Sembla ser que la clau de tot procés regeneratiu és el blastema, aquell conjunt de
cèl·lules indiferenciades, a partir del qual s'inicia el procés de reconstrucció
d'òrgans i estructura de l'animal.
Per tant la principal diferència seria la quantitat de blastema que genera
l'organisme, que en el cas dels que tenen la capacitat de regenerar-se seria molt
major que en el dels que no la tenen.

4.

DIFERÈNCIES

ENTRE

EL

PROCÉS

DE

REGENERACIÓ

I

EL

D’INFLAMACIÓ/CICATRITZACIÓ
Entre la regeneració i la cicatrització hi ha moltes connexions i poques diferències,
és per això que necessitem entendre bé els dos conceptes:

26


2. Introducció

13

▪

Regeneració- és la substitució dels teixits o òrgans danyats o morts per uns
de nous que continguin cèl·lules estructural i funcionalment idèntiques a les
originals. Com menys grau de diferenciació cel·lular tinguin les cèl·lules,
més capacitat regenerativa tindran.

▪

Cicatrització o reparació- és la substitució del teixit danyat per proliferació
dels que viuen a la zona, creant-se teixit connectiu o conjuntiu. Consta de
quatre

fases:

inflamació,

proliferació,

epitelització

i

maduració

i

remodelació. Les cèl·lules no són capaces de reparar al 100% la zona
malmesa, per això queda desprès una marca del dany patit, la cicatriu. La
correcta substitució del teixit especialitzat depèn de l'extensió de la ferida,
si és petita trigarà poc en cicatritzar, podent arribar a ser immediata; en
canvi si és gran, trigarà més temps.
Per a que succeeixi la cicatrització han de confluir certes circumstàncies com:
* teixit amb poca capacitat de regeneració
* lesió lleu o moderada
* poca quantitat d’exsudats
* la permanència de teixit connectiu i cèl·lules originals sense ser
malmeses.
13

www.investigacionyciencia.es/investigacion-y-ciencia/numeros/2013/6/avances-en-medicinaregenerativa-11145

27


2. Introducció

El procés de regeneració ja l'hem esmentat en pàgines anteriors, per tant ara
veurem la diferència amb el procés de cicatrització, explicant bé les fases que es
duen a terme en aquest:

En el procés de cicatrització hi intervenen entre d'altres dos factors:
• Cicatriu: és una massa de teixit connectiu molt fibrós revestit per la epidermis
neoformada (la normal) que ajuda a que es tanqui la ferida produïda per un agent
causal.
• Teixit de granulació: teixit conjuntiu molt vascularitzat que es forma durant la
cicatrització d'una ferida que no ho fa per primera intenció, constituït per
nombrosos capil·lars de col·lagen fibrós. Macroscòpicament està format per
grànuls vermellosos o amb tonalitats grises on en cada grànul hi han vasos.

Concepte de la primera intenció:

28


2. Introducció

29


2. Introducció

Per tant, la diferència entre el procés de regeneració i el de cicatrització és que un
es substitueix el teixit danyat per cèl·lules estructural i funcionalment idèntiques a
les anteriors, per tant fan absolutament la mateixa funció i no hi ha canvis, mentre
que la cicatrització el teixit es substitueix per teixit connectiu o conjuntiu.

5. DES DE QUAN ES CONEIX EL PROCÉS DE LA REGENERACIÓ? QUAN ES
VA COMENÇAR A VEURE QUE PODRIA TENIR UNA APLICACIÓ MÈDICA?

HISTÒRIA ESTUDI DE LA REGENERACIÓ:
Una de las primeres referències que es troben sobre un procés de regeneració la
regeneració és en el mite de Prometeu. Es tractava d’un tità, conegut com el
creador i protector de la civilització humana. En observar que la seva creació,
l’home, es trobava en manca de la capa protectora que les altres espècies
posseïen per protegir-se del fred, va decidir robar el foc als déus per ajudar als
humans. Després d’aquesta ofensiva a Zeus, aquest, furiós amb Prometeu, el va
fer portar al Mont Caucas, on el va encadenar. Allí enviava una àguila cada dia
perquè devorés el fetge de Prometeu. En un procés de regeneració titànica,
aquest regenerava i li tornava a créixer periòdicament.
Al llarg de la història un gran nombre de científics ha anat encuriosint-se i
estudiant sobre el procés de regeneració, entre els quals Spallanzani i Trembley
van ser els més destacats. Aquests són un dels científics més representatius en
aquest cap de l’estudi de la regeneració:
Melchisédech Thévenot (1620-1692): Científic, viatger,

14

cartògraf, inventor i diplomàtic francès. El 12 de juny de
1686, va inaugurar els estudis de regeneració animal
presentant a l’ "Acadèmia de Ciència de París (Académie des
Sciences de París)" una llangardaix verd al que prèviament li
havia amputat la cua perquè regenerés la seva cua en
condiciones controlades.

14

http://biomedicinaregenerativa.blogspot.com.es/2009/10/breve-historia-de-la-investigacionen.html

30


2. Introducció

Claude Perrault (1613-1688): Cèlebre arquitecte, físic, mecànic, metge i
naturalista francès, membre de la "Acadèmia de Ciències". Va
explicar

que

la

cua

del

llangardaix

es

regenerava

espontàniament a partir de cert tipus de "llavor" les quals havien
sigut dissenyades per a aquell propòsit. La incapacitat de trobar
una "cua de llangardaix en miniatura" amagada en alguna part
de la cua seccionada va ser la més important de totes las
dificultats, però no la única, ja que la dissecció del nou membre
15

provava que no s’havia produït de la mateixa manera que la anterior. Perrault

va reconèixer que semblava difícil concebre que la cua s’hagués produït por
simple creixement de las partes ja existents.
Rene-Antoine Ferchault deRéaumur (1683-1757): Científic
francès d’interès en amplis camps de la ciència, com la
metal·lúrgia, la temperatura, la porcellana, participant sobre
tot a l’entomologia. Sembla ser el primer científic en realitzar
un estudi seriós sobre la regeneració (Mémorire de RenéAntoine Ferchault de Réaumur). En 1712 sent molt jove,

16

va presentar el seu paper en regeneració de les extremitats i pinces dels crancs
de riu en l’Acadèmia Francesa. Va senyalar que els crancs de riu podien
regenerar només la part perduda de la seva extremitat o pinça, però sovint
amputacions cap a la punta de l’extremitat podrien induir l’eliminació de la resta de
l’extremitat en un punt determinat a prop de la seva base. Aquesta pèrdua és
coneguda como autotomia i és causada per la contracció de músculs
especialitzats en la zona de la fractura.
Abraham

Trembley

(1710-1784):

Científic

suís,

conegut

principalment per ser el primer en estudiar les hidres i un dels
primers que va desenvolupar la zoologia experimental. Influenciat
17

per Reáumur va començar a estudiar el pòlip d’aigua dolça

15 16 17

http://biomedicinaregenerativa.blogspot.com.es/2009/10/breve-historia-de-la-investigacionen.html

31


2. Introducció

(Hidra). Aquest treball el va portar a descobrir que la hidra podia regenerar els
seus cap i peus, i si se la tallava en unes poques peces, totes elles es regeneren
per formar nous individus en 1740 segons. Va ser capaç de partir el cap del pòlip
d’aigua dolça longitudinalment i permetre la regeneració de 2 caps. En dividir
diversos cops els nous caps, va ser capaç de generar animals de múltiples caps a
les que va anomenar hidres, en referència a la criatura mitològica.
Charles Bonnet (1720-1793): Biòleg i filòsof suís, va ser el
major exponent de la idea de "Escala Natural" i va ser autor
d'importants descobriments biològics com la partenogènesi. Va
ser molt influenciat pel treball del seu cosí Abraham Trembley i
de Réaumur. Va iniciar els seus estudis en regeneració de cucs
18

de terra i ho va publicar en 1744.
19

Lazzaro Spallanzani (1729-1799): Científic italià, gràcies a les

seves investigacions li van donar el nom de "Biòleg de biòlegs",
era una persona de múltiples interessos científics. Va començar
els seus estudis de regeneració en vertebrats el 1760s. En 1768,
va publicar "Un assaig sobre la reproducció dels animals" en italià.
En aquest treball, breument descriu els seus experiments on
demostra que les salamandres poden regenerar les seves extremitats, cues, i
mandíbules. També esmenta el seu treball on demostra que els capgrossos de
granotes i amfibis poden regenerar les seves cues, que els cargols i els llimacs
poden regenerar els caps i banyes, respectivament, confirma i amplia les
observacions de Bonnet a la regeneració de cucs.
Thomas Hunt Morgan(1866-1945): Va ser guardonat amb el 20
Premi Nobel en Filosofia i Medicina el 1933. Genetista i biòleg
del desenvolupament nord-americà, va començar la seva
carrera

d'investigació

estudiant

la

regeneració

(Llibre

Regeneration 1901). Ell va encunyar el termes morphallaxis i

18 19 20 http://biomedicinaregenerativa.blogspot.com.es/2009/10/breve-historia-de-la-investigacion-en.html

32


2. Introducció

epimorphosis per descriure els dos tipus principals de regeneració. Morphallaxis
es refereix al tipus de regeneració que es produeix en absència de proliferació
cel·lular. Mentre que epimorphosis es refereix a la regeneració que requereix de la
proliferació cel·lular activa. Morgan va dir una vegada: "al ser incapaç de resoldre
el problema de la regeneració havia decidit a provar alguna cosa més senzilla
com ara el problema de l'herència." (SG & Lenhoff, HM, 1986, in Hydra and the
Experimental Birth of Experimental Biology - 1744. Boxwood Press, Pacific Grove,
CA. Quoting from Morphogenesis by John Tyler Bonner, 1952).

QUAN ES VA COMENÇAR A VEURE QUE PODRIA TENIR UNA APLICACIÓ
MÈDICA?
És difícil de dir en quin moment els investigadors van començar a interessar-se en
21

la regeneració des del punt de vista mèdic.

Així que hem fet una cerca històrica d'articles
científics sobre el tema. Els primers articles que
es troben que parlen sobre la regeneració des
d'un punt de vista mèdic estan datats per finals
del segle XIX principis del XX. Com The
regeneration of the blood de Hall WS, Eubank MD que és del

22

novembre de

1896, o On the physicochemical regulation of the growth of tissues: The effects of
the dilution of medium on the growth of the spleen de Carrel A, Burrows MT datat
el novembre de 1911.

6.

COM

ES

PODRIEN

ARRIBAR

A

CURAR

CERTES

MALALTIES

DEGENERATIVES I QUINES PODRIEN SER?
Regeneració: l'esperança per a la cura d'algunes malalties
Actualment les malalties degeneratives representen un dels principals problemes
de salut dels països desenvolupats. Totes aquestes malalties presenten
alteracions en els teixits i/o la desaparició de certs tipus cel·lulars, provocant la
pèrdua del rendiment en diferents òrgans. Els medicaments que s'utilitzen per als
21
22

http://mph.vetmed.vt.edu/about/faculty.html
http://www.uzgenttransplant.be/transplantatie/historiek.asp

33


2. Introducció

tractaments corresponents molts cops només serveixen per fer desaparèixer els
símptomes, mantenint encara el teixit o l'òrgan malmès.
Gràcies a la regeneració hi ha dues teràpies que serveixen per a regenerar les
parts del cos en mal estat, la teràpia cel·lular i la creació d'òrgans artificials. Amb
la

teràpia

cel·lular

es

podrien

curar

moltíssimes

d'aquestes

malalties

degeneratives ja que el seu principal objectiu és el de recuperar la funció de
l'òrgan reparant els components danyats.
La principal eina de treball de la teràpia cel·lular són les cèl·lules mare
trasplantades, amb les que es poden curar nombroses patologies com:
- Disfuncions hormonals:
• Diabetis.
• Dèficit en l'hormona del creixement.
- Lesions cardiovasculars:
• Isquèmia.
• Infart de miocardi.
- Malalties neurodegeneratives:
• Parkinson.
• Alzhèimer.
• Corea de Huntington.
- Lesions osteoarticulars:
- Lesions on s’hagi de reparar algun teixit:
• Fístula.

A mesura que es va avançant en la investigació biomèdica i bioquímica, es van
sabent més coses de les cèl·lules mare també, fet que fa possible que s'hagi
pogut arribar a treballar amb cèl·lules mare pluripotents induïdes iPSCs.

LES CÈL·LULES MARE PLURIPOTENTS INDUÏDES (iPS)
Aquest tipus de cèl·lules (també conegudes com a cèl·lules iPS) són cèl·lules
adultes que han sigut genèticament reprogramades per a que puguin utilitzar-se
en un estat semblant al de les cèl·lules mare embrionàries, amb la que

34


2. Introducció

comparteixen quasi totes les característiques, ja que han estat obligades a
expressar els gens i els factors importants pel manteniment de les propietats que
defineixen a les embrionàries. Les cèl·lules iPS són capaces de diferenciar-se als
tres tipus de capes germinals d'un embrió: mesoterm, ectoderma i endoderma.

COM S'OBTENEN?
1. S'aïllen i es cultiven les cèl·lules adultes que s'utilitzaran com a motllo.
2. Es fa la transferència dels gens exògens (gens implicats principalment en la
transcripció genètica) que vénen de les cèl·lules
mare a les cèl·lules motllo per mitjà de vehicles
retrovirals. Les cèl·lules de color vermell són
cèl·lules motllo transfectades que ja expressen
els gens exògens.
23

3. Es cultiven les cèl·lules transfectades amb mètodes de cultiu de cèl·lules mare
utilitzant cèl·lules inactives com capes alimentadores de color gris.
4. Un subgrup petit d'aquestes cèl·lules transfectades es transformen en cèl·lules
mare pluripotents induïdes (iPS) i així constantment produeixen colònies de
cèl·lules mare.
Les cèl·lules mare pluripotents induïdes de ratolí (van utilitzar fibroblasts d'aquests
animals com a cèl·lules motllo i com a vehicles o vectors, els retrovirus) van ser
obtingudes per primer cop al 2006, mentre que les humanes al finals de 2007. Van
utilitzar cèl·lules mare humanes adultes, transformant fibroblasts humans en
cèl·lules iPS mitjançant alguns gens.
Amb aquest gran descobriment es va eliminar el problema del rebuig ja que les
cèl·lules trasplantades serien les del propi pacient, encara que continuen altres
problemes com l'eficiència, la probabilitat de produir-se tumors (a causa de que
alguns gens reprogramadors indueixen a la formació d'aquests) i la reprogramació
incompleta, és a dir,

que molts cops no s'aconsegueix "reformatejar"

completament la cèl·lula.

23

http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=bio_frontier&logNo=120057779465

35


2. Introducció

Malgrat els problemes que presenten aquestes cèl·lules, han significat una gran
millora en la medicina regenerativa i actualment continua la seva investigació ja
que en un futur gràcies a elles es podrien restaurar per complet músculs, tendons
i altres teixits danyats.

7. QUÈ ÉS LA RADIACIÓ I QUINS TIPUS HI HA?
La radiació és el procés de transmissió d'ones o partícules a través de l'espai o
d'algun medi.
* La radiació mecànica correspon a ones que només es transmeten a través de la
matèria, com les ones de so; en canvi, la radiació electromagnètica és
independent de la matèria per a la seva propagació, encara que la velocitat,
intensitat i direcció del seu flux d'energia es veuen influïts per la presència de
matèria.
* L'electromagnètica es divideix en dos grans tipus d'acord al tipus de canvis que
provoquen sobre els àtoms en els que actua:
Radiació no ionitzant --> Són aquelles que no són capaces de produir ions a
l'interactuar amb els àtoms d'un material. Es poden classificar en dos grans grups:
· Els camps electromagnètics: generats
per les línies de corrent elèctric o per
camps elèctrics estàtics.

24

· Les radiacions òptiques: Com per
exemple els raigs làser i la radiació
solar, com són els raigs infrarrojos, la
llum visible i la radiació ultraviolada.
Radiació ionitzant--> Són radiacions amb energia necessària per arrencar
electrons dels àtoms. Quan un àtom queda amb un excés de càrrega elèctrica, ja
sigui positiva o negativa, es diu que s’ha convertit en un ió (positiu o negatiu).
Llavors són radiacions ionitzants els rajos X, les radiacions alfa, beta i gamma.
Les radiacions ionitzants poden provocar reaccions i canvis químics amb el
24

http://www.oni.escuelas.edu.ar/2002/buenos_aires/radiacion/tipos.htm

36


2. Introducció

material amb el qual interaccionen. Per exemple, són capaces de trencar els
enllaços químics de les molècules o generar canvis genètics en cèl·lules
reproductores. Són les següents:

Radiació alfa
Les partícules alfa són conjunts de dos protons i dos neutrons, és a dir, el nucli
d’un àtom d’Heli, expulsades del nucli d’un àtom radioactiu. L'emissió d’aquest
tipus de radiació té lloc en general en àtoms d’elements molt pesats, como l’Urani,
el Tori o el Radi. El nucli d’aquests àtoms té bastants més neutrons que protons i
això els fa inestables. En emetre una partícula alfa, l’àtom canvia la composició
del seu nucli, i queda transformat en un altre amb 2 p + i 2 n menys. Això es coneix
com transmutació dels elements. Així, per exemple, quan l’Urani 238 el nombre
atòmic (Z= nº de p+ en el nucli) és de 92, emet una partícula alfa, queda
transmutat en un àtom de Tori 234, el nombre atòmic del qual és de 90.
La característica d'aquestes partícules de ser molt pesades i tenir doble càrrega
positiva les fa interactuar amb quasi bé qualsevol altra partícula amb que es trobi,
incloent els àtoms que constitueixen l’aire (quan penetra en un centímetre d’aire
pot produir fins a 30.000 parells d’ions), causant nombroses ionitzacions en una
distancia curta.
Aquesta rapidesa per repartir energia la converteix en una radiació poc penetrant
que pot ser detinguda per una simple fulla de paper; tot i que no són inofensives ja
que poden actuar en els llocs en que es dipositen ja sigui per sedimentació o per
inhalació. Aquest tipus de radiació és la que farem servir en el nostre treball.

Radiació beta
Les partícules beta tenen una càrrega negativa i una massa molt petita, per això
reaccionen menys freqüentment amb la matèria que les alfa, però el seu poder de
penetració és major que en aquestes (quasi 100 vegades més penetrants). Són
frenades per metres d’aire, una làmina d’alumini o uns centímetres d’aigua.
Aquest tipus de radiació s’origina en un procés de reorganització nuclear en que
el nucli emet 1e-, junt amb una partícula no usual, quasi sense massa,
denominada antineutró que s’emporta una mica de l’energia perduda pel nucli.
37


2. Introducció

Com la radioactivitat alfa, la beta té lloc en àtoms rics en neutrons, i solen ser
elements produïts en reaccions nuclears naturals, i més sovint, en les plantes
d’energia nuclear. Quan un nucli expulsa una partícula beta, 1 n és transformat en
1 p+. El nucli augmenta així en una unitat el seu nombre atòmic (Z) i per tant, es
transmuta en l’element següent de la Taula Periòdica dels Elements.
Si una partícula beta s’acosta a un nucli atòmic, desvia la seva trajectòria i perd
part de la seva energia (es "frena"). L’energia que ha perdut es transforma en
rajos X. Aquest procés rep el nom de "Radiació de Frenat". Una altra reacció
interessant es duu a terme quan una partícula beta topa amb 1e - positiu. En
aquest procés, ambdues partícules s’aniquilen i desapareixen, alliberant energia
en forma de rajos gamma.

Radiació gamma
Les emissions alfa i beta solen anar

25

associades amb l'emissió gamma. És a
dir les radiacions gamma solen tenir el
seu

origen

generalment,

en

el

després

nucli

excitant

d’emetre

una

partícula alfa o beta, el nucli té encara un excés d’energia, que és eliminat com
ones electromagnètiques d’elevada freqüència. Els rajos gamma no posseeixen
càrrega ni massa; per tant, l'emissió de rajos gamma per part d’un nucli no
comporta canvis en la seva estructura, interaccionen amb la matèria topant amb
les capes electròniques dels àtoms amb els que es creuen provocant la pèrdua
d’una determinada quantitat d’energia radiant amb la qual poden travessar grans
distancies. La seva energia és variable, però en general poden travessar cents de
metres a l’aire, i són detingudes només per capes grans de formigó, plom o aigua.
Amb l’emissió d’aquests rajos, el nucli compensa l’estat inestable que segueix als
processos alfa i beta. La partícula alfa o beta primària i el seu raig gamma
associat s’emeten quasi simultàniament.

25

http://www.oni.escuelas.edu.ar/2002/buenos_aires/radiacion/tipos.htm

38


2. Introducció

7.1. Què és la longitud d'ona?
La longitud d'ona és la magnitud física que indica la mida d'una ona. Entenent per
mida de l'ona, la distància entre el principi i el final d'una ona completa (cicle). Així,
la longitud d'ona es defineix com la separació espacial existent entre dos punts
l'estat de moviment de la qual és idèntic.
La longitud d'ona es representa amb la lletra grega λ (lambda).
Gràficament, la longitud d'ona pot representar-se
de tres modes, depenent del punt d'origen escollit:
* Cresta a cresta.
* Vall a vall.
26

* Punt d'equilibri a punt d'equilibri.

En el cas de les ones electromagnètiques la
velocitat de propagació c és la velocitat de la llum (en el buit, 299.792.458 m/s).
En el cas de les ones sonores, c és la velocitat del so (en el cas de l'aire a 20 °C,
uns 343 m/s).

7.2. Quin efecte té en les cèl·lules?
Les radiacions són perjudicials per les cèl·lules, ja que quan ens arriben partícules
amb molta rapidesa xoquen amb les cèl·lules vives amb suficient energia com per
alliberar electrons de les molècules que componen la cèl·lula. Aquestes molècules
mancades d’alguns electrons són els ions, i ells són els responsables
d'interrompre el funcionament de la cèl·lula.
Quan la radiació ionitzant incideix sobre un organisme viu, la interacció a nivell
cel·lular es pot dur a terme en les membranes, en el citoplasma i en el nucli.
• En les membranes → Es produeixen alteracions de permeabilitat, provocant que
les cèl·lules puguin intercanviar fluids en quantitats majors de les normals.
Finalment la cèl·lula no mor, però ja no es multiplica més, encara que quan el
dany es molt generalitzat la cèl·lula pot morir.

26

http://ca.wikipedia.org/wiki/Longitud_d%27ona

39


2. Introducció

• En el citoplasma → El principal component d'aquest és l'aigua, per tant al ser
ionitzada es formen radicals químicament molt inestables (RADICALS LLIURES).
Alguns d'aquests s’uniran i formaran molècules d'aigua i molècules d'hidrogen,
altres es combinen per formar peròxid d’hidrogen, que produeix alteracions en el
funcionament de les cèl·lules. Pot arribar a ser mortal si es forma hidroni (H3O+),
que produeix enverinament.
• Al nucli → Pot produir alteracions dels gens i inclús trencar els cromosomes,
provocant que al dividir-se la cèl·lula tingui ara noves característiques de les
originals. Aquest fenomen es coneix com a dany genètic de la radiació
ionitzant, que si es produeix en espermatozoides o òvuls, es manifestaria en les
futures generacions. Dins del nucli està contingut el DNA, on pot ser greument
danyat de dues formes diferents:
◦ Amb els anomenats radicals lliures.

27

Aquests radicals són molècules altament
reactives que es formen quan l'aigua és
ionitzada ja que tendeix a absorbir gran
quantitat de radiació.
◦ Xoquen directament amb el DNA ionitzant-lo i danyant-lo.
Amb referència al que acabem d'esmentar, veiem que aquesta radiació pot produir
en les cèl·lules:
– Augment de volum.

– Estat latent.

– Disminució de volum.

– Mutacions genètiques.

– Mort.
Com tots els processos químics externs la radiació també té els seus efectes
biològics:
• Efectes estocàstics → augmenten directament proporcional a la quantitat de
dosis rebuda i al temps d'exposició. No depenen d'una dosis en particular i es
poden manifestar o no, però no succeeixen a mitges ni només un símptoma. Un
efecte estocàstic es per exemple la inducció d'un càncer, per això la protecció
27

http://www.windows2universe.org/earth/Life/cell_radiation_damage.html&lang=sp

40


2. Introducció

radiològica pretén limitar en la mesura del possible aquests efectes, mantenint
les dosis el més baixes possible.
• Efectes no estocàstics → és també directament proporcional a la quantitat de
dosis rebuda però en aquest cas si que parteixen d'una determinada dosis. Quan
aquesta es va fent ja elevada comencen a aparèixer els efectes. No hi ha una
protecció específica sinó que la protecció consisteix en preveure els efectes. Un
efecte no estocàstic es per exemple les cremades.

7.3. Com afecta el cicle cel·lular en l'efecte de la irradiació sobre les
cèl·lules?
El cicle cel·lular és el conjunt ordenat dels diferents passos a través dels quals es
produeix el creixement de la cèl·lula, l'augment de proteïnes i orgànuls, la
duplicació del seu material genètic i, finalment , la seva divisió en dues cèl·lules
filles. Només es consideren que estan en el cicle cel·lular aquelles cèl·lules que
es troben en estat de divisió.
Aquest procés consta de dues fases:
●

Interfase o estat de no divisió: la cèl·lula realitza les seves funcions
específiques i, si està destinada a dividir-se, comença per duplicar el seu
material genètic en aquesta fase. Consta al seu torn de 3 fases:
o Fase

G1 - la cèl·lula creix a partir que es sintetitzen proteïnes i RNA. Dura

de 6 a 12 hores i en aquest temps la cèl·lula aconsegueix duplicar la seva
mida i massa degut a la síntesi de tots els seus productes. Transcorre entre
la fi d'una mitosi i l'inici d'una síntesi de DNA.
o Fase

S - es produeix la síntesi de DNA provocant que cada cromosoma es

dupliqui i es trobi format per dues cromàtides idèntiques, les anomenades
cromàtides germanes. Les proteïnes nuclears i de DNA també es
dupliquen. A partir d'aquí podrà passar-li una còpia completa del genoma a
les seves dues cèl·lules filles.
o Fase

G2 - continua la síntesi de proteïnes i de RNA. Al final es poden

observar canvis que indiquen el principi de la divisió cel·lular, ja que s'ha
duplicat totalment el material genètic i cada cromosoma té dues

41


2. Introducció

cromàtides. Dura de 3 a 4 hores i acaba quan la cromatina comença a
condensar-se al començament de la mitosi.

28

●

Fase M o estat de divisió (MITOSI i citocinesi): el material genètic duplicat es
reparteix en dos per formar el nucli de dues cèl·lules filles, fent així que
cadascuna contingui una còpia completa del genoma de la cèl·lula mare. El
genoma es compon de cromosomes (complexos d'ADN superenrotllat que
conté la informació genètica pel correcte funcionament de la cèl·lula). Donat
que la fase M conté la mitosi i la citocinesi, i que aquesta última passa
conjuntament amb la mitosi, generalment s'intercanvia el terme mitosi amb el
de fase mitòtica.
La mitosi conté també una sèrie de fases:
o Profase.
o Metafase.
o Anafase.
o Telofase.

28

http://srvcnpbs.xtec.cat/cdec/images/stories/Biologiaencontext/Fil_conductor_Tema_%202_%20i_
activitats_%28html%29/el_cicle_cellular_i_el_seu_control.html

42


29

2. Introducció

Aquí es mostra un petit dibuix - resum amb totes les fases de la fase mitòtica:

Un cop s'ha produït la divisió del nucli original en dos nuclis fills té lloc la
CITOCINESI que consisteix en la divisió del citoplasma. Es produeix de diferent
manera si es tracta d'una cèl·lula animal o d'una cèl·lula vegetal.
• cèl·lula animal:
PER ESTRANGULACIÓ.
• cèl·lula vegetal:
PER TABICACIÓ 
30

Depenent de en quina part del cicle cel·lular es troben les cèl·lules en ser
irradiades, aquesta les afecta més intensament o menys. Aquest serà un factor a
tenir en compte durant l'experiment i caldrà prendre certes mesures al respecte.

29

http://gori-gori.blogspot.com.es/2013/11/diferencias-entre-mitosis-y-meiosis.html
http://www.biologiasur.org/apuntes/base-fisico-quimica/organizacion-y-fisiologia-celular/celulaeucariotica/citocinesis.html
30

43


3. Material i mètode

3. MATERIAL I MÈTODE
3.1. MATERIAL


Microscopi electrònic.



Microscopi de fluorescència.



Anticòs primari antihistona H3 fosforilada (de ratolí).



Anticòs secundari GαM 488.

31

Goat-anti-mouse 488.


Altres materials comuns de laboratori.

3.2. MÈTODE
- Com estan distribuïdes les cèl·lules mare (PART 1).


Senyalitzar amb Ab les cèl·lules mare i després observar-les al microscopi
de fluorescència.

- Com afecta la quantitat de cèl·lules mare a la capacitat regenerativa (PART 2).


Irradiació de les cèl·lules mare:
· Estudi de la supervivència sense les cèl·lules mare
· Lesió de les planàries i estudi de la seva recuperació

Com estan distribuïdes les cèl·lules mare (PART 1)
1- Kill worms in 2% HCl (fresh made and cold) for 5 minutes
on ice. I keep inverting the tube for the first minute and put
on ice. Then, every minute invert the tube several times.

32

2- Remove ALL the HCl and add Carnoy’s (60% etOH, 30%
chloroform, 10% acetic acid; fresh made and cold). Shake for 2 hours at 4ºC.
3- MeOH 1h at 4ºC shaking (we keep this MeOH stored at
33

-20ºC).

4- Bleach the animals in 6% H2O2 in MeOH (RT MeOH),
under the light for 16-20 hours.
After bleaching you can do a couple of washes of 10 min each in MeOH and store
in MeOH at -20ºC for several weeks.

44



5- Rehydrate:
75% MeOH in PBTx (PBS+0.3% triton X-100)

34

50% MeOH in PBTx
25% MeOH in PBTx
PBTx 2 x 10 min
35

6- Block 1% BSA in PBTx, 2h at RT.

7- Incubate with 1ary Ab in 1%BSA in PBTx, 16-20 hours at 4ºC.
8- Wash at RT in PBTx for 6-8 hours, changing the solution every
hour. Do the last wash in 1%BSA in PBTx.
9- Incubate with 2ary antibody in 1%BSA in PBTx, 14-16 hours
36

at 4ºC.

10- Wash in PBTx and observe in the fluorescence microscope.

37

(* Text traduït al català a l’ANNEX II.)

Com afecta la quantitat de cèl·lules mare a la capacitat regenerativa (PART 2)
1- Preparar les mostres de planàries de l’espècie Schmidtea mediterranea i
classificar-les en les que irradiarem i les que no. Les posem
en plaques de cultiu amb el medi adequat. N’agafem 50 i
les separem en 25 que irradiarem i 25 que no irradiarem.
2- Agafem les planàries que s’han d’irradiar (25), i les
portem al PCB (Parc Científic de Barcelona) a irradiar-les durant 60 min a
100Gy. 38

45


39


3- Durant aquesta hora agafem algunes planàries extra, que

no estaven a la preparació del pas 1, i les tallem de diferents
maneres per observar el seu procés de regeneració en funció de
la ferida inicial. En acabar les guardem en una placa de petri
totes juntes.
4- Anem al PCB i recollim les planàries que ja han acabat la
sessió de irradiació a 100 Gy durant els 60min.
5- Guardem les planàries irradiades durant uns dos dies per assegurar-nos que es
moren totes les cèl·lules mare a conseqüència de la irradiació.
6- Al cap de dos dies observem amb el microscopi les planàries tallades dos dies
abans i anotem les observacions.
7- Tallem algunes de les planàries del pas 1, tant de les ja irradiades com de les
no 40

irradiades, per sobre la faringe; quedant així un cap i un

cos (faringe + cua) com a resultat del tall. No les tallem totes,
en deixem 7 de cada placa pel control. Així obtenim dues
plaques que serviran pel control; una amb 7 planàries
irradiades i no tallades i una altra amb 7 planàries no irradiades
i no tallades. De la mateixa manera obtenim dues plaques més, de les tallades:
una amb planàries irradiades tallades, i una altra amb planàries no irradiades
tallades.
8- Al cap de tres dies, observem les planàries tallades tres dies
abans (tan les no irradiades com les irradiades) i les tallades fa
cinc dies, les “extra” que estaven separades i no irradiades.
Observem també les control, les que no vam tallar, tan les 7
41

irrad. com les 7 no irrad.

9- Tornem el següent dia i tornem a observar-les totes; i així cada dia, anotant les
observacions i les diferències que van sorgint en les diferents plaques.
10- Finalment al cap d’uns 8-9 dies, podrem, a partir de les observacions i les
anotacions, arribar a una/es conclusió/ons de l’experiència.
31- 41

Fotografies realitzades durant l’experiència al laboratori de la Universitat de Barcelona.

46


4. Resultats

4. RESULTATS
Vam poder observar les cèl·lules mare o neoblasts ens totes les
planàries, tant en les no irradiades com en les irradiades. Se’n
veien més en les no irradiades que en les irradiades. Es veien
punts vermells que representaven les cèl·lules mare. Aquesta
llum vermella era la que enviava l’Ab 2ari al rebre certa longitud d’ona (que enviava el microscopi), la qual nosaltres vèiem verda.
Depenent de la capa on estiguéssim enfocant amb el microscopi, si era més
ventral o més dorsiventral, veiem uns neoblasts o en veiem d’altres.
Vàrem fer fotografies i vídeos dels resultats obtinguts:
Cap ctl.

Cap irrad.

Prefaringe ctl.

Prefaringe irrad.

Cua ctl.

Cua irrad.

47


4. Resultats

El resultat que hem obtingut al final del nostre procés experimental ha sigut que
totes les planàries han sobreviscut i a més a més s’han pogut regenerar totes, tan
les que esperaven que ho fessin com les que no (les irradiades tallades).
Aquestes últimes, tot i no regenerar-se tan bé i tan ràpid com les no irradiades,
han sobreviscut, fet no esperat, i a més s’han pogut regenerar quasi totalment,
amb alguna malformació, amb més temps, i no completament.
Vam començar a veure clarament que l’experiment no anava cap a on pensàvem
cap al dia 09/12/13, que ja es veien els ulls en algunes de les planàries irradiades
i tallades, cosa que significava que ja havien regenerat el cap i posteriorment, els
ulls o fotoreceptors. Aquesta regeneració no era completa, la majoria de
fotoreceptors estaven quasi bé units o només n’hi havia un, etc. Els caps eren
molt més petits i deformats que els de les planàries no irradiades i tallades.
En el cas dels caps de les planàries irradiades tallades, la majoria no ha regenerat
el cos, ja que aquest és més extens que el cap i més difícil de regenerar.
Les parts regenerades de les planàries es veuen d'un color més blanc ja que
encara no estan pigmentades.

Taula 1

PLA. IRRAD. I TALLADES

PLA. NO IRRAD. I TALLADES

Cos que ha regenerat el cap

Cap que ha regenerat el cos

48


4. Resultats

Aquestes són les fotografies de l’últim dia que vàrem estar a la Universitat:

Taula 2
NO IRRADIADES I NO TALLADES

49


4. Resultats

Taula 3
NO IRRADADES I TALLADES

Taula 4
IRRADIADES I NO TALLADES

50


4. Resultats

Taula 5
IRRADIADES I TALLADES

51


4. Resultats

Taula 6
NO IRRADIADES, FISSIONADES

Taula 7
IRRADIADES, FISSIONADES

52


4. Resultats

Taula 8
NO IRRADIADES, TALLADES (1r dia: 27/11/13)

*Fotografies realitzades durant l’experiència al laboratori de la Universitat de Barcelona.

53


5. Discussió dels resultats

5. DISCUSSIÓ DELS RESULTATS
Al observar les mostres de planàries (tant les irradiades com les no irradiades) en
les que havíem senyalitzat les seves cèl·lules mare, hem pogut veure que n’hi
havia moltes més en les planàries no irradiades que en les irradiades.
Va haver-hi un cas en que vàrem veure una cèl·lula mare que estava en l’últim
pas de la divisió cel·lular que podria ser la citocinesi.
En les fotografies es pot comprovar clarament ja que es veu l’evident diferència en
el nombre de les cèl·lules mare en les respectives planàries. Tot i que aquesta
diferència és molt gran, encara hauria de ser major, ja que en les planàries
irradiades no hi hauria d’haver cap cèl·lula mare, en teoria, a l’irradiar-les a 100Gy.
Aquesta contradicció s'explica més detalladament en la part 2 que ve a
continuació.

- En relació als resultats obtinguts, podem dir que no han sigut els que
esperàvem: les planàries irradiades i tallades han aconseguit regenerar-se igual
que les no irradiades i tallades. Abans de considerar la refutació de la nostra
hipòtesi, hem volgut revisar minuciosament els procediments seguits i el material
emprat, i hem pogut constatar que, malauradament, es va produir un error en la
graduació de la màquina d’irradiar, que en comptes d'actuar a 100Gy ho va fer a
una dosi inferior (es sap que la dosi de 100Gy es letal i mata tots els neoblasts en
un interval de 2 dies aproximadament).
La conseqüència de la mala graduació de la màquina d’irradiar, fou que va morir
la major part de les cèl·lules mare però no pas totes i, per tant, aquest petit grup
de supervivents van poder donar-ne lloc, reproduint-se, a més; i així l’individu va
poder sobreviure i fins i tot ser capaç de regenerar-se, encara que varen trigar
més temps que els individus intactes.
Una manera d'assegurar-se que la màquina funciona perfectament i que
proporciona resultats fiables és fer varies proves abans de prosseguir amb el
treball. Tot i això, donades les condicions de limitació de temps i de recursos no va
ser factible repetir l'experiència per intentar aconseguir uns resultats fiables.

54



- En relació als resultats, hem observat que generalment les planàries irradiades
tenien menys quantitat de blastema que les no irradiades i que presentaven
menys mobilitat. A nivell més concret mostrem algunes curiositats observades a
algunes de les taules:
· Taula 2, no tallades i no irradiades: moltes de les planàries tenen lesions que van
des d'amputacions a petits talls. Per exemple hi ha planàries on es veu una
contracció muscular (zona fosca) a la cua, senyal d'una amputació, o fins i tot una
sense cap. Això es pot deure a, en el cas de les que es veia l'amputació per sota
la faringe, un cas de fissió; i en els altres casos on es veu una cua, pot ésser el
resultat d'una d'aquestes fissions.
· Taula 4, irradiades i no tallades: algunes planàries tenen algunes irregularitats en
la seva superfície. Quan ho vàrem veure vam pensar que potser era un dels
efectes que signifiquen que la planària estava quasi a punt de morir, però després
vam veure que no era així ja que van recuperar la seva forma original. Aquestes
irregularitats deurien ser causa de la seva manera irregular de desplaçar-se per
l'aigua.
· Taula 5, irradiades i tallades: els caps de les planàries lesionades prèviament
quasi no van regenerar el cos, i tenien una mida molt petita en comparació amb
els cossos que es van regenerar completament.
· Taules 6 i 7, fissionades: algunes planàries s’han fissionat; és a dir, s’han dividit
en dues parts de manera natural, que és per sota la faringe, no com les tallàvem
nosaltres que ho fèiem per sobre la faringe, quedant així un cos (cap i faringe) i
una cua. Probablement això es deu a l'estrès al canviar-les de placa, al canvi de
densitat en el medi, i a la irradiació (entre d’altres factors). Cal apuntar que aquest
fet no va suposar un inconvenient per a les planàries per regenerar-se.
- Taula 6, no irradiades i fissionades: només es va fissionar una de sola i va
aconseguir regenerar-se completament degut a que no patia els efectes de la
irradiació. Al capdavant de la planària, a la part dels ulls, es veu com es troba en

55



un to blanquinós perquè està acabant de regenerar-se i ha de pigmentar el teixit
regenerat.
- Taula 7, irradiades i fissionades: encara no vèiem que els cossos haguessin
regenerat els ulls però no descartàvem que en un futur es regeneressin
completament. Especialment hi havia un cos que no presentava activitat, encara
que en situacions esporàdiques es podia veure com alliberava al medi restes
cel·lulars.

Així doncs, en aquelles parts de l'experiment en les quals no intervenia la màquina
d’irradiar, els resultats obtinguts han sigut els que esperàvem: les planàries no
irradiades i tallades s’han regenerat completament i amb el temps esperat, a
l’igual que han sobreviscut les control, no irradiades i no tallades, que estaven
intactes.

56


6. Conclusions

6. CONCLUSIONS
Després de recollir els resultats i discutir-los, hem arribat a aquesta conclusió:
· Les cèl·lules mare tenen una participació important en el procés de la
regeneració de manera que, quan es redueix el seu nombre, la velocitat de
regeneració disminueix.

57


7. Agraïments i valoració personal

7. AGRAÏMENTS I VALORACIÓ PERSONAL
Voldríem agrair l'esforç, el temps i la dedicació que ens ha ofert molta gent i diversos centres; els més importants dels quals han sigut el Dr.Francesc Cebrià, professor del Departament de Genètica de la Facultat de Biologia de la UB, on hem
realitzat la nostra part experimental del treball, i a tot l'equip del laboratori que ens
ha ajudat en diversos moments; la Sílvia Lope, membre del CESIRE-CDEC (Centre de Documentació i Experimentació en Ciències, del Departament d'Ensenyament) per ajudar-nos a començar el treball i acompanyar-nos a les estades que
vam fer al laboratori de la Universitat de Barcelona; el centre del PRBB i CMRB,
per oferir-nos una exposició oral i una visita guiada per les seves instal·lacions i
per l'ajuda posterior que ens han donat quan necessitàvem contestar algunes
qüestions tècniques del nostre treball. També a la Dra. Mercè Martí i especialment
la Zoila Babot Riera que ens ajudaren molt en dubtes del marc teòric; el PCB, per
deixar-nos les seves instal·lacions per irradiar les planàries durant la nostra part
pràctica a la universitat; i per suposat les professores de l’Institut que ens han estat guiant i ajudant: la Margarida Asensio i la Roser Bosch; i al professor Xavier
Ferrer-Francesch per oferir-nos de primera mà la possibilitat de realitzar aquest
treball. També agraïm a les nostres famílies el suport que ens han donat en tot
moment i els ànims que ens han estat donant des del principi.

Després de tots aquests mesos en els quals hem estat treballant a fons, podem
dir que s'han complert totes les expectatives que teníem des del principi. Ha sigut
un treball on, malgrat tota la dedicació i esforç que hem hagut de realitzar, hem
après moltíssimes coses i hem pogut treballar en un camp que ens encanta.
També hem pogut gaudir d'una experiència fantàstica i cal dir que som totalment
conscients de la sort que hem tingut des del primer moment que se'ns va plantejar
la possibilitat de realitzar aquesta tasca. Hem pogut simular, durant unes hores a
les tardes i algun matí, com seria treballar a un laboratori i cal dir que no ens ha
desagradat gens. Definitivament ha sigut una experiència molt especial i que sense cap mena de dubte tornaríem a repetir si ens trobéssim en la mateixa situació.

58


8. Annexos

8. ANNEXOS
ANNEX I. Senyalització del sistema nerviós amb anticossos.
OBJECTIUS
Comprovar que les planàries tenen un sistema nerviós molt simple que no percep
el dolor i que per això, a nivells d'ètica, està permesa la manipulació lliure
d'aquests animals als laboratoris.

MATERIAL I MÈTODES
Material:
Anticòs primari 3C11 (contra la sinapsina) i anticòs secundari Goat-anti-rabbit 568
Mètode:
1- Kill worms in 2% HCl (fresh made and cold) for 5 minutes on
ice. I keep inverting the tube for the first minute and put on ice.
Then, every minute invert the tube several times.
2- Remove ALL the HCl and add Carnoy’s (60% etOH, 30%
chloroform, 10% acetic acid; fresh made and cold). Shake for 2
hours at 4ºC.

3- MeOH 1h at 4ºC shaking (MeOH stored at -20ºC).
4- Bleach the animals in 6% H2O2 in MeOH (RT MeOH), under
the light for 16-20 hours.
After bleaching you can do a couple of washes of 10 min each in MeOH and store
in MeOH at -20ºC for several weeks.
5- Rehydrate:
75% MeOH in PBTx (PBS+0.3% triton X-100)
50% MeOH in PBTx
25% MeOH in PBTx
PBTx 2 x 10 min
6- Block 1% BSA in PBTx, 2h at RT.

59


8. Annexos

7- Incubate with 1ary Ab in 1%BSA in PBTx, 16-20 hours at 4ºC.
8- Wash at RT in PBTx for 6-8 hours, changing the solution every hour. Do the last
wash in 1%BSA in PBTx.
9- Incubate with 2ary antibody in 1%BSA in PBTx, 14-16 hours at 4ºC.
10- Wash in PBTx and observe in the fluorescence microscope.

(* Text traduït al català a l’ANNEX II.)
(** Fotografies realitzades durant l’experiència al laboratori de la Universitat de Barcelona.)

RESULTATS
Vam poder veure l’estructura del sistema nerviós de les planàries,
el qual està constituït per dos cordons nerviosos laterals que
s’uneixen a la part anterior en el cervell. El vam veure de color
verd ja que a l’excitar els Ab 2aris amb certa longitud d’ona (la qual enviava el
microscopi i la veiem de color blau).
Depenent de la capa on estiguéssim enfocant amb el microscopi, si era més
ventral o més dorsiventral, veiem una part del sistema nerviós o en veiem una
altra.
No es veien diferències aparents entre els sistemes nerviosos de les planàries
irradiades i els de les no irradiades, només una lleugera diferència en el color, ja
que en les irradiades el verd fluorescent estava una mica més apagat.

60


8. Annexos

Cervell ctl. 1

Cervell irrad. 1

Cervell ctl. 2

Cervell irrad. 2

DISCUSSIÓ DELS RESULTATS:
Cordons nerviosos pl. ctl.

Cordons nerviosos + cervell pl. ctl.

A part de les fotografies, on es podien apreciar els cordons nerviosos i el cervell a
l’hora, també tenim vídeos que agrupen un seguit de fotografies de cada capa de
la planària, des de la més dorsal a la més ventral; gràcies als quals vam poder
veure que els cordons i el cervell estan a diferents capes, ja que en els vídeos
primer es veu el cervell, que és més dorsal, i després els cordons nerviosos, que
són més ventrals. Els cordons, en la part anterior de la planària, no s’arriben a
unir; sinó que és el cervell el que els comunica i el que fa que, al fer una
fotografia, sembli que aquests estiguin units.
(***Fotografies realitzades durant l’experiència al laboratori de la Universitat de Barcelona amb el
microscopi de fluorescència).

61


8. Annexos

CONCLUSIÓ:
Podem constatar, per tant, que les planàries tenen un sistema nerviós
extraordinàriament simple, en el qual no hi ha un cervell complex, sinó tan sols un
anell ganglionar; fet que fa impossible una percepció de la sensació de dolor.

ANNEX II. “3.2.1. Part 1. Com estan distribuïdes les cèl·lules mare” i “Mètode
del 8.1.2. Material i mètode“ Traduït al català
1- Matar els cucs en un 2% d’HCl (recent fet i fred) durant 5 minuts en gel. Seguir
invertint el tub durant el primer minut i posar-ho en gel. Llavors, cada minut invertir
el tub diverses vegades.
2- Treure tot l’HCl i afegir Carnoy (60% EtOH, 30% de cloroform, àcid acètic al
10%, recent fet i fred). Agitar durant 2 hores a 4ºC.
3- MeOH 1 hora a 4ºC amb agitació (mantenim aquest MeOH emmagatzemat a 20ºC).
4- Despigmentar els animals en un 6% d’H2O2 en MeOH (RT MeOH), sota la llum
durant 16-20 hores.
Després de la despigmentació es poden fer un parell de rentats de 10min
cadascun en MeOH i emmagatzemar-lo en MeOH a -20ºC durant diverses
setmanes.
5- Rehidratar:
75% de MeOH a PbTx (PBS 0,3% de Triton X-100)
50% de MeOH a PbTx

62

ELS CUCS INFINITS

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Tendances

Tendances (20)

Similaire à ELS CUCS INFINITS

Similaire à ELS CUCS INFINITS (20)

Plus de Berta Torrents

Plus de Berta Torrents (6)

ELS CUCS INFINITS