Las hormonas pituitarias desempeñan un papel fundamental en la orquestación de eventos clave en la historia de vida de los vertebrados. Estos eventos incluyen el crecimiento, la reproducción, el metabolismo y el envejecimiento, todos los cuales son vitales para la supervivencia y la adaptación de un organismo a su entorno.
Lograr un control preciso sobre los niveles hormonales en diferentes escalas de tiempo es esencial para afinar estos rasgos. Sin embargo, esto ha sido un desafío formidable en el ámbito de la biología experimental.
Un equipo de investigadores de la The Hebrew University of Jerusalem y de la University of South Bohemia in Ceske Budejovice estudiaron al pez killis turquesa (Nothobranchius furzeri), de vida naturalmente corta, para desarrollar una plataforma de alto rendimiento que combina la pérdida y la ganancia de función de hormonas peptídicas.
Ellos han introducido una plataforma innovadora para controlar las hormonas peptídicas en los peces, proporcionando una forma rápida y eficaz de estudiar ampliamente la biología de los peces.
Hormonas peptídicas
Las hormonas peptídicas de la glándula pituitaria desempeñan un papel vital en la regulación de acontecimientos clave en la vida de los vertebrados, como el crecimiento, la reproducción, el metabolismo y el envejecimiento.
Controlar con precisión los niveles hormonales durante varios períodos de tiempo es crucial para gestionar adecuadamente estos rasgos. Sin embargo, realizar experimentos para regular las hormonas dentro de los organismos vivos ha sido históricamente una tarea desafiante.
Información sobre la pérdida de función
En un avance significativo, el equipo de investigadores introdujo un enfoque novedoso utilizando el pequeño killis turquesa como organismo modelo. Su investigación revela una plataforma versátil capaz de realizar dos tipos de manipulaciones: estudios de pérdida de función y de ganancia de función, dirigidos específicamente a hormonas peptídicas en peces.
Los investigadores se centraron en tres hormonas pituitarias principales: la hormona del crecimiento (gh1), la hormona estimulante del folículo (fshb) y la hormona estimulante de la tiroides (tshb).
Al mutar estas hormonas en killis turquesa, los científicos pudieron obtener información valiosa sobre el papel de estas hormonas en el crecimiento somático y la reproducción.
Este descubrimiento innovador indica que, a pesar de su rápido crecimiento y maduración, el killis turquesa se basa en redes genéticas conservadas evolutivamente, lo que reafirma la importancia de las hormonas pituitarias en la historia de vida de los vertebrados.
El innovador sistema de ganancia de función
En la siguiente fase de su investigación, los científicos idearon un sistema para controlar con precisión la expresión hormonal. Este sistema adjunta un marcador fluorescente especializado a las hormonas y luego introduce estas hormonas marcadas en el cuerpo del pez mediante una técnica llamada electroporación intramuscular.
Los investigadores desarrollaron un sistema de ganancia de función que permite la manipulación precisa de la expresión hormonal.
Sorprendentemente, un único tratamiento de electroporación permitió a los peces con deficiencia de hormonas mantener rasgos esenciales, incluidas las capacidades reproductivas, durante períodos prolongados. Los investigadores demostraron la adaptabilidad de su método combinando múltiples intervenciones hormonales, controlando con precisión sus niveles y regulando la activación hormonal según sea necesario.
En este sistema, se etiqueta una hormona con un indicador fluorescente autoescindible y se introduce en el pez mediante electroporación intramuscular.
Versatilidad y precisión
Uno de los aspectos más sorprendentes de este enfoque es su versatilidad. Los investigadores pudieron utilizar sistemas multiplexores, dependientes de la dosis y métodos inducibles por doxiciclina para lograr una expresión hormonal sintonizable y reversible.
Este nivel de precisión ofrece una herramienta poderosa para estudiar la compleja dinámica de las hormonas pituitarias y su impacto en la historia de vida de los vertebrados.
Implicaciones y aplicaciones futuras
Las implicaciones de esta investigación se extienden más allá de nuestra comprensión del killis turquesa. Este método de alto rendimiento no sólo proporciona una gran cantidad de conocimientos sobre las hormonas pituitarias, sino que también es prometedor para aplicaciones más amplias.
En resumen, este método innovador ofrece un medio rápido y eficaz para estudiar la biología de los peces a gran escala. Sus aplicaciones potenciales se extienden más allá de la investigación y abarcan posibilidades para revolucionar las prácticas de piscicultura, la administración clínica de hormonas y la investigación de métodos para extender la vida útil de los vertebrados.
Conclusión
La innovadora combinación de experimentos de pérdida y ganancia de función, junto con técnicas de manipulación hormonal versátiles y precisas, ha revelado un tesoro oculto de conocimientos.
El profesor Itamar Harel, de la Hebrew University of Jerusalem dijo: «Nuestra plataforma abre nuevos horizontes para comprender el papel de las hormonas peptídicas en la biología de los vertebrados y proporciona una poderosa herramienta para los investigadores en este campo. También es prometedora para aplicaciones en acuicultura y la exploración de intervenciones para mejorar longevidad.»
Esta investigación no sólo mejora nuestro conocimiento sobre el killis turquesa sino que también tiene el potencial de revolucionar los campos de la acuicultura y los estudios sobre el envejecimiento.
Contacto
Itamar Harel
Department of Genetics
the Silberman Institute
The Hebrew University of Jerusalem, Jerusalem, Israel
Email: itamarh@mail.huji.ac.il
Referencia (acceso abierto)
Eitan Moses, Roman Franek, Itamar Harel (2023) A scalable and tunable platform for functional interrogation of peptide hormones in fish eLife 12:e85960. https://doi.org/10.7554/eLife.85960
