Cómo sienten las células la curvatura
Los científicos descubren un mecanismo que permite a las células percibir la curvatura del tejido que las rodea
Las células del cuerpo no pueden ver, pero sí sentir su entorno y su propia forma. Científicos de la Universidad de Mons y del Instituto de Ciencia y Tecnología (IST) de Austria han demostrado, mediante experimentos y teoría, que las células pueden percibir la curvatura del tejido que las rodea y que esto influye en su funcionamiento interno.
Curvatura de las células en los intestinos. El tejido curvado de las paredes del intestino maximiza la superficie para la absorción de nutrientes.
shutterstock / IST Austria
Las superficies curvas se encuentran en todos los tejidos biológicos. Por ejemplo, proporcionan la mayor superficie necesaria para la absorción de nutrientes en el intestino o para el intercambio de gases en los pulmones. Cada vez hay más pruebas de que las células son capaces de percibir si se encuentran en entornos planos o curvos. La curvatura tridimensional puede influir en muchos procesos, como el movimiento de las células, el desarrollo de células madre e incluso la progresión de enfermedades. Sin embargo, los mecanismos subyacentes por los que las células perciben la curvatura y cómo ésta acaba dictando su comportamiento están menos claros.
Ahora, un estudio publicado en Nature Physics y dirigido por la estudiante de doctorado Marine Luciano y el profesor Sylvain Gabriele, de la Universidad de Mons (Bélgica), en colaboración con el postdoctorado Shi-Lei Xue y el profesor Edouard Hannezo, del IST de Austria, ha revelado algunos hallazgos nuevos. Los investigadores encontraron los mecanismos que regulan el comportamiento de las células en función del cambio de la curvatura del entorno.
El equipo de Gabriele reprodujo de forma muy controlada los patrones de plegado observados en los tejidos vivos desarrollando un método para cultivar células en superficies curvas utilizando hidrogeles blandos, es decir, geles formados por moléculas largas que atrapan agua entre ellas. Esto era importante porque es muy difícil observar claramente los efectos de la curvatura en los tejidos vivos complejos. Tienen muchos bucles de retroalimentación en función de su propia forma, lo que hace difícil distinguir la causa y el efecto. Estas superficies especialmente construidas tienen valles y montañas con tamaños de una centésima a una décima de milímetro. Los experimentos demostraron que las células cultivadas en estas superficies tienden a dispersarse en las montañas y a reunirse en los valles.
En el IST de Austria, Xue y Hannezo desarrollaron un modelo teórico clave que explica la distribución experimental de las células en las superficies. Utilizaron el sencillo principio físico de la minimización de la energía. Su modelo celular está inspirado en la física de la espuma y permitió comprender cómo la curvatura gobierna la distribución de las células en la superficie y, por tanto, también su forma y densidad en una zona. Ya se sabía que las células podían percibir la densidad de otras células a su alrededor y que esto rige su maquinaria bioquímica. Por lo tanto, productos bioquímicos como las proteínas asociadas al sí (YAP) -marcadores clave de las células madre- están influenciados por la curvatura a través de la detección de la densidad.
Este estudio identifica cómo la detección de la curvatura influye en múltiples vías del desarrollo celular. Este tipo de estudio interdisciplinar, que incorpora la química física, la biología celular y la física teórica, vuelve a arrojar luz sobre un mecanismo celular poco conocido hasta ahora.
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