Come fanno le lucertole a farsi ricrescere la coda?

Tutti avrete sentito dell’innata abilità delle lucertole di farsi ricrescere la coda una volta tagliata. Questo piccolo ‘’miracolo’’ della natura potrebbe aiutare in futuro gli scienziati a sviluppare nuove terapie per curare lesioni gravi come quelle alla colonna vertebrale, o riformare la pelle in seguito ad un’ustione.

La rigenerazione tissutale nei vertebrati

L’uomo, come la maggior parte dei mammiferi, ha limitate capacità di rigenerazione tissutale. Infatti, il fenomeno di rigenerazione avviene negli uomini solo da neonati, quando esiste ancora l’abilità di rigenerare l’estremità delle dita. In età adulta, invece, la guarigione di una ferita porta alla formazione di tessuto cicatriziale, quindi tessuto non funzionale. Nonostante questo tessuto offra protezione fisica verso l’ambiente esterno, manca delle caratteristiche chimico-fisiche del tessuto di partenza. In natura, tuttavia, alcuni vertebrati (animali che hanno un endoscheletro) come alcune specie di pesci (teleostei), salamandre e lucertole, sono capaci di rigenerare parti del loro corpo formando un tessuto completamente funzionale. Tra tutti, le lucertole hanno da sempre interessato i ricercatori perché sono i parenti più prossimi all’uomo in grado di riformare una parte completa del loro corpo, comprendente cartilagine, muscolo, pelle e tessuto nervoso.

Perché le lucertole sono un modello di studio per la scienza?

Per la scienza, le lucertole sono un modello di studio fondamentale perché offrono molteplici vantaggi. Innanzitutto, sebbene siano principalmente conosciute per la sola capacità di riformare la coda, in realtà alcune specie di lucertola sono anche in grado di rigenerare anche la pelle, il nervo ottico e anche alcune popolazioni di cellule nel proencefalo. In secondo luogo, le lucertole sono uno dei gruppi di animali terrestri con il più alto numero specie conosciute (ca. 6100) che si presentano in una grande varietà morfologica e di dimensioni (da circa 1.6 a 300 cm) e in diversi continenti. Per cui, come gruppo, offrono un’eccellente piattaforma per comprendere la relazione tra capacità rigenerativa, adattamento ed ambiente.

Perché le lucertole perdono la coda?

La capacità delle lucertole di automutilare la loro coda (autotomia) è un meccanismo di difesa che ha aiutato questi animali a sopravvivere a diversi tipi di predatori nel corso del tempo. Infatti le lucertole, a scopo di difesa da predatori, possono contrarre violentemente la muscolatura della coda causandone la rottura. Una volta staccatasi, la coda continua a dimenarsi al suolo per diversi minuti. Di conseguenza, il predatore si concentrerà  sulla coda, lasciando alla lucertola la possibilità di scappare indisturbata. L’autotomia è resa possibile dall’esistenza di regioni meccanicamente più fragili nella spina dorsale.

Questi piani di frattura sono porzioni di tessuto connettivo che passa attraverso segmenti di pelle, muscolo, vertebre e tessuto adiposo. Quando la lucertola contrae con violenza la muscolatura, il piano di frattura si spacca e la spina dorsale si spezza, permettendo al pezzo di coda  di staccarsi.

Come avviene il processo di rigenerazione nella coda?

All’inizio del processo di rigenerazione si ha la vasocostrizione dei vasi attigui alla ferita in modo da impedire all’animale di morire per dissanguamento. Conseguentemente, si ha la formazione di un coagulo di sangue. Al di sopra del coagulo, le cellule dell’epidermide (cheratoniciti) cominciano a proliferare. Mentre il loro numero aumenta, queste cellule rilasciano la metalloproteasi di matrice 9 (MMP9), la quale apre un cammino all’interno del tessuto danneggiato, digerendo le formazioni che incontra.

Dopo di che, al di sotto di questo nuovo tessuto, le cellule mesenchimali cominciano a proliferare, ad aggregarsi e a differenziarsi in condrociti che segregano glucosaminoglicani e collagene di tipo 2. Durante un periodo che può durare da pochi giorni a delle settimane, il tessuto linfatico, adiposo, cartilagineo e nervoso vengono riformati, creando un’appendice che è molto simile a quella perduta, ma non esattamente uguale.

Le maggiori differenze rispetto al tessuto originario sono:

  1. sostituzione della colonna vertebrale ossea con tessuto cartilagineo (cono di cartilagine non-segmentato)
  2. assenza di sostanza grigia all’interno della colonna vertebrale
  3. assenza di regioni di frattura in questa zona.
Rigenerazione della coda di lucertola in seguito ad amputazione.
Rigenerazione della coda di lucertola in seguito ad amputazione.

In che direzione sta andando la ricerca?

Oltre all’attivazione di diversi tipi di cellule, gli studiosi stanno cercando di capire i meccanismi genetici alla base dei processi rigenerativi delle lucertole. Uno studio pubblicato da PLoS ONE (Hutchins, 2014) ha fatto luce sul meccanismo genetico di rigenerazione nelle lucertole, rivelando informazioni sorprendenti. Nelle lucertole sono stati individuati 326 geni che vengono attivati durante la fase di rigenerazione e 302 di questi geni sono presenti anche nei mammiferi.

I ricercatori affermano che queste scoperte potrebbero aprire la strada a entusiasmanti miglioramenti nel campo della medicina rigenerativa. Attraverso la comprensione dei processi rigenerativi nelle lucertole, forse un giorno saremo in grado di avviare un percorso di rigenerazione anche nei nostri tessuti.

Bibliografia

  • Jacyniak K, McDonald RP and Vickaryous M – Tail regeneration and other phenomena of wound healing and tissue restoration in lizards – Journal of Experimental Biology. 2017
  • Lozito, TP and Tuan RS – Lizard tail regeneration as an instructive model of enhanced healing capabilities in an adult amniote – Connect Tissue Res. 2017
  • Palade J et al. – Identification of satellite cells from anole lizard skeletal muscle and demonstration of expanded musculoskeletal potential – Development Biology, 2018
  • Hutchins ED, Markov GJ, Eckalbar WL, George RM, King JM, et al. – Transcriptomic analysis of tail regeneration in the lizard Anolis carolinensis reveals activation of conserved vertebrate developmental and repair mechanisms – PLOS ONE. 2014.
  • Shieh, SJ and Cheng, TC – Regeneration and repair of human digits and limbs: fact and fiction – Regeneration 2. 2015.
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