CIENCIA. La forma en que las células cancerosas se mueven y hacen metástasis

metástasis, cáncer

 

Las células tumorales atraviesan muchos tipos diferentes de fluidos a medida que viajan por el cuerpo. Christoph Burgstedt/Science Photo Library a través de Getty Images

09 enero 2023.- La migración celular , o cómo se mueven las células en el cuerpo, es esencial tanto para el funcionamiento normal del cuerpo como para la progresión de la enfermedad. El movimiento celular es lo que permite que las partes del cuerpo crezcan en el lugar correcto durante el desarrollo temprano, que las heridas cicatricen y que los tumores se conviertan en metástasis.

Durante el siglo pasado, la forma en que los investigadores entendían la migración celular se limitaba a los efectos de las señales bioquímicas, o quimiotaxis , que dirigen a una célula a moverse de un lugar a otro. Por ejemplo, un tipo de célula inmunitaria llamada neutrófilo migra hacia áreas del cuerpo que tienen una concentración más alta de una proteína llamada IL-8 , que aumenta durante la infección.

Sin embargo, en las últimas dos o tres décadas, los científicos han comenzado a reconocer la importancia de los factores mecánicos o físicos que juegan un papel en la migración celular. Por ejemplo, las células epiteliales mamarias humanas, las células que recubren los conductos lácteos en el seno, migran hacia áreas de mayor rigidez cuando se colocan sobre una superficie con un gradiente de rigidez.

Y ahora, en lugar de centrarse solo en el efecto del entorno "sólido" de las células, los investigadores se están volviendo hacia su entorno "fluido". 

Los científicos han descubierto cómo el agua y la presión hidráulica influyen en la migración celular a través de modelos teóricos y experimentos de laboratorio. En una investigación publicada recientemente, observaron que la migración de células de cáncer de mama humano se ve reforzada por el flujo y la viscosidad de los fluidos que los rodean, aclarando uno de los factores que influyen en cómo los tumores hacen metástasis.

Cómo afectan los fluidos a la migración celular

Las células del cuerpo humano están constantemente expuestas a fluidos de diferentes propiedades físicas . El agua es uno de esos fluidos que puede dirigir la migración celular. Por ejemplo, la forma en que el agua fluye a través de las membranas de las células de cáncer de mama influye en la forma en que se mueven y metastatizan. Esto se debe a que la cantidad de agua que entra y sale de una célula hace que se encoja o se hinche, induciendo el movimiento al trasladar diferentes partes de la célula.

La viscosidad, o espesor, de los fluidos corporales varía de un órgano a otro, y de la salud a la enfermedad, y esto también puede afectar la migración celular. Por ejemplo, el fluido entre las células cancerosas en los tumores es más viscoso que el fluido entre las células normales en los tejidos sanos. Comparando la rapidez con la que las células de cáncer de mama se mueven en canales confinados llenos de fluido de viscosidad normal versus fluido de alta viscosidad, se ha observado que las células en canales de alta viscosidad se aceleran de manera contradictoria en un significativo 40 %. Este descubrimiento fue inesperado porque las leyes fundamentales de la física nos dicen que las partículas inertes deben reducir la velocidad en fluidos de alta viscosidad debido a su mayor resistencia.

Queriendo descubrir el mecanismo detrás de este sorprendente resultado, los científicos buscaron qué moléculas estaban involucradas en este proceso, descubriendo una cascada de eventos que permiten que los entornos de alta viscosidad mejoren la motilidad celular.

Encontraron que los fluidos de alta viscosidad primero promueven el crecimiento de filamentos de proteínas llamados actina, que abren canales en la membrana celular y aumentan la ingesta de agua. La célula se expande desde el agua, activando otro canal que recibe iones de calcio. Estos iones de calcio activan otro tipo de filamento de proteína llamado miosina que induce a la célula a moverse. Esta cascada de eventos induce a las células a cambiar su estructura y generar más fuerza para superar la resistencia que impone el fluido de alta viscosidad, lo que significa que las células no son inertes en absoluto.

También descubrieron que las células retenían "memoria" después de la exposición a un medio de alta viscosidad. Esto significaba que si se ponen las células en un medio de alta viscosidad durante varios días y luego se devuelven a un medio de viscosidad normal, aún se moverían a mayor velocidad. Cómo las células retienen esta memoria sigue siendo una pregunta abierta.

Luego los investigadores se preguntaron si estos hallazgos sobre la memoria viscosa seguirían siendo ciertos en animales, no solo en placas Petri. Para ello, se expusieron células de cáncer de mama humano a un medio de alta viscosidad durante seis días y luego se colocaron en un medio de viscosidad normal. Después, se inyectaron las células en embriones de pollo y ratones.

Los resultados fueron consistentes: las células expuestas previamente a un medio de alta viscosidad tenían una mayor capacidad para filtrarse a los tejidos circundantes y hacer metástasis en comparación con las células que no fueron expuestas previamente. Este resultado demuestra que la viscosidad de los fluidos en el entorno que rodea a una célula es una señal mecanobiológica que promueve la metástasis de las células cancerosas.

Implicaciones para el tratamiento del cáncer

Los pacientes de cáncer por lo general no mueren por la fuente original del tumor, sino por su diseminación a otras partes del cuerpo .

Cuando las células cancerosas viajan por el cuerpo, se mueven hacia espacios que tendrán una viscosidad de fluido variable. Comprender cómo la viscosidad de los fluidos afecta el movimiento de las células tumorales podría ayudar a los investigadores a descubrir formas de tratar y detectar mejor el cáncer antes de que produzca metástasis.

El siguiente paso es construir técnicas de análisis e imágenes para examinar con precisión cómo las células de varios tipos de animales de laboratorio responden a los cambios en la viscosidad del fluido. La identificación de las moléculas que regulan la forma en que las células responden a los cambios de viscosidad podría ayudar a los investigadores a identificar posibles objetivos farmacológicos para reducir la propagación del cáncer.

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