Biomecanica

Mecanosensibilidad mediada por la adhesión: un tiempo para experimentar y un tiempo para teorizar

La comunicación/señalización mediada por la adhesión le brinda a las células información acerca de múltiples parámetros de su microentorno, incluyendo características mecánicas. En ocasiones, esa comunicación está basada en un rasgo único de las estructuras de adhesión: su habilidad para crecer yvolverse más fuertes cuando se les aplica fuerza (bien sea desde el interior o desde el exterior de la célula). Este refuerzo de la adhesión es propio de las uniones de la matriz con las células integrinas, pero puede operar también en otras estructuras de adhesión. Aunque la cantidad de conocimientos acerca de este tema se ha incrementado rápidamente, los mecanismos que subyacen a la regulaciónde las uniones son en gran parte, desconocidos. Se han hecho experimentos que han empezado a develar las vías de comunicación involucradas en la respuesta de los sitios de adhesión. Los modelos teóricos también se han usado para señalar los mecanismos físicos que subyacen a las respuestas de las células a los estímulos.
Introducción: ¿Por qué las adhesiones celulares son mecanosensibles?
Lamaquinaria de adhesión de las células especializadas consiste en sitios de contacto subcelulares de distinta estructura y composición molecular, formado por receptores transmembranales asociados al citoesqueleto. Estos sitios sirven como anclajes locales que unen las células a la matriz extracelular (MEC) o a sus vecinos, de manera que permite el ensamblaje de tejidos específicos que cuentan conpropiedades estructurales y mecánicas específicas. Las interrelaciones entre la formación y el mantenimiento de las adhesiones locales (que tienen una escala de unos pocos micrómetros), y del armazón de tejidos que miden varios centímetros son bastante intrigantes. Una posibilidad es que las fuerzas trans-tejido que actúan en sitios de adhesión individuales pueden afectar su propio destino. De hecho,estudios recientes han demostrado que en estos sitios, las células no sólo pueden detectar las propiedades químicas de las superficies externas (por ejemplo, la presencia de diversos ligandos MEC y moléculas de adhesión célula-célula), sino también una variedad de señales mecánicas, tales como fuerzas mecánicas (estrés) y las deformaciones (tensiones). Estas incluyen tensión global generada dentrodel tejido, perturbación mecánica externa, esfuerzo cortante y fuerzas intracelulares aplicados a los sitios de adhesión por el propio sistema contráctil de la célula.
La importancia fisiológica de la respuesta (adhesión) a los estímulos mecánicos requiere una reflexión adicional. Intuitivamente, es aceptado que una función primaria de los sitios de adhesión es garantizar la ubicación correcta yestable de las células dentro de los tejidos. Dado que las perturbaciones externas son a menudo impredecibles en términos de magnitud y de tiempo, una célula debe desarrollar un mecanismo "justo a tiempo", mediante el cual la fuerza de la adherencia se ajuste automáticamente a la cantidad de tensión (y/o presión). Este mecanismo proporciona la versatilidad necesaria en términos de dinámicacelular. Sin embargo, depende de la existencia de un conjunto de adherencias mecanosensibles.
Fuerzas mecánicas fuertes (incluidas las desarrolladas por las células mismas) pueden, obviamente, interrumpir las adherencias célula-célula y célula-matriz. Sin embargo, recientes experimentos también demostraron la existencia de adhesiones que dependen de la fuerza. Estos sorprendentes resultados motivarona biólogos, químicos y físicos para estudiar este fenómeno ampliamente, y para tratar de modelarlo teóricamente. En este artículo se reflexiona sobre algunos de los estudios recientes que exploran el tema de la adhesión mecanosensible. Nosotros destacamos algunas de sus características más importantes y señalamos los mecanismos que podrían estar implicados en la detección de la adhesión mediada...