El tira y afloja celular, clave en la respuesta del organismo en procesos como el cáncer
Desde las cuerdas vocales que producen nuestra voz hasta los latidos del corazón, las células de nuestro cuerpo están sometidas a fuerzas mecánicas que cambian constantemente la respuesta celular, lo que permite regular procesos esenciales tanto en individuos sanos como en condiciones de enfermedad como el cáncer. No obstante, y pese a su importancia, seguimos desconociendo en gran medida cómo las células perciben y responden a esas fuerzas.
Desde las cuerdas vocales que producen nuestra voz hasta los latidos del corazón, las células de nuestro cuerpo están sometidas a fuerzas mecánicas que cambian constantemente la respuesta celular, lo que permite regular procesos esenciales tanto en individuos sanos como en condiciones de enfermedad como el cáncer. No obstante, y pese a su importancia, seguimos desconociendo en gran medida cómo las células perciben y responden a esas fuerzas.
Ahora, un equipo internacional ha demostrado que lo que determina la sensibilidad mecánica en las células es el ritmo de aplicación de la fuerza, es decir, con qué rapidez se aplica. Han coliderado esta investigación los profesores de la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud de la UB Pere Roca-Cusachs, experto del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología de la UB (IN2UB), e Isaac Almendros, experto del IDIBAPS e investigador del CIBER de Enfermedades Respiratorias (CIBERES). Los resultados, publicados en Nature Communications, demuestran, por primera vez in vivo, las predicciones del modelo conocido como embrague molecular (molecular clutch).
Estos resultados ayudarán a entender mejor, por ejemplo, cómo prolifera un tumor canceroso o cómo responden el corazón, las cuerdas vocales o el sistema respiratorio a la variación de fuerzas a que se exponen continuamente.
Un constante tira y afloja celular
Gracias a la utilización de técnicas punteras como la microscopia de fuerza atómica (AFM) o las pinzas ópticas, los investigadores han observado que hay dos respuestas a la fuerza aplicada sobre una célula.
Por una parte, el denso entramado de fibras del citoesqueleto se refuerza cuando es sometido a una fuerza a ritmo moderado. En ese contexto, la célula es capaz de sentir la fuerza mecánica y responder a ella. Además, el refuerzo del citoesqueleto lleva a un endurecimiento de la célula y a la localización de la proteína YAP en el núcleo. Cuando eso sucede, la proteína YAP controla y activa genes relacionados con el desarrollo del cáncer.
Por otro lado, si el ritmo de aplicación de fuerza va aumentando por encima de un determinado valor, se produce el efecto contrario y la célula deja de percibir las fuerzas mecánicas. Es decir, en lugar de que la rigidez del citoesqueleto y la célula continúe aumentando, se produce una ruptura parcial del citoesqueleto que lleva a un reblandecimiento de la célula.
Artículo de referencia:
I. Andreu, B. Falcones, S. Hurst, N. Chahare, X. Quiroga, A. Le Roux, Z. Kechagia, A. E. M. Beedle, A. Elósegui-Artola, X. Trepat, R. Farré, T. Betz, I. Almendros y P. Roca-Cusachs. «The force loading rate drives cell mechanosensing through both reinforcement and cytoskeletal softening». Nature Communications, 2021. Doi: https://doi.org/10.1038/s41467-021-24383-3