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  • Investigación y Ciencia
  • Junio 2018Nº 501

Biofísica

Mecanobiología de los tejidos celulares

Más allá de los genes, las fuerzas físicas han resultado ser clave para comprender importantes funciones biológicas, entre ellas la migración conjunta de las células.

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El concepto de fuerza está profundamente integrado en nuestra vida cotidiana. Somos conscientes de su existencia en cada latido del corazón, a cada paso que damos o cada vez que respiramos. Parece entonces razonable pensar que las fuerzas que podemos ejercer y percibir a escala humana también estarán implicadas en las demás escalas que definen la vida: desde su unidad mínima, la célula, hasta los distintos tejidos y los órganos. Sin embargo, durante mucho tiempo la biología moderna ha intentado explicar la vida basándose únicamente en los procesos bioquímicos gobernados por los genes y las proteínas, mientras que ha ignorado la influencia que las fuerzas físicas (o la mecánica, en la jerga de este campo) pudieran desempeñar en las funciones biológicas.

Los últimos años han visto nacer una nueva disciplina, la mecanobiología, que adopta una visión integrada de la mecánica y la bioquímica de la célula y los tejidos para obtener una mejor descripción de numerosos procesos biológicos. Y es que cada vez está más claro que las señales físicas no solo son tan importantes como las bioquímicas, sino que entender su papel nos puede ayudar a tratar varias enfermedades en las que intervienen de forma destacada las fuerzas mecánicas, como la ateroesclerosis, la fibrosis o el cáncer.

Entendemos por mecanobiología la disciplina que explora el papel de las fuerzas mecánicas en el desarrollo celular, la fisiología y la enfermedad. Se trata de una ciencia multidisciplinar que combina conceptos de biología, bioquímica y física para intentar responder, entre otras, a las siguientes preguntas: ¿De qué modo las células individuales detectan las fuerzas y responden a ellas? ¿Cómo se pliegan y reorganizan los tejidos para formar estructuras tridimensionales durante el desarrollo de los órganos?

Aun siendo un campo relativamente joven, en los últimos 15 años la mecanobiología ha demostrado mediante experimentos que las fuerzas gobiernan un gran número de procesos biológicos. Por ejemplo, se ha observado que algunas células madre tienden a diferenciarse en tipos celulares distintos dependiendo de la rigidez de su entorno. También se ha demostrado que la apoptosis (muerte programada de las células) y la división celular, funciones esenciales para el mantenimiento de los tejidos, son reguladas por señales físicas.

Tal vez donde la mecanobiología ha arrojado más luz en los últimos años ha sido en lo relativo a la migración conjunta de las células que forman los tejidos epiteliales (los que recubren la superficie interna y externa de los organismos). Al estar constituidos por células agrupadas, sin espacios entre ellas, estas se mueven en grupos de manera coordinada pero manteniendo el contacto con las vecinas. Esta migración armónica, que recuerda a la forma en que los peces o las aves se coordinan para viajar de forma más eficiente, es responsable de cerrar huecos cuando un tejido sufre una herida o de definir la forma final de un órgano durante la morfogénesis. No obstante, para entender plenamente estos procesos, es necesario medir experimentalmente una magnitud fundamental pero que durante décadas se ha mostrado escurridiza: la fuerza.

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