Las células que mueren protegen a sus vecinos para persistir la integridad de los tejidos

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Para permitir la renovación de los tejidos, los tejidos humanos eliminan constantemente millones de células, sin comprometer la integridad, forma y conectividad de los tejidos. Los mecanismos implicados en el mantenimiento de esta integridad siguen sin conocerse. Científicos del Institut Pasteur y CNRS revelaron hoy un nuevo proceso que permite que las células eliminadas protejan temporalmente a sus vecinas de la muerte celular, manteniendo así la integridad del tejido. Este mecanismo de protección es vital y, si se interrumpe, puede provocar una pérdida temporal de conectividad. Los científicos observaron que cuando se desactiva el mecanismo, la eliminación simultánea de varias células vecinas compromete la integridad de los tejidos. Esta falta de integridad podría ser responsable de la inflamación crónica. Los resultados de la investigación se publicaron en la revista Celda de desarrollo el 2 de junio de 2021.

Los epitelios humanos son tejidos que se encuentran en diferentes partes del cuerpo (como la epidermis y la mucosa interna). Están compuestos por capas de células contiguas que actúan como barrera física y química. Este papel se ve constantemente desafiado tanto por el entorno externo como por su propia renovación. La renovación de tejidos implica la formación de nuevas células por división celular y la eliminación de células muertas. Los mecanismos que regulan la capacidad de los epitelios para mantener su integridad en contextos que involucran un gran número de células eliminadas siguen siendo poco conocidos, a pesar de que esta situación ocurre regularmente durante la embriogénesis o el mantenimiento de tejidos adultos. Por ejemplo, cada día se pueden eliminar más de diez mil millones de células en un intestino adulto. ¿Cómo se organizan estas deleciones para mantener la integridad y la conectividad de los tejidos?

Científicos del Institut Pasteur y del CNRS se propusieron identificar los mecanismos implicados en la integridad epitelial y las condiciones que pueden afectar la conectividad epitelial utilizando Drosophila (o moscas del vinagre), un organismo estudiado en laboratorio con una arquitectura epitelial similar a la del hombre.

Usando marcadores fluorescentes sensibles a las proteínas, el equipo de investigación reveló que cuando una célula muere, la vía EGFR-ERK, una vía de señalización de activación celular conocida por su participación en la regulación de la supervivencia celular, se activa temporalmente en las células vecinas. Los científicos observaron que la activación de la vía EGFR-ERK protegió a las células vecinas de la muerte celular durante aproximadamente una hora, evitando así la eliminación simultánea de un grupo de células. “Ya sabíamos que esta vía juega un papel clave en la regulación de la supervivencia celular en el tejido epitelial, pero nos sorprendió ver esa dinámica protectora entre las células”, comenta Romain Levayer, jefe de la Unidad de Muerte Celular y Homeostasis Epitelial del Institut Pasteur y último autor del estudio.

La investigación de los científicos también muestra que la inhibición de este mecanismo protector tiene un efecto drástico en el tejido epitelial: la eliminación de células se vuelve aleatoria y las células vecinas pueden eliminarse simultáneamente, lo que lleva a una pérdida repetida de conectividad. La eliminación de los grupos de células vecinas nunca se observa en el tejido epitelial en condiciones normales, cuando la vía EGFR-ERK no se inhibe deliberadamente, incluso si se eliminan grandes cantidades de células.

Usando una nueva herramienta optogenética capaz de controlar la muerte celular en el tiempo y el espacio y sin pasar por el mecanismo protector, los científicos confirmaron que la integridad epitelial se ve comprometida cuando las células vecinas se eliminan simultáneamente. “Sorprendentemente, el tejido epitelial es muy sensible a la distribución espacial de las células eliminadas. Aunque puede resistir la eliminación de una gran cantidad de células, la integridad epitelial se ve comprometida si solo se eliminan tres células vecinas al mismo tiempo”, explica Léo Valon, científico de la Unidad de Muerte Celular y Homeostasis Epitelial del Institut Pasteur y primer autor del estudio.

Las observaciones de los científicos confirman que los tejidos deben desarrollar mecanismos que eviten la eliminación de los grupos de células vecinas. “Estas observaciones son importantes ya que ilustran la increíble capacidad de autoorganización de los tejidos biológicos, una propiedad que les permite resistir condiciones estresantes. Por lo tanto, no es necesario que un director orquesta dónde y cuándo deben morir las células. Todo depende de comunicaciones muy locales entre células vecinas “, añade Romain Levayer.

Este proceso parece haberse conservado a lo largo de la evolución. El mismo mecanismo protector basado en la activación local de EGFR-ERK fue descubierto de forma independiente en líneas celulares humanas por el grupo de investigación dirigido por Olivier Pertz de la Universidad de Berna en Suiza (los resultados se publican en la misma revista2). Los resultados del otro estudio sugieren que el mecanismo de protección se conserva entre especies separadas por cientos de millones de años, lo que indica que es un mecanismo relativamente universal.

Investigaciones futuras revelarán si la interrupción de este mecanismo de coordinación de muerte celular y la pérdida repetida de conectividad en el tejido epitelial podría ser una de las raíces de la inflamación crónica, un fenómeno responsable de diversas enfermedades que actualmente son una de las principales causas de muerte en todo el mundo.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Instituto Pasteur. Nota: el contenido se puede cambiar por estilo y longitud.

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