{"id":86111,"date":"2021-07-14T12:04:01","date_gmt":"2021-07-14T10:04:01","guid":{"rendered":"https:\/\/ibecbarcelona.eu\/?p=86111"},"modified":"2021-07-14T12:25:04","modified_gmt":"2021-07-14T10:25:04","slug":"el-tira-y-afloja-celular-clave-en-la-respuesta-del-organismo-en-procesos-como-el-cancer","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ibecbarcelona.eu\/es\/el-tira-y-afloja-celular-clave-en-la-respuesta-del-organismo-en-procesos-como-el-cancer\/","title":{"rendered":"El tira y afloja celular, clave en la respuesta del organismo en procesos como el c\u00e1ncer"},"content":{"rendered":"

Desde las cuerdas vocales que producen nuestra voz, a los latidos del coraz\u00f3n, l<\/span>as c\u00e9lulas de nuestro cuerpo est\u00e1n constantemente sometidas a fuerzas mec\u00e1nicas<\/span>\u00a0<\/span>que cambian constantemente<\/span>\u00a0<\/span>s<\/span>u respuesta a estos est\u00edmulos<\/span>,<\/span>\u00a0regula<\/span>n<\/span>do<\/span>\u00a0procesos esenciales, tanto en individuos sanos<\/span>,<\/span>\u00a0como en condiciones de enfermedad<\/span>\u00a0como el c\u00e1ncer<\/span>.\u00a0<\/span>Sin embargo, y\u00a0<\/span>pes<\/span>e<\/span>\u00a0<\/span>a\u00a0<\/span>su importancia,\u00a0<\/span>seguimos\u00a0<\/span>desconociendo en gran medida<\/span>\u00a0c\u00f3mo las c\u00e9lulas perciben y responden a\u00a0<\/span>estas\u00a0<\/span>fuerzas.<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

\"\"
Imagen 1:Isaac Almendros y Pere Roca-Cusachs\u00a0(de izquierda a derecha), l\u00edderes de la investigaci\u00f3n.<\/figcaption><\/figure>\n

Ahora, un equipo internacional\u00a0<\/span>co<\/span>liderado<\/span>\u00a0por los investigadores Pere Roca-<\/span>Cusachs<\/span>, del\u00a0<\/span>Instituto de Bioingenier\u00eda de Catalu\u00f1a (IBEC)<\/span>, e Isaac Almendros,\u00a0<\/span>investigador del CIBER de Enfermedades Respiratorias (CIBERES) y\u00a0<\/span>del IDI<\/span>B<\/span>A<\/span>P<\/span>S, ambos profesores de la\u00a0<\/span>F<\/span>acultad de\u00a0<\/span>M<\/span>edicina\u00a0<\/span>y Ciencia<\/span>s<\/span>\u00a0de la Salud\u00a0<\/span>de la\u00a0<\/span>U<\/span>niversi<\/span>d<\/span>ad de\u00a0<\/span>B<\/span>arcelona<\/span>, acaba de demostrar que lo que determina la sensibilidad mec\u00e1nica en las c\u00e9lulas es\u00a0<\/span>el ritmo<\/span> de aplicaci\u00f3n de la fuerza, es decir, cuan r\u00e1pido esa fuerza se aplica. El trabajo se ha publicado en la prestigiosa revista <\/span><\/span>Nature<\/span>\u00a0<\/span>Communications<\/span><\/span>\u00a0y demuestra<\/span>,<\/span>\u00a0por primera vez\u00a0<\/span><\/span>in vivo<\/span><\/span>,<\/span>\u00a0las predicciones del modelo\u00a0<\/span>conocido como \u201cmolecular\u00a0<\/span>clutch<\/span>\u201d, o \u201cembrague molecular<\/span>\u201d<\/span>.<\/span><\/span>\u00a0<\/span>
\n<\/span>Estos resultados<\/span>\u00a0ayudar\u00e1n<\/span>,<\/span>\u00a0<\/span>por ejemplo,\u00a0<\/span>a entender mejor c\u00f3mo<\/span>\u00a0prolifera\u00a0<\/span>un tumor<\/span>\u00a0canceroso<\/span>,<\/span>\u00a0pero\u00a0<\/span>tambi\u00e9n a<\/span>\u00a0comprender como responde<\/span>\u00a0el\u00a0<\/span>coraz\u00f3n,<\/span>\u00a0las<\/span>\u00a0cuerdas vocales o\u00a0<\/span>el\u00a0<\/span>sistema respiratorio<\/span>\u00a0a la constante variaci\u00f3n de fuerzas a la que se exponen continuamente.\u00a0<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Un constante \u201ctira y afloja\u201d celular<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/strong><\/h2>\n

Los investigadores\u00a0observaron\u00a0que hay\u00a0dos respuestas\u00a0a la fuerza aplicada sobre una c\u00e9lula,\u00a0utilizando\u00a0t\u00e9cnicas punteras como\u00a0la\u00a0microscop\u00eda\u00a0de fuerza at\u00f3mica (AFM) o las llamadas \u201cpinzas \u00f3pticas\u201d.\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Por un lado, el citoesqueleto, el denso entramado\u00a0de fibras\u00a0(principalmente actina), que tiene, entre otras, la\u00a0funci\u00f3n de mantener la forma y estructura de la\u00a0c\u00e9lula,\u00a0se refuerza cuando\u00a0esta\u00a0es sometida a\u00a0una\u00a0fuerza\u00a0a un ritmo moderado.\u00a0En este contexto,\u00a0la c\u00e9lula es capaz de sentir y responder a la\u00a0fuerza mec\u00e1nica, y el\u00a0refuerzo del citoesqueleto lleva a un endurecimiento de la c\u00e9lula, y\u00a0a la localizaci\u00f3n de\u00a0la prote\u00edna YAP en el n\u00facleo.\u00a0Cuando esto ocurre, la prote\u00edna YAP controla y activa\u00a0genes relacionados con el desarrollo del c\u00e1ncer.\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Por otro lado,\u00a0si\u00a0el ritmo de aplicaci\u00f3n de fuerza\u00a0sigue\u00a0aumentando\u00a0por encima de un determinado valor,\u00a0se produce un efecto contrario\u00a0y la c\u00e9lula deja de percibir las fuerzas mec\u00e1nicas. Es decir, en vez de que\u00a0el citoesqueleto y la c\u00e9lula\u00a0sigan\u00a0aumentando su rigidez,\u00a0hay\u00a0una\u00a0ruptura parcial del citoesqueleto que lleva a un ablandamiento de la c\u00e9lula.\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Como quien estira y encoje un chicle, hemos sometido las c\u00e9lulas a diferentes\u00a0<\/span>fuerzas de<\/span>\u00a0forma controlada y precisa, y hemos visto que\u00a0<\/span>el\u00a0<\/span>\u00a0ritmo<\/span> con el que se aplica la fuerza es crucial para determinar la respuesta celular.<\/span><\/strong><\/p>\n

Ion Andreu (IBEC),\u00a0<\/span>coautor principal<\/span><\/strong> del estudio<\/strong><\/span><\/span><\/p>\n<\/blockquote>\n

Un modelo corroborado con experimentos\u00a0<\/em><\/span><\/span>in vivo<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/em><\/strong><\/h2>\n

Para\u00a0<\/span>entender c\u00f3mo se relacionan los efectos de refuerzo y ablandamiento del citoesqueleto, los investigadores desarrolla<\/span>ron<\/span>\u00a0un modelo computacional<\/span>\u00a0que<\/span>\u00a0considera\u00a0<\/span>el efecto de\u00a0<\/span>la aplicaci\u00f3n progresiva\u00a0<\/span>de\u00a0<\/span>fuerza sobre\u00a0<\/span>el\u00a0<\/span>citoesqueleto<\/span>\u00a0y los \u201cenganches\u201d<\/span>\u00a0<\/span>(<\/span>prote\u00ednas que participan en la uni\u00f3n de la c\u00e9lula al sustrato, como la\u00a0<\/span>talina<\/span>\u00a0y la integrina<\/span>).<\/span>\u00a0<\/span>Estos \u201cenganches\u201d son de alguna forma an\u00e1logos\u00a0<\/span>al efecto que tiene un embrague de coche de ajustar la conexi\u00f3n mec\u00e1nica entre el motor y las ruedas, y por ello el modelo se denomi<\/span>na \u201cembrague molecular\u201d.\u00a0<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

\"\"
Imagen 2.Pulm\u00f3n de rata respondiendo a la ventilaci\u00f3n con tinci\u00f3n de la prote\u00edna\u202fYAP.<\/figcaption><\/figure>\n

Posteriormente<\/span>, los cient\u00edficos\u00a0<\/span>realiza<\/span>ron<\/span>\u00a0experimentos con\u00a0<\/span>rat<\/span>a<\/span>s<\/span>\u00a0de laboratorio<\/span>\u00a0p<\/span>ara comprobar que los resultados observados en c\u00e9lulas individuales tambi\u00e9n ocurren a nivel de \u00f3rganos enteros\u00a0<\/span><\/span>in vivo<\/span>.<\/span><\/span>\u00a0<\/span>Para ello, los investigadores se fijaron en los pulmones<\/span>, que de forma natural experimentan estiramientos mec\u00e1nicos c\u00edclicos durante la respiraci\u00f3n.<\/span>\u00a0Concretamente, se ventilaron a ritmos distintos los dos pulmones<\/span>,\u00a0<\/span>de forma que un<\/span>\u00a0pulm\u00f3n<\/span>\u00a0se llenaba y vaciaba m\u00e1s r\u00e1pido (hiperventilaci\u00f3n) y el otro m\u00e1s\u00a0<\/span>despacio, aunque manteniendo una tasa total de ventilaci\u00f3n normal.\u00a0<\/span><\/span>\u00a0<\/span>
\n<\/span>Tras analizar y comparar<\/span>\u00a0las c\u00e9lulas de ambos pulmones<\/span>,<\/span>\u00a0<\/span>observaron\u00a0<\/span>que\u00a0<\/span>la prote\u00edna YAP aument<\/span>aba<\/span>\u00a0su localizaci\u00f3n nuclear<\/span>\u00a0solamente<\/span>\u00a0en las c\u00e9lulas del pulm\u00f3n sometido a una hiperventilaci\u00f3n.\u00a0<\/strong><\/span><\/span>Ese aumento de YAP\u00a0<\/span>en muestras vivas<\/span>,<\/span>\u00a0causado por el \u201ctira y afloja celular\u201d,\u00a0<\/span>era an\u00e1logo al que se encuentra en tumores cancer\u00edgenos en proliferaci\u00f3n.<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/strong><\/p>\n

Nuestros resultados demuestran, a nivel de \u00f3rgano, el papel del ritmo de aplicaci\u00f3n de la fuerza en\u00a0\u00a0la transducci\u00f3n de la se\u00f1al mec\u00e1nica inducida por ventilaci\u00f3n en los pulmones.<\/span><\/strong><\/p>\n

Bryan Falcones (IBEC-UB),\u00a0coautor principal\u00a0del estudio<\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n

E<\/span>l<\/span>\u00a0trabajo describe un mecanismo por el cual las c\u00e9lulas responden no solamente a fuerzas directas,\u00a0<\/span>sino<\/span>\u00a0tambi\u00e9n a otros est\u00edmulos mec\u00e1nicos pasivos<\/span>,<\/span>\u00a0como la rigidez del sustrato en que se encuentran. Los resultados abren la puerta a entender como fen\u00f3menos\u00a0<\/span><\/span>a priori<\/span><\/span>\u00a0opuestos, como el refuerzo y el ablandamiento del citoesqueleto, pueden ir de la mano para controlar la mec\u00e1nica de la c\u00e9lula y responder espec\u00edficamente a diferentes situaciones.<\/span>\u00a0<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

\n
\n

Art\u00edculo de referencia:\u00a0<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/strong><\/p>\n

Ion Andreu, Bryan\u00a0Falcones, Sebastian Hurst,\u00a0Nimesh\u00a0Chahare,\u00a0Xarxa\u00a0Quiroga, Anabel-Lise Le Roux,\u00a0Zanetta\u00a0Kechagia, Amy E. M. Beedle, Alberto\u00a0El\u00f3segui-Artola, Xavier Trepat, Ramon\u00a0Farr\u00e9, Timo Betz, Isaac Almendros & Pere Roca-Cusachs.\u00a0<\/span>The force loading rate drives cell\u00a0mechanosensing\u00a0through both reinforcement and\u00a0cytoskeletal softening<\/strong>.<\/strong> Nature Communications, 2021.<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Investigadores liderados por Pere Roca-Cusachs en el Instituto de Bioingenier\u00eda de Catalu\u00f1a (IBEC) descubren como la din\u00e1mica de fuerzas afecta a c\u00e9lulas, y a los tejidos vivos. 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