Los tejidos epiteliales están en constante interacción con su entorno. Requieren un equilibrio dinámico (homeostasis) para mantener su función y su número de células está estrictamente regulado. Esto se logra mediante el programa de extrusión de células, un proceso de control que elimina las células no deseadas o dañinas. Investigadores del Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin (MPZPM), el Institut Jacques Monod (CNRS, UP Cité, Francia) y el Instituto Niels Bohr (Dinamarca) han demostrado cómo las señales físicas pueden influir en el destino celular. Controla su muerte o supervivencia. Resultados publicados recientemente”Física de la naturaleza“Puede establecer vías novedosas para comprender las propiedades de los tejidos tanto en condiciones normales como patológicas.
Los epitelios son dinámicos y deben lidiar con una constante renovación celular. Por tanto, la eliminación de células de un tejido, denominada extrusión apoptótica, se produce de forma regular. Su equilibrio es clave para la homeostasis del epitelio. Además de este papel en la homeostasis del tejido, la extrusión celular es un factor importante en la remodelación del tejido y la progresión tumoral. Por lo tanto, el mecanismo de extrusión determina el destino celular porque exprimir células vivas o muertas puede tener consecuencias biológicas fundamentalmente diferentes. Es particularmente importante para los procesos de desarrollo durante la formación de tejidos u órganos y juega un papel importante en el desarrollo de enfermedades como el cáncer. A pesar de la importancia de la extrusión celular en el desarrollo y el envejecimiento, así como su importancia patológica en la progresión del cáncer, las señales que determinan el destino de una célula extruida no se conocían bien hasta ahora.
Las fuerzas intracelulares mecánicas determinan el destino de las células extracelulares.
Las células dentro de una monocapa epitelial ejercen fuerzas sobre sus vecinas, lo que puede desencadenar el desprendimiento celular y la posterior eliminación. Aunque la extrusión de células muertas es esencial para eliminar las células inviables o no deseadas, la extrusión de células vivas desempeña un papel clave en los procesos de desarrollo y, a menudo, se asocia con respuestas patológicas. Profe. El equipo de Benoit Ladoux, investigador principal de “Mecanobiología de tejidos” del MPZPM, el Prof. Amin Dostmohammadi del Instituto Niels Bohr y el Dr. Jacques Monodre del Instituto. En colaboración con René-Marc Maze, plantea la hipótesis de que las células fisiológicas afectan la forma en que se extruyen y determinan su destino final.
Los científicos pudieron demostrar que la intensidad y la duración de la fuerza aplicada determinaban si se extraían células vivas o muertas. Estas señales físicas están determinadas por la fuerza de los contactos intercelulares, las uniones E-cadherina. Además, demostraron que las células se expulsan por vía apical o basal hacia el tejido, dependiendo nuevamente de fuerzas intracelulares mecánicas. Los investigadores también informaron que, de manera similar a la invasión celular, las células eliminadas en vida pueden estar significativamente más asociadas con la extrusión hacia la porción basal.
Los equipos de Ladoux, Mege y Doostmohammadi combinaron modelos físicos de conjuntos celulares tridimensionales que involucran células que expresan diferentes niveles de proteínas específicas. Estas proteínas conectan las células y actúan como mecanosensores (basados en E-cadherina) que regulan las interacciones entre células. Sus esfuerzos conjuntos en colaboración con el equipo del Dr. Philippe Chavarrier (Instituto Curie) pudieron demostrar que una transmisión alterada de energía a través de las uniones entre células altera la muerte celular apoptótica durante la extrusión. Los científicos también demostraron que la transmisión de fuerza alterada promueve un cambio en el modo de extrusión de apical a basal, lo que influye en el destino de las células extruidas.
“Nuestro trabajo muestra que diferentes modos de procesos de extrusión celular son responsables de cambios en la generación, el ejercicio y la transmisión de fuerzas mecánicas dentro del tejido que conducen a cambios en los niveles genéticos y proteicos”, dijo Ladoux. “Por lo tanto, la transmisión de fuerza intracelular regulada por el contacto entre células es crucial en los mecanismos de extrusión celular que tienen implicaciones potenciales durante la morfogénesis y la invasión de células cancerosas”.
“Nuestro trabajo también muestra la importancia de que la transmisión de fuerza esté regulada por la capacidad de los tejidos epiteliales de comunicarse entre sí, con la posibilidad de comprender el papel de las uniones adherentes en diferentes tipos de tejido canceroso”, dijo Sivash Monferred, co-primer autor. del papel.