La formación de órganos comparte un mecanismo con la muerte celular

Científicos del Centro de Regulación Genómica (CRG, Barcelona) han descrito un nuevo mecanismo que da forma a las células y genera fuerzas contráctiles durante el desarrollo y la organogénesis.

El nuevo mecanismo, que se ha publicado en la revista Developmental Cell, incluye estrategias que también se encuentran en la muerte celular programada, algo nunca descrito hasta ahora.

Estudiar procesos del desarrollo como el que acaban de presentar los investigadores del CRG contribuye a una mejor comprensión del desarrollo de órganos y de su mantenimiento. Además, este proceso en particular es uno de los más estudiados por su similitud con la cicatrización de heridas.

Las células y los tejidos necesitan generar fuerzas para dar forma a los órganos y para el correcto desarrollo embrionario. Un equipo de científicos liderado por Jérôme Solon, del CRG, acaba de describir un nuevo mecanismo que genera fuerzas e impulsa movimientos celulares durante el desarrollo. Los científicos se han centrado en uno de los procesos más estudiados de este tipo: el cierre dorsal de la mosca del vinagre (Drosophila).

El cierre dorsal es un proceso en el que las células de la piel en el embrión se estiran por encima de un agujero y lo cierran. En resumen y de forma simple, los bordes de este agujero forman una especie de cremallera que estira y une las células de la piel del embrión para darle forma y pasar al siguiente estadio del desarrollo. Hay muchos grupos de investigación estudiando el desarrollo y algunos de ellos se centran en el cierre dorsal porque se parece tanto genéticamente como mecánicamente a la cicatrización de heridas en los mamíferos.

"Los mecanismos que dan forma a las células y los tejidos conocidos hasta ahora se basan en fuerzas que provienen de cambios en la estructura interna o citoesqueleto de la célula y en la red de filamentos que tiran, empujan o contraen las células. Lo que ahora hemos descubierto es que las células también pueden generar fuerzas simplemente modificando su volumen", explica Solon, jefe del grupo Biomecánica de la Morfogénesis del CRG (Barcelona).

Descripción cuantitativa

Solon y sus colaboradores hicieron una descripción cuantitativa del cierre dorsal a nivel tridimensional. Visualizaron las células y, junto con el también físico Guillaume Salbreux del Francis Crick Institute de Londres, construyeron un modelo 3D para comprender mejor qué estaba sucediendo a nivel de cada célula individualmente.

"Sorprendentemente, descubrimos que las células no se alargaban o cambiaban su forma tal como se entendía hasta ahora sino que las células se encogían y por eso cambiaban su volumen, empequeñeciendo", explica en la nota de prensa del CRG, traducida por AlphaGalileo.

Cuando se observan células en la mayoría de procesos del desarrollo que implican contracción de los tejidos lo que vemos es que cambian de forma pasando de ser aplanadas a tener forma como de pera sin que ello afecte a su volumen. Simplemente se reparte de forma distinta. En cambio, en este caso, los investigadores han observado que las células continúan aplanadas pero han disminuido su volumen haciéndose pequeñas.

Muerte, vida

"Lo más curioso de todo es que los mecanismos que dan lugar a estos cambios son los mismos que los que encontramos en la muerte celular programada o apoptosis. Por tanto, para nosotros es importante destacar el doble rol de la apoptosis en este proceso del desarrollo en particular. Creemos que es probable que estos mecanismos jueguen un papel importante en otros procesos de formación de órganos y tejidos, como por ejemplo la cicatrización de heridas o el desarrollo de extremidades o del cerebro", concluye Solon.

La apoptosis es una destrucción o muerte celular programada provocada por ella misma, con el fin de autocontrolar su desarrollo y crecimiento, y está desencadenada por señales celulares controladas genéticamente.

La apoptosis tiene una función muy importante en los organismos, pues hace posible la destrucción de las células dañadas, evitando la aparición de enfermedades como el cáncer, consecuencia de una replicación indiscriminada de una célula dañada.

En contraste con la necrosis- que en realidad no es una forma de muerte celular, sino que ocurre después de la muerte- resultante de un daño agudo a los tejidos, la apoptosis es un proceso ordenado, que generalmente confiere ventajas al conjunto del organismo durante su ciclo normal de vida.

Por ejemplo, la diferenciación de los dedos humanos durante el desarrollo embrionario requiere que las células de las membranas intermedias inicien un proceso apoptótico para que los dedos puedan separarse.

Referencia bibliográfica:
Saias et al.: Decrease in Cell Volume Generates Contractile Forces Driving Dorsal Closure. Developmental Cell (2015). http://dx.doi.org/10.1016/j.devcel.2015.03.013