Un equipo de científicos de Singapur y Francia ha revelado el mecanismo subyacente para la formación y el crecimiento de un tipo fundamental de tejido: los tubos epiteliales. Los defectos en la arquitectura de los tubos epiteliales conducen a enfermedades como la colestasis, la aterosclerosis y la enfermedad renal poliquísticaLos resultados de la investigación contribuyen a una comprensión más profunda de los principios que subrayan la formación del tubo epitelial y ofrecen oportunidades para desarrollar mejores terapias para tales enfermedades.
El estudio sugiere que la forma y el tamaño de algunos tipos de tubos epiteliales se rigen por las fuerzas mecánicas que surgen de la interacción de las células con la matriz extracelular de soporte ECM que las rodea. El trabajo y sus hallazgos se publicaron en elperiódico científico Biología celular natural el 15 de febrero de 2016.
La organización de la matriz extracelular guía la morfología de la luz
Todos los órganos principales del cuerpo humano, como los vasos sanguíneos, los pulmones, los riñones, el hígado, el páncreas y el intestino, están formados por una extensa red de tubos. Estos tubos funcionan como tuberías biológicas que transportan y brindan soporte vitallíquidos, gases o macromoléculas de un sitio en el cuerpo a otro. Dependiendo del órgano en el que se forman o la función específica que realizan, los tubos varían mucho en tamaño y forma, y los defectos en su arquitectura tubular se han relacionado conuna serie de enfermedades, como la aterosclerosis y la enfermedad poliquística renal.
Los tubos encierran espacios huecos llamados lúmenes y están compuestos principalmente de una o varias capas de células epiteliales. Como requisito previo importante para la formación de tubos, las células epiteliales se vuelven asimétricas o 'polares', adquiriendo extremos o superficies estructural y funcionalmente distintos.esto, las células experimentan cambios de forma y se organizan alrededor de una luz central, con sus superficies apicales superiores orientadas hacia la luz, las superficies basales inferiores que interactúan con el tejido subyacente y las superficies laterales laterales en contacto cercano con las células vecinas.La gran mayoría de los estudios sobre la formación de tubos se han centrado en comprender los mecanismos moleculares que conducen a la polarización celular y los mecanismos celulares posteriores que impulsan la formación de lúmenes.Sin embargo, los factores que regulan la forma, el tamaño y el alargamiento direccional de los lúmenes en los tubos siguen sin estar claros.
Un reciente estudio colaborativo entre el profesor asociado Virgile Viasnoff, investigador principal del Instituto de Mecanobiología MBI de la Universidad Nacional de Singapur y CNRS Francia y el profesor Hanry Yu, investigador principal de MBI y líder de grupo en el Instituto de Bioingeniería yLa nanotecnología IBN, de A * STAR, tenía como objetivo abordar estas preguntas clave.
Al estudiar la formación de 'caniculos biliares', que son lúmenes formados entre las superficies laterales en contacto de dos células hepáticas, los científicos adoptaron un 'enfoque de órgano mínimo'. Esto implicaba cultivar dos células hepáticas hepatocitos que pueden actuar como ununidad funcional de órganos en membranas artificiales fabricadas con patrones de micropocillos. Los micropocillos están recubiertos con una proteína ECM llamada fibronectina que promueve la unión celular y crea condiciones de crecimiento idénticas al microambiente que se encuentra dentro de las células. Al recubrir los micropocillos en diferentes patrones, los científicos alteraron la organizaciónde ECM alrededor de las células y comparó las morfologías de los canículos biliares y la dirección de su crecimiento. Sorprendentemente, observaron que la forma de la luz estaba controlada por la organización tridimensional de ECM alrededor de las células. Además, los lúmenes mostraron una preferencia por alargarse hacia el libresuperficie de la célula, lejos del ECM.
Después de una serie de experimentos para comprender el papel de la ECM en la determinación de la forma y el alargamiento de la luz, los investigadores propusieron una base mecánica para la regulación de la morfología de la luz. Según su modelo, las fuerzas que surgen de la adhesión de las células a la ECMinfluir en el equilibrio de la fuerza dentro de las células y crear un gradiente de fuerza intercelular fuerza entre dos células en contacto. La luz se alarga a lo largo de la dirección de fuerza mínima, ya que una mayor fuerza intercelular comprimiría las superficies de las células en contacto y evitaría la extensión de las luces en esa dirección.
Según el profesor Assoc Viasnoff, que dirigió el estudio, "este enfoque de órganos mínimos proporciona una demostración única de cómo las interfaces biomiméticas se pueden utilizar para investigar y comprender la influencia del microambiente en el proceso celular". El profesor Yu agregó: "Los hallazgos nosolo descubrió principios básicos que guían la morfogénesis de los tejidos, pero también arrojan luz sobre los principios rectores para las aplicaciones de medicina regenerativa ".
Este estudio revela por primera vez que la interacción entre las células y el ECM puede controlar y dirigir la tensión mecánica entre las células. Esta tensión mecánica influye directamente en la dirección de alargamiento de la luz intercelular. Esta guía mecánica de la morfología de la luz es responsable dediferencias en formas y tamaños de luz, formados bajo diferentes condiciones microambientales.
El profesor asociado Viasnoff concluyó que este enfoque ofrece una forma muy prometedora de comprender no solo la formación de tubos sino también la polarización celular. En términos más generales, el equipo espera que este estudio sea un primer paso para comprender cómo el entorno que rodea las células afecta sus interacciones en condiciones normalesy casos enfermos.
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Materiales proporcionado por Universidad Nacional de Singapur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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