Memoria celular: cómo las células se mueven con astucia por el cuerpo
Durante la cicatrización de heridas, la defensa contra infecciones o la propagación del cáncer, las células migran por el cuerpo. A menudo tienen que pasar por espacios estrechos. Los investigadores han descubierto que las células tienen una especie de memoria. Recuerdan cómo atravesaron esos espacios estrechos en el pasado y, por tanto, pueden moverse rápida y hábilmente a través de un tejido estructuralmente rico.
Nuestro cuerpo está formado por un gran número de células. La mayoría de ellas, como las células de la piel, permanecen en su sitio durante toda la vida. Pero hay excepciones: las células embrionarias, las de defensa o las que intervienen en la cicatrización de heridas se desplazan por el cuerpo. Las células tumorales también pueden hacerlo. Abandonan su lugar de origen y forman metástasis en otras regiones. Para ir de un lugar a otro, las células tienen que colarse por estrechos huecos en el tejido, a menudo más pequeños que ellas mismas. Para ello tienen que deformarse, lo que cuesta energía y tiempo.
El Prof. Dr. David Brückner, del Biozentrum de la Universidad de Basilea, junto con investigadores dirigidos por el Prof. Dr. Sylvain Gabriele, de la Universidad de Mons (Bélgica), ha descubierto que estas células migratorias tienen una especie de memoria mecánica. Las células memorizan la forma que han adoptado al pasar por una constricción. Esto significa que no tienen que adaptar su forma cada vez y pueden desplazarse por estructuras tisulares estrechas con mayor rapidez y eficacia.
En su estudio publicado en "Nature Physics", los investigadores ofrecen una visión del mecanismo biofísico subyacente a este comportamiento. Como físico teórico, Brückner aportó el modelo matemático que describe la dinámica de las células migratorias.
Las células cambian de forma
Los investigadores observaron el comportamiento de células individuales en microestructuras especialmente construidas en un chip de plástico: Dos minúsculos huecos cuadrados conectados a un canal finísimo que imita los estrechos espacios del tejido. "Las propias células se mueven en estas estructuras con ayuda de protuberancias, es decir, brazos microscópicos", explica Brückner. "Las células cancerosas son especialmente móviles, se mueven de un lado a otro todo el tiempo". Las células alternan entre dos formas diferentes: una forma alargada plana y una forma esférica compacta.
Cuando la célula entra en el túnel, los bracitos se mueven unas veces en una dirección y otras en la otra. Al principio, prueba en ambas direcciones y se estira. Cuanto más tiempo permanezca en el estrecho canal, más probable es que cambie a la forma compacta. "Allí sólo tiene un brazo direccional, que arrastra al resto de la célula tras de sí como un saco", explica Yohalie Kalukula, de la Universidad de Mons, primera autora del estudio. "Por tanto, la célula utiliza su fuerza para moverse en una dirección concreta".
Las células conservan su forma compacta incluso después de la constricción
Sorprendentemente, la mayoría de las células que han estado constreñidas durante mucho tiempo conservan su forma compacta incluso después de salir del túnel. Esto significa que ya están preparadas para el siguiente obstáculo: "Al parecer, la célula se da cuenta de que ya ha superado una constricción y probablemente le queden más por delante. Por eso se mantiene compacta", explica Kalukula. "En una pequeña proporción de casos, sin embargo, vuelve a su forma alargada. Probablemente no sea ventajoso en el tejido ser siempre compacto y moverse en una dirección, porque entonces se llega a menudo a un callejón sin salida y se queda atascado".
La memoria de forma se basa en la remodelación de los andamiajes celulares
Los investigadores también descubrieron que la memoria mecánica se basa en cambios en el citoesqueleto, más concretamente en el llamado andamiaje de actina. Éste determina la forma de la célula y le confiere estabilidad. La célula refuerza su andamiaje de actina cuando pasa largos periodos de tiempo en espacios estrechos. Se vuelve más grueso y estable y le permite mantener su forma compacta, aunque ya haya salido del espacio confinado. "Sin embargo, la remodelación del andamiaje de actina lleva cierto tiempo y esto crea este efecto memoria", afirma Brückner.
Los hallazgos del grupo indican que las células pueden navegar mejor por entornos complejos si adaptan su forma a las condiciones respectivas. Esto podría ser beneficioso para la cicatrización de heridas o la lucha contra las infecciones. Sin embargo, esta capacidad también tiene un inconveniente: podría ayudar a las células tumorales a propagarse más rápidamente por el organismo.
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