El modo "Off-road" permite a las células móviles moverse libremente
El principio biomecánico básico de la migración celular reveló
Las células cancerosas y los leucocitos son capaces de moverse a través de los tejidos y órganos rápidamente. Sin embargo, no se comprende del todo cómo estas células móviles logran viajar y sobrevivir lejos de su lugar de origen. En un nuevo estudio de la Naturaleza, el grupo de Michael Sixt del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (IST Austria) ha revelado un principio biomecánico general de la migración celular que permite a las células moverse libremente, especialmente en terreno accidentado.
Ilustración de un leucocito migrando sin acoplamiento de fuerzas transmembranales en un camino liso y accidentado (citoplasma en gris, núcleo en azul, citoesqueleto de actina en rojo). El flujo retrógrado de actina se muestra con las flechas rojas del panel izquierdo: en ambos casos, se genera un rápido flujo retrógrado desde la parte delantera de la célula hacia la parte trasera. Sin embargo, el flujo sólo genera la fuerza necesaria que empuja el canal cuando hay protuberancias, y la célula puede moverse hacia adelante (panel derecho, abajo).
© Anne Reversat
Mientras que el mundo entero está bloqueado durante la actual crisis de la Corona, ciertas células de nuestro cuerpo siguen viajando a larga distancia: mientras que esto ocurre cuando se desarrolla una neumonía, cualquier corte ordinario en el dedo también desencadenará que los glóbulos blancos - leucocitosaka - salgan instantáneamente de los vasos sanguíneos hacia el lugar de la inflamación. Del mismo modo, las células cancerosas, que pueden originarse en cualquier tejido u órgano, también pueden propagarse y reproducirse lejos de su lugar de origen. El resultado: una metástasis.
Por lo general, cada célula dentro del organismo se une a su entorno a través de receptores de adhesión específicos que están presentes en su membrana plasmática. Como "pegamento" universal entre las células y sus alrededores, estos receptores de adhesión, o integrinas, estabilizan una célula si necesita permanecer inmóvil, o sirven como anclas cuando la célula sube a través del tejido. Pero ¿cómo pueden ciertos tipos de células, como los glóbulos blancos, gatear con flexibilidad a través de diferentes tejidos, aunque estos tejidos estén compuestos de moléculas muy distintas que no necesariamente coinciden con los receptores de adhesión?
Moverse con y sin un "pegamento"
El misterio ha sido resuelto en un reciente estudio de la Naturaleza por el grupo de Michael Sixt del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (IST Austria) y colaboradores de Francia. Combinando experimentos con modelos físicos, los científicos describen un nuevo mecanismo de locomoción celular que funciona de forma completamente independiente de una célula específicamente ligada al medio extracelular. En lugar de ello, las células utilizan la geometría del entorno para impulsarse.
En sus experimentos, los biólogos utilizaron diferentes tipos de leucocitos de los cuales eliminaron genéticamente la función de las integrinas para interrumpir la unión entre las células y su entorno extracelular. Mientras que las integrinas son esenciales para la supervivencia y el movimiento de casi todos los tipos de células, los científicos de IST Austria habían descubierto en un estudio anterior que los leucocitos pueden moverse y sobrevivir sin integrinas. Lo mismo resultó ser cierto para algunas células cancerosas.
¡Tierra helada adelante!
Para analizar el mecanismo de locomoción que permite a las células migrar en ausencia de adhesión, los científicos se centraron en la geometría del entorno más que en su composición molecular. Diseñaron diminutos canales "microfluídicos" del tamaño de las células con diferentes geometrías de pared: desde una textura completamente lisa hasta una textura rugosa o dentada. Luego dejaron que las células migraran a través de estos canales para observar que las células privadas de integrina no podían avanzar cuando las paredes eran lisas y paralelas. "Las células estaban 'corriendo en el lugar', tal como un neumático de coche giraría en terrenos helados", dice Anne Reversat, primera autora del estudio y ex postdoctora del IST Austria, que ahora está haciendo investigación en la Universidad de Liverpool. "Sin embargo, cuando las paredes se texturizaron con protuberancias, las células pudieron migrar eficientemente sin integrinas. Las células que todavía llevaban sus integrinas podían migrar igualmente tanto en canales de textura rugosa como en canales lisos."
El agarre adecuado para ir a todas partes
Al observar más de cerca, tanto experimental como teóricamente, la biomecánica de tal movimiento celular "fuera de la carretera", Reversat et al. descubrieron el tema mecánico unificador que subyace a ambos modos de locomoción: La actina, el material filamentoso de construcción del citoesqueleto de la célula, fluye desde la parte delantera de la célula hasta el extremo de la cola. Este "flujo retrógrado de actina" es la fuerza dentro de la célula que, una vez acoplada al entorno, impulsa el cuerpo celular hacia adelante. El acoplamiento de fuerzas puede ocurrir a través de las integrinas que penetran en la membrana plasmática y así conectan la actina intracelular con el sustrato extracelular.
Sin embargo, como los científicos descubrieron, la actina no sólo puede acoplarse a través de las integrinas, sino que también puede acoplarse sin ningún receptor transmembrana. Revertir: "El flujo retrógrado genera fuerzas de cizallamiento intracelular que empujan contra las paredes del canal cada vez que hay un bache. Si las paredes son paralelas, o los topes están demasiado separados, esto no funciona. Otra forma de verlo es que la célula se impulsa a sí misma cambiando su forma con el tiempo. Después de todo, los leucocitos son células ameboides, "amoibos" es la palabra griega para "cambiar". Como la fina estructura de los tejidos es geométricamente muy compleja, las células ameboides siempre pueden confiar en este modo de locomoción. Esto las hace enormemente adaptables. Esencialmente, pueden ir a todas partes".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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