Soy una célula; ¿dónde estoy?

Ester Anon es una bióloga que ha viajado entre Barcelona y París para lograr entender mejor cómo se mueven e interactúan las células. Durante los próximos dos posts, Ester nos hablará de su especialidad contestando a una pregunta muy filosófica ¿cómo saben las células dónde están?

 

Pregunta: Nuestro cuerpo está formado por millones de células que forman órganos y tejidos capaces de desarrollar todas las funciones que necesitamos para vivir, pero ¿son las células capaces de sentir dónde están? ¿Cómo lo hacen?

Respuesta: Sí, las células saben donde están. La localización de las células de nuestro cuerpo se decide en las primeras semanas tras la fertilización del óvulo. El patrón de nuestro cuerpo y la distribución futura de células y órganos se establece a pequeña escala, y luego se expande a medida que el embrión crece. Durante este periodo algunas células proliferan, otras mueren, algunas se especializan en ciertas tareas  y también las hay que migran de una localización a otra. Estos procesos son dirigidos por nuestro  programa genético  con la ayuda de  diferentes señales bioquímicas. Una vez en su destino, las células suelen mantenerse en su entorno o nicho gracias a la señalización bioquímica y también por su interacción con la matriz extracelular. La matriz extracelular es el material que rodea las células y da estructura a los tejidos. Es producida y transformada por las mismas células y tiene características distintas en cada tejido. En la dermis, por ejemplo, la matriz es muy abundante y rica en fibras de colágeno y elastina, que nos proporcionan tersura y flexibilidad. En el hueso, por otro lado, la matriz está repleta de calcio y es dura, para soportar el peso de nuestro cuerpo.

En su nicho, cada célula desarrolla su función, como las células intestinales – o enterocitos- que  absorben nutrientes, Para el correcto desarrollo de estas funciones es imprescindible que se expresen una serie determinada de genes particulares de ese tipo de célula y que la matriz extracelular mantenga su naturaleza.    

A pesar de que las células “memorizan” su sitio (ya que además lo tienen grabado en su material genético), fuera de su nicho pueden perder su razón de ser, es decir, dejan de comportarse como deberían. Siguiendo con los ejemplos anteriores los enterocitos recubren el intestino y absorben nutrientes sólo por una de sus caras, la que da a la luz del tubo intestinal. Pero estas células también se pueden cultivar  en placas en el laboratorio, en condiciones diferentes de su nicho natural. Cuando esto ocurre, pierden su orientación normal  y ya no son capaces de distinguir por qué lado deben absorber nutrientes .

Por tanto, las células son capaces de sentir donde están gracias la detección de propiedades biológicas y físicas de su entorno.

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Ester, vigilando los movimientos de las células.

Pregunta:  ¿Cuáles son estas propiedades físicas que las células detectan? ¿Cómo de importantes son?

Respuesta: Las células pueden detectar varios parámetros físicos del ambiente: Vayamos por partes.

En primer lugar, las células son capaces de detectar el tipo de organización en la que se encuentran. Es decir, pueden diferenciar si están en una matriz tridimensional, como en la dermis, donde las células están completamente rodeadas por matriz, o con sólo dos dimensiones, como las células que recubren el intestino, que tienen una cara libre.

Por otro lado , las células también pueden detectar si la matriz esta formada por fibras gruesas o finas, si es más o menos densa…

Las células también son sensibles a la rigidez de la matriz: no es lo mismo que una célula repose sobre un material como la mayonesa, como en el caso de las neuronas, a que lo haga sobre cerámica, como las células óseas.

Por ultimo, las células reconocen si la matriz se comporta como un muelle cuando tiran de ella, o si, por el contrario, no recupera la forma cuando se le aplica una fuerza.  

A pesar de que tradicionalmente la biología celular se ha enfocado únicamente en la señalización a través de moléculas químicas, recientemente han surgido potentes evidencias de la importancia del ambiente físico y su repercusión en el comportamiento celular. Uno de los mas claros ejemplos es la diferenciación de células madre en función de la rigidez de la matriz extracelular. Científicos de la Universidad de Pensilvania lograron diferenciar células madres a diversos tipos celulares variando sólo la rigidez del sustrato,. Así, en sustratos blandos derivaron neuronas, en sustratos de rigidez intermedia obtuvieron células musculares, y en los más duros células del hueso.

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