Resumen

Las planarias se consideran la forma más primitiva de animal cefalizado con similitud a los sistemas nerviosos de los vertebrados. Poseen casi todos los neurotransmisores presentes en la mayoría de los mamíferos, incluida la dopamina, son conocidas por su extraordinaria capacidad para regenerarse a partir de un pequeño fragmento de tejido, lo que las convierte en un modelo ideal para estudiar el sistema nervioso.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

La degeneración, o muerte de las células nerviosas, provoca problemas de movimiento y funcionamiento mental. Estos síntomas, comúnmente observados en pacientes con Parkinson, son el resultado de la muerte de las neuronas dopaminérgicas en la región de la sustancia negra del cerebro. A medida que la enfermedad avanza, las habilidades motoras y la agudeza mental disminuyen. La Fundación Nacional de Parkinson estima que más de 10 millones de personas en todo el mundo padecen la enfermedad de Parkinson. Con 60 000 personas diagnosticadas anualmente en los Norte America, se estima que para 2020 más de 1 millón de personas vivirán con la enfermedad de Parkinson.
En general, la comunidad científica acepta que la neurogénesis es evidente en muchas áreas del cerebro, incluido el hipocampo. Sin embargo, la capacidad de regenerar neuronas varía entre las especies y disminuye de forma más significativa en el cerebro humano a medida que madura. Dado que el hipocampo y el cuerpo estriado gobiernan la memoria a largo plazo y las habilidades cognitivas, respectivamente, la evidencia de la capacidad para regenerar las células nerviosas, aunque limitada, en estas regiones es un área prometedora para la investigación continua que puede beneficiar a los pacientes que padecen enfermedades neurodegenerativas

Antecedentes

El primer registro científico de la enfermedad de Parkinson (EP) fue hecho en 1817 por James Parkinson (Fig 1) quien describió a la EP como “parálisis agitante” en su obra “Un ensayo sobre la parálisis agitante”.
Fig 1

En 1899, Gowers W. observó un leve predominio en el sexo masculino, que la enfermedad se presenta después de los 40 años (prevalece entre los 50 y 60 años), y establece que hay 15% de susceptibilidad hereditaria. Décadas después, en 1957, Carlsson A. demostró que una de las causas es el déficit de dopamina. De esta forma dio paso a los hallazgos de Birkmayer y Hornykiewicz en 1961 y, posteriormente a George Cotzias en 1967, usando la L-dopa como un precursor oral a la dopamina, siendo finalmente Cotzias quién logró evidenciar su eficacia convirtiéndose en el tratamiento utilizado hasta nuestros días

Esto último daría un correlato anatomopatológico y bioquímico de la enfermedad, mostrando la posibilidad de tratamiento con terapia sustitutiva del neurotransmisor, el cual parecía revertir la sintomatología motora en su totalidad y propiciar una cura al trastorno2 . Actualmente, se conoce que la EP es un proceso neurodegenerativo con mayor incidencia en la edad adulta, su origen es desconocido pero su causa subyacente se relaciona con los factores ambientales y genéticos del individuo

Planaria Dugesia Tigrina.
Dugesia es un género de platelmintos tricladidos que contiene algunos representantes comunes de la clase de los tuberalios. Estas planarias comunes se encuentran en hábitats de agua dulce. Este género es sobre todo conocido por los no especialistas debido a sus capacidades de regeneración. Dugesia es el genero tipo de la familia Dugessidane

Fig 2

Las especies de Dugesia tienen un cuerpo alargado con una cabeza ligeramente triangular. Por lo general, tienen color gris, marrón o negro en la superficie del cuerpo dorsal, la superficie ventral suele ser más pálida. Estos animales tienen un par de ojos constituidos por una copa multicelular pigmentada con muchas células de la retina para detectar la cantidad de luz en el entorno cercano. A veces presentan ojos supernumerarios. En la parte anterior del cuerpo, detrás del nivel de los ojos, tienen dos estructuras llamadas aurículas que le dan al triángulo el aspecto de la «cabeza» y que les permiten detectar la intensidad de la corriente de agua. (Fig3) Estas aurículas están libres de pigmentos. Cada lado del margen anterior de la cabeza tiene entre 5 y 10 fosas sensoriales poco profundas, su número depende de la especie o del individuo. Las fosas sensoriales y los surcos auriculares poseen muchas terminaciones nerviosas.

Fig 3

Objetivo

Determinar la capacidad de la cafeína para acelerar la regeneración de las células planarias pluripotentes. Teniendo en cuenta que se ha encontrado dopamina en niveles altos durante la regeneración de las planarias y que la cafeína mejora la señalización de la dopamina.

Justificación

La enfermedad de Parkinson destruye las células nerviosas de todo el cuerpo, especialmente las neuronas clave del cerebro que producen un compuesto llamado dopamina que ayuda a controlar el movimiento y la postura.
La enfermedad empeora con el tiempo y no existe una cura conocida. Más de un millón de personas en los Estados Unidos tienen el trastorno, según la Fundación de la Enfermedad de Parkinson.
Es causada por la acumulación de a-sinucleina, que abruma y destruye las células nerviosas. La teoria más común sobre la enfermedad sugiere que los pacientes empeoran progresivamente a medida que los grupos de a-sinucleina se propagan entre las neuronas, casi como una infección

La singularidad de la planaria es que a pesar de la relativa complejidad de su CNS, es capaz de regenerarlo de novo, estructural y funcionalmente, a partir de cualquier fragmento y en sólo unos días (Figura 4)

Fig 4

Hipótesis

Si encontramos la manera en como regenerar la PLANARIA con cafeína a nivel Neuronal, entonces, se demuestra que un estimulo alimenticio aumenta su regeneración, ayudando a tener una adecuada evolución para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson.

Método (materiales y procedimiento)

Método Experimental.

Planaria (Dugesia tigrina), un representante común de agua dulce del phylum Platyhelminthes, se utilizó en este experimento. Las planarias se obtuvieron de una fuente comercial, (Acuario).
Se utilizó cafeína líquida pura como fuente de cafeína.

Se llenaron tres contenedores temporales con agua de embotellada y se asignaron siete planarias a cada contenedor.
Se colocó un gramo de yema de huevo en cada recipiente de mantenimiento como alimento. Después de 24 horas, se eliminó la yema de huevo residual.
El experimento comenzó con la creación de dos soluciones de concentración de cafeína (30 μM y 60 μM).

Se etiquetaron placas Petri (90 x 15 mm) para identificar el tratamiento, y cada placa Petri se llenó con 15 mL del tratamiento según su etiqueta.
Cada planaria se transfirió del contenedor de almacenamiento a una placa de Petri llena de agua de manantial marcada con un identificador único (etiquetado con los números 1-21).
Se tomó una foto de referencia de cada planaria (FIg 5) usando una cámara digital en modo macro.

Fig 5
Después de que se tomaron todas las fotos, cada planaria se asignó aleatoriamente a un grupo de tratamiento y se colocó en la placa de Petri de tratamiento asociada.
Se registró el número de seguimiento único y la asociación de tratamiento. Después de 24 horas, cada planaria fue cortándola ligeramente por debajo de la cabeza con un hoja de bisturí, mientras se estiraba para moverse.
Después del corte, se inspeccionó cada planaria para validar que se realizó inmediatamente debajo de la cabeza.
La planaria residual (cuerpo sin cabeza) se volvió a colocar en la placa de Petri. La sección de la cabeza se colocó en el contenedor de almacenamiento de excedentes (uno para cada entorno).

Para seguir las etapas de regeneración, se tomó una foto de la planaria en posición alargada cada 2 horas con una cámara digital en modo macro (Fig6)

La foto se inspeccionó visualmente y la etapa de desarrollo se registró de la siguiente manera:
1. Cierre previo a la herida: no hay rebrote visible para llenar el espacio desde el cierre de la herida,
2. Cierre de la herida: el corte se curó y comenzó a crecer de nuevo,
3. Formación del patrón: herida cerrada y redonda, formación visible,
4. Cabeza translúcida, pero visible,
5. Cabeza aún mayormente translúcida, la forma comienza a alcanzar su punto máximo, los primeros fotorreceptores ahora visibles,
6. Cabeza y fotorreceptores visibles, pero aún más translúcidos que resto del cuerpo,
7. Cabeza totalmente puntiaguda, fotorreceptores visibles, color de la cabeza igual que el resto del cuerpo

La inspección visual no fue cegada dada la convención de nomenclatura. Sin embargo, las imágenes de la etapa de referencia del modelo minimizaron el sesgo potencial.
Las planarias fueron alimentadas cada 5min por 2 horas, con un gramo de yema de huevo cocida. Cualquier exceso de yema se eliminó de cada placa de Petri después de dos horas. Al finalizar 

el experimento, las planarias tuvieron la oportunidad de vivir su vida natural.

Galería Método

Resultados

Los resultados respaldan la hipótesis de que un tratamiento con cafeína estimula la regeneración al disminuir el tiempo requerido para que las planarias se regeneren después de la amputación debajo del cerebro bilobulado. Cada planaria se amputó por debajo de la cabeza y se inspeccionó visualmente para determinar que la amputación se completó dentro de las pautas.

Galería Resultados

Discusión

La etapa de regeneración se evaluó en base a la presencia de hitos de desarrollo para cada etapa de regeneración, como se documenta en la sección de materiales y métodos. Basado en el tiempo promedio que le tomó a cada planaria alcanzar la etapa 7 (regeneración completa), las planarias en el grupo bajo en cafeína (30 μM; p = 0.1804) no se regeneraron más rápido que las del grupo de control. Sin embargo, las planarias tratadas con una dosis alta de cafeína (60 μM; p=0,0225) se regeneraron en un 11,8% menos de tiempo y 2,14 días menos que el grupo control.
Como las planarias se regeneran completamente en 16-18 días, esto representa un aumento sustancial en la tasa de regeneración. Estos hallazgos también sugieren que la regeneración de las planarias se vio afectada por la dosis de cafeína, ya que solo la dosis más alta (60 μM) de cafeína había causado un aumento significativo en la tasa de regeneración de las planarias.

Conclusiones

El estudio mostró que la dosis más alta de cafeína aceleró la tasa de regeneración de la planaria en comparación con la dosis más baja y el control. La planaria tratada con la dosis más baja de cafeína también se regeneró en menos tiempo que el espécimen de control. Este estudio es evidencia de que una dosis alta de cafeína acelera la regeneración de las planarias e implica a la cafeína como un posible tratamiento para estimular el proceso de regeneración.

Bibliografía

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography