The zebrafish as inflammation model

Abstract

En organismos vertebrados, la correcta activación de la respuesta inflamatoria es de gran importancia para mantener la homeostasis tisular y la eficiente eliminación de patógenos. La inflamación es un proceso complejo perpetrado por la inmunidad innata en respuesta a perturbaciones del organismo en el que intervienen moléculas efectoras (péptidos antimicrobianos, sistema del complemento…) y células especializadas (fundamentalmente fagocitos) con el objetivo de crear un ambiente protector en el tejido afectado. Pese a ser un proceso generalmente benigno y crucial para la defensa del organismo, el exceso de inflamación tiene un gran potencial destructivo en el tejido del propio hospedador. La incapacidad de resolver eficientemente el proceso inflamatorio conlleva la aparición de patologías relacionadas con la inflamación, tanto aguda, como la sepsis, como crónica, como la inflamación producida por factores metabólicos. La modelización eficiente de la respuesta inflamatoria y su regulación es necesaria para aumentar nuestro conocimiento sobre las enfermedades relacionadas con la inflamación.

El pez cebra, Danio rerio (Hamilton 1822), es un pez teleósteo de la familia de los ciprínidos ampliamente utilizado como modelo animal en investigación biomédica. Su extendido uso se debe a que presenta ventajas propias de los modelos invertebrados (pequeño tamaño, rápido ciclo vital, maduración externa y transparencia de los embriones, facilidad de manutención y manipulación genética…) siendo un organismo vertebrado, por lo que dispone de un sistema inmune altamente desarrollado. Estas características convierten al pez cebra, especialmente en sus etapas de desarrollo larvario, en un organismo idóneo para realizar estudios in vivo usando el organismo entero, lo que permite estudiar en detalle los procesos relacionados con el sistema inmune o la toxicidad considerando el ambiente formado por la interacción entre las diferentes células y tejidos del organismo. No obstante, debido a la presión evolutiva durante más de 400 millones de años, la modelización de la respuesta inmune y enfermedades humanas en el pez cebra también presenta problemas que solventar. Por ejemplo, el genoma de los peces teleósteos presenta una duplicación total del genoma adicional a la de otros vertebrados. La evolución asimétrica de estos genes duplicados permite que una copia del gen mute libremente y adquiera nuevas funciones. Este proceso, clave en la gran adaptabilidad a diferentes medios de los peces teleósteos, dificulta la predicción de ortología entre humanos y pez cebra. Pese a que el conocimiento de la práctica totalidad del genoma del pez cebra nos permite estudiar y tener en cuenta estas duplicaciones en los estudios con este organismo, la caracterización funcional de estas duplicaciones aún es necesaria para asegurar relaciones de ortología entre los genes de pez cebra y humanos.

En esta Tesis hemos intentado consolidar y profundizar en el conocimiento sobre el uso del pez cebra para el estudio del proceso inflamatorio. Por ello, hemos analizado la respuesta transcriptómica y su regulación del pez cebra en modelos de inflamación aguda y crónica en el contexto de dos patologías humanas: el choque séptico y la Enfermedad del Hígado Graso No Alcohólico. Además, por su importancia central en la inducción y resolución del proceso inflamatorio, hemos caracterizado las copias del gen C3 presentes en el genoma de pez cebra.