Las células se comunican cambiando su entorno

Para abastecer nuestros órganos y tejidos, las células necesitan detectar y responder constantemente a los estímulos mecánicos de su entorno. En general, las células que componen nuestro organismo están inmersas en una matriz extracelular (MEC), un biopolímero hecho de proteínas y glicoproteínas – como el colágeno o la fibrina. Esta MEC proporciona a las células una forma de interactuar con otras células, obtener nutrientes, eliminar residuos y, finalmente, formar tejidos integrales y funcionales.

Cuando las células se mueven, dividen o diferencian, la MEC juega un papel importante en la función celular, por lo que es vital entender con detalle las interacciones célula-matriz. Sin embargo, se desconocen muchos detalles sobre cómo las propias células afectan a la mecánica de esta matriz circundante. No solo eso, sino que los cambios en la MEC desencadenados por las células también pueden propagarse, afectando a sus células vecinas.

Contracción celular causando un gradiente de rigidez en una matriz extracelular 3D. En azul, célula MDA-MB-231. En verde, matriz de colágeno.

Durante su estancia de investigación en el laboratorio de mecanobiología de Roger Kamm en el MIT en el periodo 2015-2017, el investigador postdoctoral del IBEC Andrea Malandrino estuvo involucrado en el desarrollo de un método, llamado Microscopía de Inferencia de Estrés no Lineal (NSIM, del inglés Nonlinear Stress Inference Microscopy), que revela en 3D las tensiones mecánicas que las células causan a la MEC basándose en la medición local de su rigidez.

“Hemos observado que la contracción de las células causa el endurecimiento local de la MEC”, dice Andrea. “Además, estos cambios locales en la rigided se transmiten recorriendo distancias que van más allá del área de la célula original. Esto sugiere un mecanismo concreto a través del cual las células pueden controlar su microambiente y comunicarse mecánicamente entre sí, lo que podría explicar fenómenos como la durotaxis, un tipo de migración celular”.

La comprensión de este mecanismo podría conducir a esclarecer fenómenos como el endurecimiento de los tejidos tumorales o las enfermedades fibróticas.

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Yu Long Han, Pierre Ronceray, Guoqiang Xu, Andrea Malandrino, Roger Kamm, Martin Lenz, Chase P. Broedersz and Ming Guo (2018). Cell contraction induces long-ranged stress stiffening in the extracellular matrix. PNAS, publicación en línea previa a la publicación impresa.

Imagen:Contracción celular causando un gradiente de rigidez en una matriz extracelular 3D. En azul, célula MDA-MB-231. En verde, matriz de colágeno.