Com es mesura l’estrès mecànic en teixits vius?

Un equip d’experts de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) publica a la revista Nature Reviews Physics una revisió detallada de les diferents tècniques que s’utilitzen per calcular l’estrès mecànic en teixits, tant en cultius cel·lulars, com in vivo. Determinar aquests mecanismes d’estrès mecànic és clau per estudiar els processos vinculats a la morfogènesi, l’homeòstasi i a malalties com el càncer.

Els teixits vius són materials que, per funcionar adequadament, necessiten moure’s, dividir-se, remodelar-se i percebre el seu microambient en tot moment. És a dir, necessiten suportar cert estrès mecànic derivat del contacte.

Read more…

Per exemple, l’epiteli intestinal es renova cada 3-5 dies a través de funcions mecàniques com la divisió, la migració i l’extrusió. I la guarició de ferides depèn, en gran part, de la capacitat tissular de generar un estrès mecànic que permeti la migració cel·lular per reparar danys.

De fet, quan es produeixen anomalies en aquest procés, es poden originar malalties musculars o, fins i tot, càncer. Per tant, respondre de forma òptima davant l’estrès mecànic és fonamental per a qualsevol teixit. Un grup d’investigadors de l’IBEC ha examinat i revisat els diferents tipus d’eines que existeixen a dia d’avui per mesurar l’estrès mecànic en teixits tant a resolució cel·lular com subcel·lular. En el seu article, publicat a la revista Nature Reviews Physics, els experts del grup “Integrative Cell and Tissue Dynamics” de l’BEC, liderats pel professor d’investigació ICREA Xavier Trepat, discuteixen els avantatges i desavantatges de cada tècnica i proposen l’optimització del seu ús tenint en compte aquestes fortaleses i debilitats.

D’una banda, s’ha descrit amb detall el funcionament de tècniques aplicables a cultius cel·lulars 2D, com la microscòpia de força de tracció (TFM), les matrius micropilars, la microscòpia d’estrès en monocapa (MSM) i les monocapes suspeses. D’altra banda, s’han examinat les tècniques per mesurar l’estrès mecànic en cultius cel·lulars 3D. En concret, la microscòpia de força de tracció 2.5D i 3D (2.5 TFM i 3D TFM) i el test de cúpules. I, finalment, s’han avaluat mètodes de mesurament in vivo, com els manòmetres, les inclusions, els sensors de tensió FRET, l’ablació per làser i els mètodes d’inferència de força.

La realitat és que cada tècnica duu a terme un tipus de mesura concreta i té limitacions pròpies. Aquesta comparativa exhaustiva resulta fonamental per elaborar protocols específics que permetin comprendre millor els processos físics relacionats amb la fisiologia i el seu paper tant en el desenvolupament, com en l’homeòstasi i la malaltia en els teixits.

Respondre de forma òptima davant l’estrès mecànic és fonamental per a qualsevol teixit. Experts de l’IBEC examinen a Nature Review Physics els diferents tipus d’eines que existeixen per mesurar l’estrès mecànic en teixits, tant a resolució cel·lular com subcel·lular.


Article de referència: Manuel Gómez-González, Ernest Latorre, Marino Arroyo y Xavier Trepat. Measuring mechanical stress in living tissues. Nature Reviews Physics. 2, pages300–317(2020).