Barco de hígado
Los investigadores descubren elementos microestructurales en las células del hígado que podrían ayudar a la detección temprana de la enfermedad
El hígado es nuestro mayor órgano metabólico, vital para la desintoxicación y la digestión. El hígado produce la bilis, un fluido digestivo que se drena hacia el intestino. Para transportar la bilis, las células hepáticas forman una red de pequeños túbulos (canalículos biliares) esenciales para el funcionamiento del órgano. Investigadores del Instituto Max Planck de Biología Celular Molecular y Genética (MPI-CBG) de Dresde han descubierto que las células hepáticas utilizan conexiones transversales membranosas para reforzar los túbulos biliares entre las células, un principio similar al de los mamparos empleados en la fabricación de barcos. Estas diminutas estructuras de membrana parecen ser importantes en el desarrollo de la red biliar y, por tanto, de la función hepática. El bloqueo de esta red provoca una amplia gama de enfermedades hepáticas graves. En el futuro, el equipo de Marino Zerial en el MPI-CBG explorará las posibilidades de utilizar estos mamparos de membrana microscópicos como un posible marcador de diagnóstico novedoso para las enfermedades hepáticas.
La imagen de microscopía de súper resolución muestra un canalículo biliar (en rojo), formado por dos hepatocitos con sus núcleos en gris. Se utilizó la microscopía de localización de una sola molécula para analizar la F-actina (en rojo). Las estructuras ricas en F-actina crean un patrón rayado.
Belicova et al. / MPI-CBG
Nuestro órgano metabólico central es el hígado. Para digerir las grasas y excretar los productos de desecho, las células del hígado -llamadas hepatocitos- producen bilis que se drena a través de una red tubular hacia los conductos biliares que finalmente desembocan en el intestino. Los hepatocitos constituyen aproximadamente el 80 por ciento de la masa hepática y forman un sistema tubular tridimensional muy complejo para secretar y transportar la bilis. Las ramificaciones más finas de esta red tubular, los canalículos biliares, se forman entre dos hepatocitos vecinos y tienen sólo un micrómetro de diámetro. A modo de comparación, el cabello humano tiene unos 100 micrómetros de ancho. Como los hepatocitos están organizados en un tejido tridimensional, interactúan con múltiples células vecinas en todas las direcciones y forman una compleja red de canalículos biliares muy ramificados.
Dado que esta red es esencial para el funcionamiento del hígado y la salud humana, los investigadores han realizado importantes esfuerzos para comprender cómo los hepatocitos moldean la superficie de su membrana para crear una red tan fina y extensa. Para descubrir los mecanismos que controlan la forma de los canalículos biliares, los científicos del grupo de investigación y director Marino Zerial del MPI-CBG analizaron en detalle la microarquitectura de la red en formación.
Los mismos principios que los mamparos de los barcos
El MPI-CBG de Dresde dispone de tecnologías de microscopía de última generación que permiten visualizar características de las células que antes eran indetectables debido a su pequeño tamaño o a sus rápidos movimientos. En este estudio, Lenka Belicova, autora principal del estudio y antigua estudiante de doctorado en el grupo de investigación de Marino Zerial, explica: "Seguimos los hepatocitos embrionarios al microscopio. Empezaron a formar una cavidad inicial entre dos células adyacentes, que al principio era esférica pero que luego creció hasta convertirse en un tubo alargado. Otros tipos de células suelen formar cavidades esféricas in vitro en un tubo de ensayo fuera de su contexto biológico, así que nos preguntamos por qué los hepatocitos podían lograr un crecimiento tan tubular." Las observaciones de las películas se combinaron con un método bien conocido para tomar imágenes estáticas pero aún más detalladas, llamado microscopía electrónica. El jefe del grupo, Marino Zerial, explica: "La clave fue la interpretación de estas imágenes de microscopía electrónica. Descubrimos que los hepatocitos vecinos ensamblan un patrón de extensiones específicas de su membrana externa que conectan las dos células adyacentes a través del espacio alargado. Estas estructuras no reconocidas anteriormente forman un patrón que nos recordó a los mamparos de las embarcaciones, los barcos y los aviones. En los barcos, los mamparos proporcionan estabilidad y rigidez estructural. En los hepatocitos, aseguran el alargamiento de los tubos".
En colaboración con Timofei Zatsepin, profesor asociado del Instituto de Ciencia y Tecnología Skolkovo de Moscú, los investigadores buscaron los componentes moleculares necesarios para la formación de los tubos alargados. Lenka añade: "Descubrimos que el gen Rab35 desempeña un papel en la formación de los tubos alargados. Cuando faltaba Rab35, las mamparas desaparecían y las cavidades formadas por los hepatocitos se convertían en una forma esférica". Los investigadores pudieron demostrar la importancia fisiológica de los mamparos apicales. Al disminuir los niveles de Rab35, pudieron cambiar la arquitectura del hígado de ratón en desarrollo, provocando la formación de quistes y tubos que se asemejan a las alteraciones patológicas observadas en el hígado humano enfermo.
Implicaciones para las enfermedades hepáticas
El grupo de Marino Zerial es el primero en describir los mamparos de membrana. Los investigadores pudieron descubrir esas estructuras con un enfoque interdisciplinar que combinaba técnicas avanzadas de microscopía con la reconstrucción en 3D asistida por ordenador de imágenes de microscopía. Esta combinación especial permitió visualizar los detalles más finos de la microarquitectura de los canalículos biliares y hacer este descubrimiento. "Con el descubrimiento de estas nuevas estructuras subcelulares, proporcionamos nuevos conocimientos sobre el antiguo problema de cómo se forma la red canalicular biliar tubular en el hígado embrionario", resume Marino Zerial, que supervisó el estudio. "Estamos muy entusiasmados con estos hallazgos porque los mamparos apicales pueden ser la clave para entender las disfunciones hepáticas como la colestasis. Las alteraciones estructurales del tejido hepático en pacientes humanos son notablemente similares a las causadas por la pérdida de los mamparos. Ahora sabemos dónde mirar para interpretar la progresión de las enfermedades hepáticas, un requisito previo para desarrollar nuevas estrategias terapéuticas."
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.
Publicación original
Lenka Belicova, Urska Repnik, Julien Delpierre, Elzbieta Gralinska, Sarah Seifert, José Ignacio Valenzuela, Hernán Andrés Morales-Navarrete, Christian Franke, Helin Räägel, Evgeniya Shcherbinina, Tatiana Prikazchikova, Victor Koteliansky, Martin Vingron, Yannis Kalaidzidis, Timofei Zatsepin and Marino Zerial; "Anisotropic expansion of hepatocyte lumina enforced by apical bulkheads"; J Cell Biol (2021) 220 (10): e202103003
Más noticias del departamento ciencias
Reciba la industria de las ciencias biológicas en su bandeja de entrada
No se pierda nada a partir de ahora: Nuestro boletín electrónico de biotecnología, productos farmacéuticos y ciencias de la vida le pone al día todos los martes y jueves. Las últimas noticias del sector, los productos más destacados y las innovaciones, de forma compacta y fácil de entender en su bandeja de entrada. Investigado por nosotros para que usted no tenga que hacerlo.
