A medida que crecen los vasos sanguíneos, las células que los componen deben elegir entre formar ramas laterales o expandir la superficie del vaso y aumentar su diámetro. Ahora el profesor Holger Gerhardt en el Centro Max Delbrück de Medicina Molecular MDC en el HelmholtzLa asociación y sus equipos de investigación internacionales han hecho un descubrimiento crucial sobre este proceso: las células pueden comportarse como un conjunto, moviéndose juntas en la misma dirección. Alinear el comportamiento celular requiere que se comuniquen utilizando señales que exhiban patrones oscilantes, como descubrieron los científicos usandocombinación de simulaciones por computadora y experimentos. Los hallazgos son significativos para enfermedades como la diabetes y el cáncer y ahora se han publicado en la revista de acceso abierto eLife .
"Una de las preguntas más importantes en la biología de los vasos sanguíneos es cómo las células regulan el tamaño y la forma de estos sistemas de órganos en forma de tubo", dice el profesor Holger Gerhardt, líder del grupo en el MDC en Berlín-Buch y BerlínInstituto de Salud BIH. Gerhardt se mudó a Berlín desde el antiguo Instituto de Investigación de Londres en 2014. También está involucrado en el Centro Alemán de Investigación Cardiovascular DKFZ. El objetivo principal de su investigación es la angiogénesis: la formación y el crecimiento devasos sanguíneos, y dirige equipos en el MDC y el VIB en Lovaina, Bélgica en busca de las muchas facetas de este proceso.
Una hormona llamada VEGFA juega un papel clave en el crecimiento vascular. Si las células endoteliales que recubren la pared interna de los vasos sanguíneos perciben bajos niveles de VEGFA, cambian a un modo a través del cual los vasos producen nuevas ramas laterales. Si la concentración esmás alto, los vasos sanguíneos aumentan de diámetro. Se desconoce el mecanismo subyacente detrás de este comportamiento.
El nuevo estudio de Gerhardt ofrece una nueva visión del proceso: "Nuestro estudio muestra que las células endoteliales se reorganizan de manera diferente para formar nuevas ramas laterales o para aumentar el diámetro del vaso sanguíneo", dice el especialista en angiogénesis. El nivel de VEGFA influye en unvía de señalización bioquímica llamada Notch, utilizada por las células endoteliales adyacentes para comunicarse entre sí. Dentro de las células, estas vías implican una serie de proteínas, algunas de las cuales se producen temporalmente y luego se degradan inmediatamente. Esto lleva a la vía de señalización de Notch general a experimentar oscilaciones en elcélulas endoteliales.
Si los niveles de VEGFA son altos, las oscilaciones en las células adyacentes se sincronizan cada vez más, haciendo que las células se unan entre sí. Su actividad colectiva hace que el diámetro del vaso sanguíneo aumente. Si los niveles de VEGFA son bajos, ellas oscilaciones dentro de las células se desfasan entre sí, lo que lleva a movimientos celulares individuales, y luego el vaso sanguíneo entra en modo de ramificación.
El proyecto presentó enormes desafíos metodológicos. "La iteración entre modelado y experimentación es lo que dio lugar a la primera hipótesis", dice Gerhardt. "Esta estrategia finalmente nos llevó a hacer las preguntas correctas y luego a una serie de experimentos clave".Las proteínas oscilantes son difíciles de observar porque están presentes por un tiempo tan corto, debido a su rápida degradación. Etiquetar las proteínas con marcadores fluorescentes permitió a los científicos observar oscilaciones visibles en tejidos preparados a partir de retinas de ratón, pero los movimientos celulares colectivos solo podían serobservado en experimentos de cultivo celular. La realización de observaciones en organismos vivos requerirá marcadores fluorescentes mejores y más brillantes, que los investigadores ahora están trabajando para desarrollar.
Gerhardt explica que el mecanismo recientemente descubierto también puede ser relevante en el tratamiento de enfermedades. "También mostramos que este mecanismo es responsable del agrandamiento de los vasos en los modelos de enfermedad, incluido un modelo para las enfermedades de la retinopatía diabética y el cáncer". La diabetes causa dañosA los vasos retinianos retinopatía diabética y es una de las causas más comunes de ceguera en adultos. La angiogénesis descontrolada también impulsa el desarrollo de algunos tipos de cáncer. Los resultados de la investigación de Gerhardt son relevantes para las terapias que renormalizan los vasos sanguíneos o inhiben su crecimiento.
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Materiales proporcionados por Centro Max Delbrück de Medicina Molecular en la Asociación Helmholtz . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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