Ya sea de nacimiento o a lo largo de la vida, muchas personas presentan diferencias en su aspecto facial. En todo el mundo, más de un tercio de todas las anomalías congénitas están relacionadas con el desarrollo de la cabeza o los huesos faciales del niño, esto es, sus rasgos craneofaciales.

Un ejemplo común es el labio leporino, también llamado paladar hendido. Este defecto de nacimiento se produce cuando el labio o la boca del bebé no se forman adecuadamente durante el embarazo. Como este, hay otros tipos de malformaciones faciales.

¿Pero cómo evitarlas? La respuesta es complicada, ya que la causa exacta de los defectos de nacimiento craneofaciales no se conoce del todo. No obstante, los investigadores creen que pueden estar implicados múltiples factores. Entre ellos están la genética, el entorno del progenitor en gestación, su dieta, algunas enfermedades y determinados fármacos o sustancias químicas.

Los teratógenos son sustancias conocidas por alterar el crecimiento de un embrión o feto. Por eso se aconseja a las embarazadas que eviten el alcohol y la nicotina. En la actualidad, los teratógenos potenciales suelen detectarse con pruebas realizadas en animales como roedores y conejos. Pero los investigadores buscan métodos alternativos más rápidos, baratos y que reduzcan la necesidad de utilizar mamíferos en pruebas de laboratorio.

Aquí es donde entra en juego el pez cebra, un ejemplar muy preciado en biomedicina que acaba de revelar la clave por la que algunos humanos presentan defectos al nacer. Estos diminutos peces de agua dulce de entre 2 y 5 centímetros crecen muy deprisa, desarrollándose en un día tanto como lo haría un embrión humano en un mes.

"Los embriones de pez cebra son transparentes y crecen fuera de la madre, por lo que podemos controlar el comportamiento de las células vivas a medida que se desarrollan", explica Toru Kawanishi, profesor adjunto del proyecto en el Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de Tokio en el momento de realizar el estudio.

La cafeína y otras sustancias demostraron poder provocar anomalías físicas

Se sabe que algunas sustancias presentes en medicamentos, artículos domésticos y el medio ambiente afectan al desarrollo prenatal de los niños. En el nuevo estudio publicado en Toxicological Sciences, los investigadores analizaron los efectos de cinco fármacos (entre ellos la cafeína y el anticoagulante warfarina) en el crecimiento de embriones de pez cebra.

En los últimos 10 años, varios proyectos de investigación han demostrado que el pez cebra puede utilizarse eficazmente para detectar teratógenos. Sin embargo, aún se están investigando los mecanismos exactos por los que los teratógenos perjudican o alteran el desarrollo embrionario típico.

El equipo se centró en un marcador genético específico de un grupo de células implicadas en el desarrollo craneofacial tanto en mamíferos como en peces. En los humanos, se sabe que se convierten en partes de la nariz y la mandíbula.

"Manipulamos el genoma de embriones de pez cebra y conseguimos que las células formadoras de hueso fueran visibles por fluorescencia verde [normalmente son invisibles y no se ven]. Después las tratamos con sustancias químicas que se sabe que causan defectos faciales en los recién nacidos humanos, y seguimos la trayectoria de las células formadoras de hueso a lo largo de las fases embrionarias", explica Kawanishi.

El equipo probó cinco sustancias químicas: ácido valproico (utilizado para tratar trastornos neurológicos y psiquiátricos), warfarina (un anticoagulante), ácido salicílico (popular en pomadas para la piel), cafeína y metotrexato (utilizado en quimioterapia). Comprobaron que, como era de esperar, todas las sustancias químicas analizadas provocaban diversos grados de anomalías craneofaciales 96 horas después de la fecundación. Sin embargo, les sorprendió el mecanismo que lo provocaba y lo rápido que se iniciaba.

"Las células que forman huesos y cartílagos en la cabeza, denominadas células de la cresta neural craneal (CNCC), suelen desplazarse una gran distancia desde el lugar donde se forman por primera vez, alrededor de la nuca, hasta sus destinos previstos, como la mandíbula o la nariz", explica Kawanishi.

"Nos sorprendió que, independientemente de cómo actuara cada sustancia química sobre las células desde el punto de vista molecular, la alteración de la migración de las células formadoras de hueso en las primeras etapas del desarrollo fuera responsable de la aparición de malformaciones faciales en el caso de las cinco sustancias químicas. Pudimos observar signos de ello en tan sólo 24 horas, en un punto en el que los embriones de pez cebra y mamífero comparten características morfológicas y moleculares muy similares".

Es decir, quelas cinco sustancias (ácido valproico, warfarina, ácido salicílico y cafeína) tenían el mismo efecto: impedir la migración de las células formadoras de hueso, lo que provoca la aparición de malformaciones faciales.

A modo de conclusión, los investigadores apuntan que un sistema basado en el pez cebra podría servir para detectar fácilmente sustancias potencialmente nocivas, reducir las pruebas con animales mamíferos y ayudar a los futuros padres a tomar decisiones para sí mismos y para su bebé.