Memória celular: como as células se movem de forma inteligente pelo corpo
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Durante a cicatrização de feridas, a defesa contra infecções ou quando o cancro se espalha, as células migram através do corpo. Ao fazê-lo, têm muitas vezes de se espremer através de espaços estreitos. Os investigadores descobriram agora que as células têm uma espécie de memória. Lembram-se de como passaram por esses espaços estreitos no passado e podem, por isso, mover-se rápida e habilmente através de tecidos estruturalmente ricos.
O nosso corpo é constituído por um grande número de células. A maior parte delas, como as células da pele, permanecem no seu lugar durante toda a vida. Mas há excepções: as células embrionárias, as células de defesa ou as células envolvidas na cicatrização de feridas deslocam-se pelo corpo. As células tumorais também são capazes de o fazer. Deixam o seu local de origem e formam metástases noutras regiões. Para passar de um local para o outro, as células têm de se espremer através de fendas estreitas no tecido - muitas vezes mais pequenas do que elas próprias. Para isso, têm de se deformar, o que custa energia e tempo.
O Prof. Dr. David Brückner, do Biozentrum da Universidade de Basileia, juntamente com investigadores liderados pelo Prof. Dr. Sylvain Gabriele, da Universidade de Mons, na Bélgica, descobriu que essas células migratórias têm uma espécie de memória mecânica. As células memorizam a forma que assumiram ao passar por uma constrição. Isto significa que não têm de adaptar a sua forma de cada vez e podem deslocar-se mais rápida e eficazmente através de estruturas tecidulares estreitas.
No seu estudo publicado na revista "Nature Physics", os investigadores fornecem uma visão do mecanismo biofísico subjacente a este comportamento. Como físico teórico, Brückner forneceu o modelo matemático que descreve a dinâmica das células em migração.
As células mudam de forma
Os investigadores observaram o comportamento de células individuais em microestruturas especialmente construídas num chip de plástico: Duas pequenas reentrâncias quadradas ligadas a um canal muito fino que imita os espaços estreitos do tecido. "As próprias células movem-se nestas estruturas com a ajuda de saliências, ou seja, braços microscópicos", explica Brückner. "As células cancerosas são particularmente móveis, movem-se de um lado para o outro a toda a hora". As células alternam entre duas formas diferentes: uma forma plana e alongada e uma forma compacta e esférica.
Quando a célula entra no túnel, os pequenos braços movem-se ora numa direção, ora na outra. Inicialmente, experimenta as duas direcções e estica-se. Quanto mais tempo permanecer no canal estreito, maior é a probabilidade de mudar para a forma compacta. "Aí só tem um braço direcional, que puxa o resto da célula atrás de si como um saco", diz Yohalie Kalukula, da Universidade de Mons, primeira autora do estudo. "Assim, a célula utiliza a sua força para se deslocar numa direção específica".
As células mantêm a sua forma compacta mesmo após a constrição
Surpreendentemente, a maior parte das células que foram constrangidas durante muito tempo mantêm a sua forma compacta mesmo depois de saírem do túnel. Isto significa que já estão preparadas para o próximo obstáculo: "Aparentemente, a célula apercebe-se de que já passou por uma constrição e que provavelmente tem mais à sua frente. É por isso que se mantém compacta", diz Kalukula. "No entanto, numa pequena percentagem de casos, volta a assumir a sua forma alongada. Provavelmente, não é vantajoso para o tecido ser sempre compacto e mover-se numa só direção, porque, nesse caso, chega-se frequentemente a um beco sem saída e fica-se preso."
A memória de forma baseia-se na remodelação dos suportes celulares
Como os investigadores descobriram, a memória mecânica baseia-se em alterações no citoesqueleto, mais precisamente na chamada estrutura de actina. Este determina a forma da célula e confere-lhe estabilidade. A célula reforça o seu andaime de actina quando passa longos períodos de tempo em espaços estreitos. Torna-se mais espessa e mais estável e permite-lhe manter a sua forma compacta, mesmo que já tenha saído do espaço confinado. "No entanto, a remodelação da estrutura de actina leva algum tempo e isso cria este efeito de memória", diz Brückner.
As descobertas do grupo indicam que as células podem navegar melhor em ambientes complexos se adaptarem a sua forma às respectivas condições. Isto pode ser benéfico para a cicatrização de feridas ou para o combate a infecções. No entanto, esta capacidade também tem um lado negativo: pode ajudar as células tumorais a espalharem-se mais rapidamente no corpo.
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