Les cèl·lules es comuniquen canviant el seu entorn

Els investigadors de l’IBEC i del MIT han demostrat que les cèl·lules poden fer servir el seu entorn per comunicar-se mecànicament entre si dins dels teixits. És com quan un soldat de l’exèrcit tiba les cordes d’una xarxa d’entrenament perquè el seu company pugui ascendir amb fermesa.

Per proveir els nostres òrgans i teixits, les cèl·lules necessiten detectar i respondre constantment als estímuls mecànics del seu entorn. En general, les cèl·lules que componen el nostre organisme estan immerses en una matriu extracel·lular (MEC), un biopolímer fet de proteïnes i glicoproteïnes – com el col·lagen o la fibrina. Aquesta MEC proporciona a les cèl·lules una forma d’interactuar amb altres cèl·lules, obtenir nutrients, eliminar residus i, finalment, formar teixits integrals i funcionals.

Quan les cèl·lules es mouen, divideixen o diferencien, la MEC juga un paper important en la funció cel·lular, per la qual cosa és vital entendre amb detall les interaccions cèl·lula-matriu. No obstant això, es desconeixen molts detalls sobre com les pròpies cèl·lules afecten a la mecànica d’aquesta matriu circumdant.

Read more…

No solament això, sinó que els canvis en la MEC desencadenats per les cèl·lules també poden propagar-se, afectant a les seves cèl·lules veïnes.

Contracció cel·lular causant un gradient de rigidesa en una matriu extracel·lular 3D. En blau, cèl·lula MDA-MB-231. En verd, matriu de col·lagen.

Durant la seva estada de recerca en el laboratori de mecanobiologia del Roger Kamm al MIT en el període 2015-2017, l’investigador postdoctoral de l’IBEC Andrea Malandrino va estar involucrat en el desenvolupament d’un mètode, anomenat Microscòpia d’Inferència d’Estrès No-lineal (NSIM, de l’anglès Nonlinear Stress Inference Microscopy), que revela en 3D les tensions mecàniques que les cèl·lules causen a la MEC basant-se en la mesura local de la seva rigidesa.

“Hem observat que la contracció de les cèl·lules causa l’enduriment local de la MEC”, diu l’Andrea. “A més, aquests canvis locals en la rigidesa es transmeten recorrent distàncies que van més enllà de l’àrea de la cèl·lula original. Això suggereix un mecanisme específic a través del qual les cèl·lules poden controlar el seu microentorn i comunicar-se mecànicament entre si, podent explicar fenòmens com la durotaxis, un tipus de migració cel·lular”.

La comprensió d’aquest mecanisme podria conduir a esclarir fenòmens com l’enduriment dels teixits tumorals o les malalties fibròtiques.

Yu Long Han, Pierre Ronceray, Guoqiang Xu, Andrea Malandrino, Roger Kamm, Martin Lenz, Chase P. Broedersz and Ming Guo (2018). Cell contraction induces long-ranged stress stiffening in the extracellular matrix. PNAS, publicació en línea prèvia a la publicación impresa.