El modo ‘Off-road’ permite que las células móviles se muevan libremente
Ilustración de un leucocito que migra sin fuerza de acoplamiento transmembrana en un camino liso y lleno de baches (citoplasma en gris, núcleo en azul, citoesqueleto de actina en rojo). El flujo retrógrado de actina se muestra mediante flechas rojas en el panel izquierdo: en ambos casos, se genera un flujo retrógrado rápido desde el frente de la celda hacia atrás. Sin embargo, el flujo solo genera la fuerza necesaria que empuja el canal cuando hay baches, y la celda puede avanzar (panel derecho, abajo). Crédito: Anne Reversat
Los leucocitos salen instantáneamente de los vasos sanguíneos al sitio de la inflamación después de una lesión. Del mismo modo, las células cancerosas, que pueden originarse en cualquier tejido u órgano, también pueden diseminarse y reproducirse lejos de su lugar de origen. El resultado: una metástasis.
Por lo general, cada célula dentro del organismo se une a su entorno a través de receptores de adhesión específicos que están presentes en su membrana plasmática. Como «pegamento» universal entre las células y su entorno, estos receptores de adhesión, o integrinas, estabilizan una célula si necesita permanecer inmóvil o sirven como anclas cuando la célula trepa por el tejido. Pero, ¿cómo pueden ciertos tipos de células, como los glóbulos blancos, moverse con flexibilidad a través de diferentes tejidos, incluso si estos tejidos están compuestos de moléculas muy distintas que no necesariamente coinciden con los receptores de adhesión?
Moviéndose con y sin un » pegamento»
El misterio ha sido resuelto en un estudio reciente publicado en Nature por el grupo de Michael Sixt en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (IST Austria) y colaboradores de Francia. Combinando experimentos con modelos físicos, los científicos describen un nuevo mecanismo de locomoción celular que no requiere la unión al entorno extracelular. En cambio, las células utilizan la geometría del entorno para impulsarse.
En sus experimentos, los biólogos utilizaron diferentes tipos de leucocitos de los que eliminaron genéticamente la función de las integrinas para interrumpir la unión entre las células y sus ambiente extracelular. Si bien las integrinas son esenciales para la supervivencia y el movimiento de casi todos los tipos de células, los científicos de IST Austria habían descubierto en un estudio anterior que los leucocitos pueden moverse y sobrevivir sin integrinas. Lo mismo resultó ser cierto para algunas células cancerosas.
Un leucocito migra en un canal de microfluidos sin ninguna fuerza de acoplamiento transmembrana. Cuando el camino presenta numerosos baches, la celda se mueve rápido (lado izquierdo), pero cuando los baches están demasiado separados o la pista es suave, la celda corre en el lugar (lado derecho). Crédito: IST Austria – Sixt group
¡Tierras heladas por delante!
Para analizar el mecanismo de locomoción que permite a las células migrar en ausencia de adhesión, los científicos se centraron en la geometría del entorno en lugar de su estructura molecular. composición. Diseñaron diminutos canales «microfluídicos» del tamaño de una célula con diferentes geometrías de pared: desde completamente lisas hasta ásperas o dentadas en textura. Luego dejaron que las células migraran a través de estos canales para observar que las células privadas de integrina no podían avanzar cuando las paredes eran lisas y paralelas.
«Las células estaban ‘corriendo en el lugar’ como si la llanta de un automóvil girara en terrenos helados», dice Anne Reversat, primera autora del estudio y ex postdoctorado de IST Austria, que ahora está investigando en la Universidad de Liverpool. «Sin embargo, cuando las paredes estaban texturizadas con protuberancias, las células podían migrar de manera eficiente sin integrinas. Las células que aún portaban sus integrinas podían migrar por igual tanto en canales lisos como de textura rugosa».
El agarre correcto para ir a todas partes
Al observar más de cerca experimental y teóricamente la biomecánica de dicho movimiento celular «fuera de la carretera», Reversat et al. descubrió el tema mecánico unificador que subyace en ambos modos de locomoción: la actina, el material de construcción filamentoso del citoesqueleto de la célula, fluye desde el frente de la célula hasta el extremo de la cola. Este flujo retrógrado de actina es la fuerza dentro de la célula que, una vez acoplada al entorno, impulsa el cuerpo celular hacia adelante. El acoplamiento forzado puede ocurrir a través de integrinas que penetran la membrana plasmática y, por lo tanto, conectan la actina intracelular con el sustrato extracelular.
Sin embargo, como descubrieron los científicos, la actina no puede acoplarse únicamente a través de las integrinas; también puede acoplarse sin ningún receptor transmembrana. Reversat dice: «El flujo retrógrado genera fuerzas de cizallamiento intracelulares que empujan contra las paredes del canal cada vez que hay un bache. Si las paredes son paralelas o los bultos están demasiado separados, esto no funciona. Otra forma de ver esto es que el La célula se impulsa a sí misma cambiando su forma con el tiempo. Después de todo, los leucocitos son células ameboides ‘amoibos’ es la palabra griega para ‘cambio’. Como la estructura fina de los tejidos es geométricamente muy compleja, las células ameboides siempre pueden confiar en este modo de locomoción. Esto los hace enormemente adaptables. Esencialmente, pueden ir a todas partes».
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Las integrinas que pierden su impulso de agarre activan las respuestas inmunitarias de las células T Más información: Locomoción celular usando topografía ambiental, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2283-z , www.nature.com/articles/s41586-020-2283-z Información de la revista: Nature
Proporcionada por el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria Cita: El modo ‘Off-road’ permite que las células móviles se muevan libremente (13 de mayo de 2020) consultado el 31 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/2020-05-off-road- mode-enables-mobile-cells.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.