Los investigadores de Johns Hopkins informan que han descubierto un mecanismo en las amebas que cambia rápidamente la forma en que las células migran al restablecer su sensibilidad a los eventos de señalización interna que se producen naturalmente en ese movimiento. El hallazgo, descrito en un informe publicado en línea el 28 de marzo en Biología celular natural , demuestra que el comportamiento migratorio de las células puede estar menos "conectado" de lo que se pensaba anteriormente, dicen los investigadores, y avanza la posibilidad futura de encontrar formas de manipular y controlar algunas formas mortales de migración celular, incluida la metástasis del cáncer.
"En diferentes tejidos dentro del cuerpo, las células adoptan diferentes formas de migrar, según su perfil genético y su entorno", dice Yuchuan Miao, un estudiante graduado de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins y autor principal del estudio ".les da una mayor eficiencia para realizar tareas específicas ". Por ejemplo, los glóbulos blancos extienden rítmicamente pequeñas protuberancias que les permiten atravesar los vasos sanguíneos, mientras que las células de la piel se deslizan, como" abanicos "móviles, para cerrar heridas.
Por otro lado, señala Miao, la migración celular incontrolada contribuye a enfermedades, como el cáncer y la aterosclerosis, las dos causas principales de muerte en los Estados Unidos. La migración de células tumorales a sitios distantes en el cuerpo, o metástasis, es lo quemata a la mayoría de los pacientes con cáncer, y la migración defectuosa de glóbulos blancos causa aterosclerosis y enfermedades inflamatorias, como la artritis, que afecta a 54 millones de estadounidenses y cuesta más de $ 125 mil millones anuales en gastos médicos y pérdida de ingresos.
Debido a que las células migran de diferentes maneras, muchos medicamentos ya diseñados para prevenir la migración funcionan de manera limitada y rara vez son más que moderadamente efectivos, lo que impulsa la búsqueda de nuevas estrategias para controlar los cambios migratorios y tratar las enfermedades relacionadas con la migración, según el autor principal Peter Devreotes, Ph.D., profesor y director del Departamento de Biología Celular del Instituto de Investigación Biomédica Básica de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins.
"La gente ha pensado que las células están tipificadas por la forma en que se ven y migran; nuestro trabajo muestra que podemos cambiar el modo de migración de la célula en cuestión de minutos", agrega Devreotes.
Para el nuevo estudio, Devreotes y su equipo se centraron en cómo las moléculas de señalización química activan la maquinaria de movilidad para generar protuberancias, "pies" celulares que son un primer paso en la migración. Para hacer esto, diseñaron una cepa de Dictyostelium discoideum , una ameba que puede moverse de manera similar a los glóbulos blancos. Las amebas modificadas respondieron a la rapamicina química moviendo rápidamente la enzima Inp54p a la superficie celular, donde interrumpió la red de señalización. Las células también contenían fluorescentesproteínas, o "marcadores", que se encendieron y mostraron a los investigadores cuándo y dónde funcionaban las moléculas de señalización.
Los experimentos mostraron que las células modificadas por ingeniería genética cambiaron su comportamiento de migración a los pocos minutos del reclutamiento de Inp54p. Algunas células, que los investigadores denominaron "osciladores", primero extendieron protuberancias alrededor de los márgenes de las células y luego las retiraron repentinamente, moviéndose en cortos chorros antesrepitiendo el ciclo. Los marcadores fluorescentes mostraron que estos ciclos correspondían a períodos alternos de activación e inactivación total, en contraste con los pequeños estallidos de actividad observados en las células normales.
Otras células comenzaron a deslizarse como "abanicos", con una amplia zona de protuberancias marcadas por una actividad de señalización persistente.
Devreotes describe el comportamiento de señalización en la superficie celular como una serie de ondas de moléculas de señalización activadas que activan la maquinaria de movilidad celular a medida que se propagan. En su estado normal, las células iniciaron eventos de señalización espontáneamente para formar ondas de corta duración que se hicieron pequeñassalientes
En contraste, los osciladores tenían ondas de señalización más rápidas que alcanzaron el límite completo de la célula para generar protuberancias antes de desaparecer. Los fanáticos también mostraron ondas expandidas que activaban continuamente el frente de la célula sin llegar a la parte posterior de la célula, lo que resulta en protuberancias anchas y persistentes
Los científicos dicen que sus experimentos muestran que los cambios en el movimiento celular que vieron como resultado de la disminución del nivel umbral de la actividad de señalización requerida para formar una onda. Es decir, las células con un umbral inferior tienen más probabilidades de generar ondas y, una vez iniciadas,las señales de activación se extienden más lejos con cada paso.
Devreotes dice que los resultados experimentales del equipo ofrecen lo que parece ser la primera evidencia directa de que las ondas de las moléculas de señalización impulsan el comportamiento migratorio. Anteriormente, su laboratorio mostró un vínculo entre la señalización y la migración, pero no había examinado específicamente las ondas.
En experimentos posteriores, Devreotes y su equipo descubrieron que podían reclutar diferentes proteínas para cambiar la motilidad celular, sugiriendo, dice, que alterar el umbral es una propiedad celular general que puede cambiar el comportamiento, sin importar cómo migren las células. Su equipo eraTambién es capaz de restablecer la movilidad normal de los ventiladores y osciladores mediante el bloqueo de diversas actividades de señalización, lo que sugiere nuevos objetivos para los medicamentos que podrían diseñarse para controlar la migración.
Devreotes advierte que lo que sucede en una ameba puede no tener una contraparte exacta en una célula humana, pero los estudios en su laboratorio sugieren que algo como el mecanismo de señalización de onda que descubrieron también funciona en las células humanas.
La conclusión, dice Miao, es que "ahora sabemos que podemos cambiar el comportamiento de las ondas de señalización para controlar los tipos de protuberancias que producen las células. Cuando las células tienen diferentes protuberancias, tienen diferentes modos migratorios. Cuando llegamos a comprender las diferencias esencialesentre los modos migratorios de las células, deberíamos tener mejores formas de controlarlas durante las enfermedades ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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