Mecanismos de expansión de la piel inducida por estiramiento mecánico revelados
Estructura de la piel humana. Crédito: Wikipedia
La capacidad de la piel para expandirse por estiramiento mecánico se ha utilizado durante décadas en cirugía plástica y reconstructiva para generar un exceso de piel que se puede utilizar para reparar defectos de nacimiento, tejidos dañados y reconstrucción mamaria después de una mastectomía. Los mecanismos celulares y moleculares por los cuales la piel responde al estiramiento mecánico siguen siendo desconocidos.
Investigadores dirigidos por el Pr. Cdric BlanpainInvestigador WELBIO, director del Laboratorio de Células Madre y Cáncer, Facultad de Medicina, Universit libre de Bruxelles, en colaboración con el Pr. Benjamin D. Simons, de la Universidad de Cambridge, demostró que el estiramiento induce la expansión de la piel a través de la autorrenovación de las células madre epidérmicas y descubrió las vías de señalización responsables de la activación y renovación de las células madre inducidas por el estiramiento en la resolución de una sola célula.
La epidermis de la piel es una barrera esencial que protege a los animales contra las infecciones y la pérdida de agua. Como la piel está expuesta al estrés mecánico, debe resistir y adaptar su tamaño manteniendo sus funciones de barrera. Estas propiedades son utilizadas por los cirujanos plásticos para generar piel adicional para la cirugía reconstructiva. Con este fin, los cirujanos utilizan un «expansor de piel» inflable que insertan debajo de la piel y se inflan, provocando la expansión de la piel superpuesta. Aunque esta técnica se ha utilizado durante décadas en medicina, se sabe muy poco sobre los mecanismos por los cuales la fuerza mecánica del expansor de piel provoca la activación de las células madre de la piel y la producción de un exceso de piel.
En este nuevo estudio publicado en Nature, Mariaceleste Aragona y sus colegas definen la dinámica clonal y los mecanismos moleculares que conducen a la activación de las células madre y la expansión de la piel con resolución unicelular.
Utilizaron tecnología de última generación modelos genéticos de ratón de última generación para estudiar la reacción de las células madre epidérmicas al estiramiento mecánico. Específicamente, realizaron un rastreo del linaje genético que les permitió marcar las células madre, que residen en la parte superior de la jerarquía celular en la piel, y seguir el destino de la progenie de células madre a lo largo del tiempo. Combinaron estos análisis con la secuenciación de una sola célula en colaboración con Pr Thierry VoetKULeuven, que analiza la identidad molecular de cada célula individual y proporciona una resolución profunda de los diferentes estados celulares que acompañaban a la expansión de la piel.
Curiosamente, descubrieron que solo las células madre estaban cambiando su comportamiento y destino celular en respuesta al estiramiento mecánico. «Fue particularmente emocionante observar que no todas las células responden de la misma manera a las perturbaciones mecánicas e identificar por primera vez la firma molecular que caracteriza a estas células madre específicas de la piel estirada», dice Mariaceleste Aragona, primera autora del estudio.
En colaboración con el Pr. Benjamin D Simons, Universidad de Cambridge, desarrollaron un modelo matemático de cómo la piel se expande al estirarse. Durante la expansión de la piel mediada por estiramiento, un aumento transitorio en la división de autorrenovación de las células madre permite que el tejido mantenga su composición y organización celular, mientras expande el grupo de células que mediarán la expansión del tejido. Estos datos demuestran la naturaleza plástica y resistente de las células madre, que es fundamental para permitir que el tejido responda a su entorno y se expanda cuando sea necesario mientras mantiene las funciones vitales de barrera de la piel.
Este estudio disecciona el espacio-temporal mecanismos celulares y moleculares que controlan el comportamiento de las células madre de la piel en respuesta al estiramiento mecánico y delinea paso a paso los componentes moleculares que permiten a las células madre detectar y mediar en la respuesta al estiramiento e inducir la expansión del tejido.
«Estos nuevos hallazgos no solo descubren cómo reacciona la piel a las perturbaciones mecánicas a través de la activación de una población específica de células madre, sino que también revelan los actores moleculares responsables de la mecanotransducción de células madre en un contexto clínicamente relevante. Esperamos que la comprensión de estos nuevos mecanismos se explotarán en el futuro para estimular la expansión del tejido y la cicatrización de heridas», dice Cdric Blanpain, autor principal de Nature p aper
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Mecanismos responsables del crecimiento de los tejidos Más información: Mariaceleste Aragona et al. Mecanismos de expansión de la piel mediada por estiramiento con resolución unicelular, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2555-7 Información de la revista: Nature
Proporcionado por Universit libre de Bruxelles Cita: Mecanismos de expansión de la piel inducida por estiramiento mecánico revelada (30 de julio de 2020) recuperada el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-mechanisms-mechanical-stretch-duced-skin-expansion-revealed.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.