Los científicos han revelado el intrincado proceso que utilizan las células óseas para repararse a sí mismos después de una lesión mecánica, según un estudio publicado en la revista de acceso abierto eLife .
La investigación proporciona una nueva visión sobre cómo el cuerpo se adapta a todo tipo de tensiones mecánicas, desde la presión ejercida sobre los huesos durante una caminata simple hasta las fuerzas extremas experimentadas durante el ejercicio intenso.
El entorno mecánico es un determinante importante de la salud ósea. Las fuerzas gravitacionales y musculares actúan sobre el esqueleto durante la actividad física, lo que resulta en una combinación compleja de fuerzas, tensiones y presiones. Las células óseas del esqueleto se adaptan a estas presiones traduciendo la mecánicalas fuerzas forman una cadena compleja de eventos moleculares que permiten que los huesos se adapten y reparen. Los aumentos en los niveles celulares de calcio y la liberación de una molécula importante llamada trifosfato de adenosina ATP, considerada por los biólogos como la moneda energética de la vida, son conocidos porpueden ser eventos tempranos después del estrés mecánico de las células óseas, pero la forma exacta en que las fuerzas mecánicas conducen a la liberación de ATP no se resolvió.
"El objetivo de nuestro estudio era examinar el mecanismo de liberación de ATP de las células óseas estimuladas mecánicamente", explica el autor principal Nicholas Mikolajewicz, estudiante de doctorado en la Universidad McGill y los Hospitales Shriners para Niños - Canadá ". Nos dimos cuenta desde el principio de quela membrana de las células óseas necesita ser interrumpida para aumentar los niveles de calcio, y poco después nos interesamos en cómo estas lesiones afectan la liberación de ATP ".
El equipo observó por primera vez el momento de la liberación de ATP después de una lesión mecánica. Utilizando células óseas de tres fuentes diferentes, estimularon físicamente las células individuales y descubrieron que la liberación de ATP se produjo en segundos después de la estimulación mecánica, y que esto precedió a un aumento en los niveles de calcioen celdas vecinas
Luego, observaron de dónde se liberaba el ATP. Como se propuso anteriormente que proviene de vesículas, pequeños sacos de membrana dentro de la célula, utilizaron una combinación de colorantes para medir la liberación de vesículas y ATP.Para su sorpresa, descubrieron que mientras más vesículas se liberaban, menos ATP se liberaba después de la estimulación mecánica.
Esto llevó al equipo a proponer una liberación de ATP estimulada mecánicamente que está relacionada con la lesión de la membrana celular en lugar de la liberación de vesículas impulsada por calcio. Para probar esto, analizaron la fuga de tinte fluorescente de las células óseas después de diferentes niveles de lesión. Esto mostró queel daño a la membrana fue reversible y se reparó en tan solo 10 segundos. Es importante destacar que los agujeros en la membrana tenían el tamaño correcto para permitir que el ATP escapara. Este daño reversible también se observó en las células óseas de los ratones cuando una fuerza,como el experimentado durante el ejercicio, se aplicó a la espinilla.
Finalmente, el equipo analizó exactamente cómo se realiza esta reparación de la membrana. Descubrieron que la liberación de pequeñas vesículas, controladas por un influjo de calcio que activa una molécula llamada proteína quinasa C PKC, es importante para la reparación de la membrana.Tomados en conjunto, sus resultados indican que la lesión de la membrana causa el derrame de ATP desde la célula, pero luego la reparación rápida de la membrana, controlada por vesículas dependientes de calcio y PKC, limita la cantidad total de ATP derramado y finalmente determina el destino de las células óseas.
"Hemos establecido un nuevo mecanismo utilizado por las células óseas para adaptarse a las fuerzas mecánicas", concluye la autora principal Svetlana Komarova, profesora asociada en la Universidad McGill e investigadora en los Hospitales Shriners para Niños - Centro de Investigación de Canadá ". Nuestro hallazgo de que PKCEl control de esta respuesta proporciona una vía potencial para explorar en busca de tratamientos para aquellos que experimentan entornos mecánicos alterados, como personas con parálisis o astronautas en el espacio ".
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Materiales proporcionado por eLife . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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