Un estudio internacional liderado por Jody Rosenblatt de The Crick Institute y el King's College de Londres, con la participación de Carlos Pardo-Pastor, del Laboratorio de Fisiología Molecular del Departamento de Medicina y Ciencias de la Vida de la UPF, identifica un nuevo mecanismo eléctrico que destina células energéticamente deficientes hacia la muerte controlada por extrusión. Un hallazgo que podría ayudar a explicar el aumento de la incidencia tumoral asociado a la mala alimentación.
Órganos de nuestro cuerpo como los intestinos, pulmones o piel están recubiertos por una capa constituida por millones de células interconectadas que separan el interior de nuestro cuerpo del mundo exterior. Estas capas, llamadas epitelios, controlan procesos esenciales para la vida como el intercambio de gases, para la respiración o la absorción de nutrientes, mientras que evitan la entrada de agentes nocivos como microorganismos o contaminantes.
Con el fin de asegurar estas funciones de barrera y de intercambio selectivos, las células de las capas epiteliales se renuevan constantemente. En algunos casos, como en el del intestino, lo hacen a ritmos sorprendentes que conducen a un recambio total –de miles de millones de células– en 3-5 días.
Para mantener el equilibrio en los epitelios del cuerpo, las células utilizan un método de muerte controlada llamado extrusión, que es común desde las esponjas marinas hasta los humanos. Así, cuando un epitelio está demasiado comprimido, las células sobrantes son expulsadas y mueren.
Repolarizar o morir
Hasta ahora se sabía que la extrusión se activaba por fuerzas mecánicas derivadas de la acumulación de células en la capa epitelial. Pero lo que hacía que una célula muriera y las de su lado sobrevivieran continuaba siendo un misterio. Ahora, el estudio publicado en Nature explica cómo las fuerzas mecánicas activan una corriente eléctrica de entrada de sodio que despolariza la membrana.
"La acumulación provoca la apertura de los canales de sodio del epitelio, lo que conlleva la entrada de sales y la despolarización de las células", explica Rosenblatt, que ha liderado la investigación. "Las células fuertes pueden bombear el sodio hacia afuera, que se repolariza. Pero las débiles, que no tienen suficiente energía, no pueden hacerlo. Utilizan un "último suspiro" de energía para activar una corriente que hace que el agua salga de las células. Así pierden volumen y facilitan la extrusión".
"Este canal de sodio actúa como un sensor, y expone las células con menos energía y las selecciona para su muerte. Este mecanismo proporciona al epitelio un sistema de vigilancia constante para detectar rápidamente las células débiles y eliminarlas. Es como un control de calidad eléctrico, que mantiene los tejidos robustos y funcionales", añade Saranne Mitchell, del King's College de Londres.
“Considero especialmente satisfactorio ver que los mecanismos básicos que aprendemos en primero de carrera –y que ahora explico en mis clases– continúan sirviendo para hacer nuevos descubrimientos”, comenta Carlos Pardo-Pastor, investigador postdoctoral en el Laboratorio de Fisiología Molecular de la UPF. Y añade, “un día repetía por enésima vez el estribillo cuando me vino la idea de que las células con poco ATP –poca energía– tendrían dificultades para mantener el potencial de membrana, y que esto debería hacer más fácil que se disparara el circuito eléctrico que lleva a la extrusión”.
Más allá de tener o no energía
La extrusión es el principal mecanismo de muerte celular controlada, para que crezcan células nuevas y no se acumulen las antiguas y defectuosas. Al igual que ocurre en los tumores, cuando la extrusión no funciona, se acumulan células.
“Descubrir que las células con deficiencias energéticas se extruden más fácilmente nos hace pensar en el papel que puede jugar este mecanismo en enfermedades con alteraciones metabólicas”, destaca Jody Rosenblatt, descubridora del proceso de extrusión que lleva tiempo estudiando la alteración del epitelio pulmonar en el asma.
"Ver que la extrusión se dispara en células con bajos niveles energéticos nos lleva a preguntarnos si la ingesta calórica excesiva podría estar anulando este sensor de ‘baja energía’ y dificultar la eliminación de células defectuosas", reflexiona Pardo-Pastor. "Si así fuera, las dietas hipercalóricas podrían estar promoviendo el cáncer a base de interferir con este mecanismo de muerte celular".
Más allá de los procesos tumorales, este hallazgo “podría ayudar a explicar cómo la privación de energía en accidentes vasculares puede generar una extrusión excesiva que acaba dañando órganos”, remarca Pardo-Pastor.
Imagen: Fotogramas de un experimento de microscopia vive que muestran la progresiva despolarización (aumento de la señal verde) en una célula que acaba extrudida (foto derecha). Crédito: Carlos Pardo-Pastor.
Estudio de referencia: Mitchell, S.J., Pardo-Pastor, C., Tchoumakova, A., Zangle, T.A., Rosenblatt, J., 2025. Energy deficiency selects crowded live epithelial cells for extrusion. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-025-09514-w
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