Los defectos topológicos en el epitelio gobiernan la muerte celular y la extrusión

Área de la Ciencia:

• Biología celular
• La biofísica
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Los tejidos epiteliales eliminan el exceso de células a través de la extrusión, un proceso vital para el desarrollo, la homeostasis y la enfermedad, sin embargo, sus fundamentos mecánicos siguen sin estar claros.
• La extrusión celular está relacionada con la apoptosis, la transformación oncogénica y el hacinamiento, lo que pone de relieve su importancia en procesos patológicos como la metástasis del cáncer.

Objetivo del estudio:

• Explorar el mecanismo subyacente de la extrusión celular apoptótica y su conexión con la mecánica intrínseca de los tejidos epiteliales.
• Modelación de los epitélios como cristales líquidos nemáticos activos y validación mediante mediciones experimentales.

Principales métodos:

• Modelado de los epitélios como cristales líquidos nemáticos activos.
• Simulaciones numéricas comparadas con las mediciones de la tasa de deformación y la tensión en monocapas de células de riñón canino de Madin Darby (MDCK).
• Investigando el papel de las uniones intercelulares a través de la reducción de la α-catenina.
• Control de los puntos calientes de extrusión mediante la inducción geométrica de los defectos.

Principales resultados:

• La extrusión celular apoptótica se desencadena por defectos topológicos (singularidades) en la alineación celular, que se asemejan a las formas de los cometas.
• Existe una correlación universal entre los sitios de extrusión y los defectos nemáticos en el campo de orientación celular a través de diferentes epitelios.
• Las tensiones inducidas por el defecto preceden a las respuestas mecanotransductoras, incluida la actividad de la YAP, la activación de la caspasa-3 y la extrusión celular.
• El debilitamiento de las uniones célula-célula reduce el tamaño del defecto pero aumenta las tasas de extrusión, de acuerdo con las predicciones del modelo.

Conclusiones:

• Los defectos topológicos formados espontáneamente en el epitelio gobiernan la extrusión celular apoptótica y el destino celular.
• Este mecanismo impulsado por defectos proporciona un marco para predecir puntos calientes de extrusión in vivo.
• Las aplicaciones potenciales incluyen la regeneración de tejidos y la supresión de la metástasis, aprovechando la analogía del cristal líquido nemático activo para futuras investigaciones.