El blastema es una masa de células desdiferenciadas, encargadas de procesos de proliferación celular y rediferenciación de nuevas estructuras, perdidas por posibles daños mecánicos (amputaciones) durante el proceso de regeneración epimorfica.
La creación del blastema depende de la formación de células mononucleadas individuales, y a su vez requiere de factores tróficos (factores de crecimiento), derivados a partir del capuchón apical ectodérmico (AEC) y de la epidermis de la herida (WE), y a su vez de la presencia de nervios capaces de inervar el blastema, con el fin de garantizar su supervivencia y proliferación. thumb|350px|Micrografía de muy alta resolución del tumor de Wilms, también llamado nefroblastoma. La escisión quirúrgica. Tinción hematoxilina-eosina. El tumor de Wilms es un tipo de cáncer renal que se observa sobre todo en los niños.Las imágenes muestran las características de tres componentes: la pequeña y redonda maligno (azul), las células ~ 2 veces el tamaño de los linfocitos en reposo (componente de blastema); las estructuras tubulares o rosetas (componente epitelial) y estroma suelta paucicelular con células fusiformes.
Formación La formación del blastema es un paso imperativo en el proceso de regeneración epimórfica, ya que este tipo de regeneración cuenta con una secuencia específica en la cual primero ocurre la amputación de la extremidad, luego la formación del blastema, la proliferación, y finalmente la diferenciación de la estructura totalmente regenerada. Durante los primeros días de la amputación, los tejidos cercanos a la herida empiezan un proceso de desorganización, en el cual las células ubicadas en la periferia comienzan a migrar bajo la herida de la epidermis (WE), acumulándose en el centro del muñón.
La herida de la epidermis (WE), estructura conformada por una sola capa celular, es necesaria para la regeneración de la estructura, y prolifera para formar el capuchón apical ectodérmico. Cuando las células se acumulan en el centro del muñón, empiezan a dar origen a las células del blastema, que eventualmente formarán la estructura regenerada.
El proceso por el cual se originan las células del blastema se conoce clásicamente como desdiferenciación. La desdiferenciación hace referencia a un proceso mediante el cual una célula somática es capaz de recuperar las capacidades de multiplicación y diferenciación en un grado celular cualquiera, mediante el uso de distintos factores de transcripción, incrementando así su potencialidad. La desdiferenciación involucra una serie de procesos específicos seriales, que conllevan las células durante el proceso de formación del blastema. Esta serie empieza con una degradación de la matriz extracelular, que faculta una liberación celular que permite que las células del muñón sean capaces de volver a entrar en el ciclo celular, con una pérdida progresiva de la especialización fenotípica característica del tipo celular. Después se da un cambio en el patrón de actividad genética, con el fin de reemplazar la matriz extracelular adulta con una más emparentada con la estructura dañada.
Degradación de la matriz extracelular Las matriz extracelular es degradada mediante hidrolasas ácidas como la cathepsina D, ácido phosphatoso, β-glucoronidasa, hidrolasas de ester carboxílico y metaloproteinasas de matriz (MMPs). Se ha observado una expresión elevada de MMPs durante la formación del blastema. Las hidrolasas ácidas mencionadas son liberadas a partir de células con heridas causadas por daños mecánicos o células en estadios últimos de vida agonizantes. Estas enzimas presentan una actividad elevada, principalmente en condroclastos y osteoclastos, los cuales cumplen con la función de degradar el cartílago y el tejido óseo, y a su vez presentan una abundancia relativamente alta en estructuras durante procesos de regeneración. En el caso de los MMPs, el origen de estas proteasas aún no está muy claro, debido a que los patrones espaciales de expresión no han sido profundamente estudiados, y por ende se desconoce qué tipos celulares son los encargados de liberar las sustancias. Sin embargo, es probable que los macrófagos liberados hacia la zona de la herida secreten las MMPs que digieren las matrices extracelulares, manteniendo juntas a las células epiteliales. Otros posibles candidatos para desempeñar esta tarea son los neuritos que se van extendiendo al blastema, e incluso se ha planteado la posibilidad de que las células del propio blastema sean las encargadas de secretar las proteasas.
Durante la embriogénesis, los neuritos en expansión se abren paso a través de la matriz extracelular mediante la excreción de MMPs. Los macrófagos, de igual forma, liberan MMPs para digerir la matriz extracelular, desorganizada en tejidos afectados, e inclusive las células de la epidermis tienen la capacidad de secretar MMPs, con el fin de cortar coágulos de plasma durante la re-epitelializacion de una herida. La degradación de la matriz concluye con la diferenciación y morfogénesis de las células de blastema y la sintetizacion de la matriz extracelular, acompañada de forma paralela con la presencia de factores inhibitorios de las MMPs.
Reingreso de mionucleos al ciclo celular El reingreso al ciclo celular acompañado de la pérdida de la especialización fenotípica, solo ha sido documentado a partir de estudios de células musculares (mioblastos) en salamandras. El reingreso de núcleos de mioblastos al ciclo celular está mediado por inductores como el suero o distintos factores de crecimiento derivados del suero, que actúan como mitógenos. Estos factores de crecimiento estimulan la fosforilación de la proteína del retinoblastoma, de la cual emergen factores de transcripción E2F, que posteriormente activan los genes cuyos productos son esenciales para la síntesis de ADN. Sin embargo, se ha encontrado que los mismos factores de crecimiento que estimulan la síntesis de ADN en el caso de los mioblastos, fallan cuando estimulan la síntesis en los miotubos. Estos resultados indican que a medida que los mioblastos se van diferenciando, los miotubos paran su respuesta a la acción de los distintos factores de crecimiento, pero expresan un receptor capaz de responder al estímulo de otra proteína del suero para la síntesis de ADN.
La proteína encargada de la estimulación de los miotubos aún no ha sido identificada, pero estudios que emplean fracciones tanto de miotubos como de mioblastos cultivados, sugieren que la presencia de trombina es requerida para la activación de los miotubos. Experimentos flurogenicos han mostrado incrementos en la tasa de actividad de la trombina cuando el blastema se encuentra en fase de formación.
Los miotubos multinucleados, tras ser liberados del ciclo celular, ingresan en el blastema y dan origen a células mononucleadas proliferantes, capaces de diferenciarse en un amplio rango de tejidos presentes en la estructura en regeneración. El mecanismo mediante el cual los núcleos de los miotubos son inducidos al reingreso del ciclo celular, se da mediante un factor proveniente del suero creado por la trombina. La trombina, que a su vez es la misma proteasa involucrada en la formación de coágulos, es liberada durante lesiones mecánicas de los tejidos. Esta liberación se da de forma paralela a la aparición del suero en la herida, y cuando ambas sustancias entran en contacto, se crea un factor capaz de inducir a los miotubos a reingresar en el ciclo celular.
Este factor de inducción causado por la trombina no parece ser un factor global entre las especies. En estudios realizados con miotubos de ratón, se observó que los núcleos de estas células no respondían a la acción de esta proteína, pero sí se desdiferenciaban en presencia del blastema de la salamandra durante el proceso de regeneración. Por ello, se pudo concluir que la diferencia en la respuesta podía estar relacionada con la capacidad regenerativa entre salamandras y mamíferos.
Pérdida de la especialización fenotípica La pérdida de la especialización fenotípica se da por medio de mecanismos poco conocidos. Sin embargo, se cree que puede estar relacionado con el proceso de degradación de la matriz extracelular. La degradación de dicha matriz se realiza por medio de proteasas específicas, que su a vez anulan el contacto entre las moléculas ubicadas en la matriz y los receptores de integrina, causando cambios en la morfología de los tipos celulares, y reorganizando la actina presente en el citoesqueleto. Esta reorganización puede activar rutas de transducción de señales que inducen a la regulación de enzimas, que desmantelan estructuras internas de cada fenotípico específico celular.
Las rutas mediante las cuales se da la activación no han sido claramente estipuladas, pero se sabe de la existencia de ciertos genes cuyos productos están relacionados con la iniciación o el mantenimiento del proceso de disferenciación. Uno de estos productos ampliamente conocido en es el factor de transcripción MSX1, expresado en el muñón o en el proceso de formación del blastema. En estudios en los cuales se expresaba ectópicamente este factor de transcripción, se observó una clara inhibición en el proceso de miogenesis, mediante la regulación del gen para MyoD. Sin embargo, la expresión de MSX1 solo se da hasta el estado cónico de formación del blastema.
Otros genes posiblemente relacionados con el proceso de disferenciacion son Nrad, radical fringe, y notch. En el caso de Nrad, se ha observado que presenta una regulación en los núcleos de las miofibras durante las primeras 4 horas posteriores a un daño en el tejido. El rfrng es expresado en procesos de regeneración únicamente en las células presentes en el blastema, y también es el encargado de activar una cascada de notch en otros procesos de desarrollo. Teniendo en cuenta que esta ruta es característica de las células embrionicas y las células madres en estadios de no diferenciación y estadios de proliferación, existe un alto grado de relación en la iniciación o el mantenimiento de la desdiferenciación celular. Adicionalmente, estos genes pueden regular la expresión de la matriz extracelular sintetizada por las células de blastema, lo cual ayudaría en el proceso de desdiferenciación.
Origen de las células del blastema Estudios efectuados con microscopio electrónico y de luz indican que las células del blastema se originan posiblemente mediante la desdiferenciación de mioblastos, fibroblastos dérmicos, tejido conectivo y células de Schawnn. Estas células progenitoras se encuentran ubicadas a pocos milímetros del plano de la herida donde se producirá el proceso de regeneración. Por tanto, se puede inferir que el proceso de regeneración no puede ser llevado a cabo por células circulantes de zonas distantes a la zona de amputación, o por células madre activadas en una locación distante al sitio de amputación. Además, a partir de estudios de amputación de extremidades en salamandras, se conoce que las células progenitoras tienen la capacidad de persistir, inclusive en estructuras que ya fueron previamente regeneradas, lo que demuestra que las células progenitoras se renuevan en las estructuras maduras de los individuos.