Gli esseri umani potrebbero mai rigenerare un arto?

Se si taglia la gamba di una salamandra, questa ricresce. Gli esseri umani, tuttavia, non riescono a fare lo stesso trucco. Le ragioni sono tutt’altro che semplici, e per certi versi sono ancora un po’ un mistero.

“In realtà ci rigeneriamo molto bene; la nostra epidermide, per esempio”, ha detto a Live Science David Gardiner, professore di biologia dello sviluppo e delle cellule all’Università della California, Irvine, riferendosi allo strato superiore della pelle. “Il nostro rivestimento intestinale, possiamo rigenerare pezzi e bocconi. Ma non rigeneriamo queste strutture più complesse.”

Gardiner ha studiato la rigenerazione delle salamandre per decenni, cercando il meccanismo alla base del superpotere. La rigenerazione umana, ha detto, è probabilmente ancora nel futuro, ma non troppo lontano – è possibile che uno dei suoi attuali studenti laureati o ricercatori post-dottorato lo decifri, e la rigenerazione degli arti farà parte della dotazione medica.

Questo perché, in teoria, la ricrescita di un arto umano dovrebbe essere possibile. Nella pelle, per esempio, se i tagli non sono profondi, non ci saranno cicatrici grazie al processo di guarigione che rigenera le cellule della pelle. È anche possibile per gli esseri umani rigenerare le punte delle dita se le cellule sotto le unghie sono ancora intatte. Le ossa si ricuciranno se si ricongiungono i pezzi, per esempio, con una vite o un gesso. Anche i fegati umani possono crescere per riempire lo spazio e ricostruire parte della struttura che è stata danneggiata.

Crescere un intero arto

Ma la rigenerazione degli arti (del tipo che fanno le salamandre) è più di una semplice sostituzione di tessuto. Perché un arto si rigeneri, c’è bisogno di ossa, muscoli, vasi sanguigni e nervi. Ci sono cellule staminali adulte, un tipo di cellula indifferenziata che può diventare specializzata, che rigenerano il muscolo, ma non sembrano attivarsi. “Si possono rigenerare i vasi sanguigni e anche i nervi”, ha detto Gardiner. “Ma l’intero braccio non può.”

Stéphane Roy, direttore del laboratorio per la rigenerazione dei tessuti nei vertebrati all’Università di Montreal, ha notato che la pelle, il fegato e le ossa non si rigenerano nello stesso senso in cui lo fanno le salamandre.

“Gli esseri umani possono sostituire solo lo strato superficiale della pelle, (che è, infatti, un processo continuo indicato come omeostasi)”, ha detto in una e-mail. “La maggior parte della polvere in una casa sono cellule di pelle morta che abbiamo perso.”

“Il fegato è anche molto diverso dalla rigenerazione degli arti nelle salamandre”, ha detto Roy. “La rigenerazione del fegato è davvero un’iperplasia compensatoria, il che significa che ciò che è rimasto crescerà in dimensioni per compensare ciò che è stato perso”. Così il tessuto del fegato che c’è crescerà di più, ma se l’intero fegato fosse perso, non potrebbe rigenerarsi.

“Ciò che è stato perso non ricrescerà, e quindi non si può re-amputare il fegato, al contrario degli arti in una salamandra, che possono essere amputati più volte e ogni volta un nuovo arto si rigenererà”.

Gli esseri umani hanno la capacità di rigenerarsi

Gardiner, tuttavia, ha detto che gli esseri umani costruiscono interi sistemi di organi nell’utero; da alcune informazioni genetiche un embrione umano si sviluppa in una persona completa in nove mesi. Quindi c’è una capacità limitata di far ricrescere le cose, e questo ha un senso evolutivo – gli esseri umani devono essere in grado di guarire, ha detto.

Inoltre, il macchinario genetico sottostante in un umano e una salamandra non è così diverso, anche se il nostro ultimo antenato comune divergeva durante il periodo Devoniano, circa 360 milioni di anni fa. “Non ci sono geni speciali per la rigenerazione”, ha detto Gardiner. “

Per far ricrescere un arto, le cellule devono sapere dove si trovano – sono sulla punta dell’arto vicino alle dita o all’articolazione del gomito? – e devono costruire le strutture giuste nel giusto ordine. Le salamandre hanno certi geni che sono “spenti” negli umani, ha detto Gardiner. Forse quei geni permettono la rigenerazione, o almeno aiutano a controllare il processo. Qualcosa nel passato evolutivo degli umani ha selezionato contro l’espressione di quei geni nel modo in cui lo fanno le salamandre. Nessuno sa cosa fosse quel qualcosa, ha detto.

Nel 2013, uno scienziato australiano, James Godwin, alla Monash University potrebbe aver risolto parte di quel mistero. Ha scoperto che le cellule, chiamate macrofagi, sembrano prevenire l’accumulo di tessuto cicatriziale nelle salamandre. I macrofagi esistono in altri animali, compresi gli esseri umani, e fanno parte del sistema immunitario. La loro funzione è quella di fermare le infezioni e causare l’infiammazione, che è il segnale al resto del corpo che la riparazione è necessaria. Le salamandre prive di macrofagi non sono riuscite a rigenerare i loro arti, e hanno invece formato delle cicatrici.

Gardiner ha detto che il lavoro di Godwin è stato un passo verso la comprensione della rigenerazione degli arti. Normalmente le salamandre non sviluppano affatto tessuto cicatriziale. Quando un essere umano si strappa un muscolo o subisce un taglio abbastanza profondo, danneggiando il tessuto connettivo, si forma il tessuto cicatriziale. Questo tessuto cicatriziale non offre la stessa funzionalità del tessuto originale.

“Se potessi far sì che una salamandra sviluppi una cicatrice, sarebbe davvero qualcosa”, ha detto Gardiner, perché questo farebbe luce sul meccanismo che rende gli umani incapaci di far ricrescere un arto o un organo. Quindi i macrofagi potrebbero essere parte della storia, ma non tutta.

Neotonia e rigenerazione degli arti

La capacità di “rimanere giovani” può aggiungere un’altra intuizione nel mistero della rigenerazione degli arti. Le salamandre messicane, chiamate axolotls, o Ambystoma mexicanum, sono neoteniche, cioè mantengono caratteristiche giovanili fino all’età adulta. Questo è il motivo per cui gli axolotl mantengono le branchie quando maturano, mentre altre specie di salamandre non lo fanno.

Anche gli esseri umani possiedono la neotenia, e questo è il motivo per cui gli adulti assomigliano di più al nostro io bambino rispetto agli altri primati, e perché impieghiamo più tempo a maturare rispetto, per esempio, agli scimpanzé. C’è una qualche connessione, forse, con la neotenia e la rigenerazione. Gardiner nota che le persone più giovani sembrano meglio in grado di guarire rispetto a quelle più vecchie.

Inoltre, i ricercatori della Harvard Medical School hanno scoperto che un gene chiamato Lin28a, che è attivo negli animali immaturi (e negli esseri umani), ma si spegne con la maturità, ha una mano nel permettere ai topi di rigenerare i tessuti – o almeno di far ricrescere le punte delle dita dei piedi e delle orecchie. Una volta che gli animali avevano più di 5 settimane, non erano in grado di far ricrescere quelle parti, anche quando la funzione Lin28a veniva stimolata. Lin28a fa parte del sistema di controllo del metabolismo dell’animale – quando viene stimolato, può far generare all’animale più energia, come se fosse più giovane.

Ma l’esatta natura della connessione non è ancora compresa. Mentre tutte le salamandre possono rigenerare gli arti, solo le axolotl sono neoteniche, ha notato Roy.

Le salamandre, specialmente le axolotl, possono reclutare cellule staminali per iniziare a far ricrescere gli arti, e i tipi di cellule che reagiscono al sito di una ferita sembrano anche collegati al fatto che gli arti possano crescere di nuovo. Gardiner è stato in grado di far crescere arti extra stimolando la crescita di cellule nervose in un sito di ferite.

“Potrebbe avere a che fare con una forte risposta immunitaria, o il rilascio specifico di alcuni fattori di crescita, o una combinazione di entrambi. Potrebbe essere in parte una questione di biofisica: Gli arti delle salamandre sono molto più piccoli degli esseri umani; tuttavia, le rane non possono rigenerare i loro arti, quindi potrebbe non essere solo una questione di dimensioni”, ha detto Roy.

Questo mistero rimane uno – almeno per ora.

Articolo originale su Live Science.