Descubren cómo las células reaccionan a estímulos mecánicos según su frecuencia

Caracterizar el comportamiento mecánico de una célula de mamífero para poder tratarla mejor cuando ésta enferma, o para impedir que lo haga. Esto es lo que han hecho unos científicos al descubrir cómo las células tienen una respuesta diferente si se les aplica una frecuencia alta o una baja.

El logro es obra de un equipo encabezado por Victor G. Gisbert, del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM) adscrito al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en España.

Este estudio es en muchos aspectos un paso esencial para el avance de la nanomedicina en enfermedades como las lesiones de la médula espinal.

“En fisiología y medicina, se busca desarrollar marcadores nanomecánicos a nivel celular, que es el elemento más pequeño a nivel biológico", explica Ricardo García, investigador del ICMM y coautor del estudio. “Pero para poder saber qué marcador usar se necesita entender qué elementos de la célula reaccionan cuando interactúas con ella”.

Por ello, el trabajo ha utilizado la tecnología de la microscopía de fuerza atómica (aquella que tiene capacidad para estudiar elementos al nivel más pequeño, el átomo), y ha observado cómo cuando se aplica sobre una célula una fuerza a una frecuencia baja (1 hercio), la respuesta de ésta está dominada por sus elementos sólidos (la membrana y la corteza). Sin embargo, cuando se le aplica dicha fuerza a una frecuencia alta, de 100 hercios, la respuesta mecánica de la célula pasa a estar dominada por los elementos líquidos, el citosol.

Además, este equipo ha podido observar que ese ablandamiento y fluidización de las células ante estímulos a altas frecuencias no parecen indicar ningún cambio en su estructura. “Se produce un proceso físico entre elementos sólidos y líquidos, pero no tiene por qué estar relacionado con la salud de esa célula”, matiza García.

Las células se “ablandan y fluidizan” ante estímulos con altas frecuencias. (Imagen: ICMM)

El estudio se enmarca dentro del proyecto Piezo4Spine, que busca curar las lesiones medulares y está coordinado por la investigadora del ICMM Conchi Serrano y financiado por la Unión Europea. Ahora, sabiendo que los elementos sólidos de las células son los que están más relacionados con el desarrollo de enfermedades, y que estos elementos sólidos son los que dominan la respuesta de dicha célula ante interacciones a frecuencias bajas, este equipo de trabajo podrá enfocar el desarrollo de marcadores nanomecánicos de una forma mucho más precisa.

“Estos hallazgos proporcionan la descripción más fundamental de la respuesta mecánica de una célula de mamífero en función de la frecuencia o velocidad de la deformación”, concluye García, que añade que cualquier análisis mecanobiológico de una célula en función de un estímulo mecánico “debe considerar explícitamente la interacción entre los componentes sólidos y líquidos de la célula”.

El estudio se titula “Nanorheology and Nanoindentation Revealed a Softening and an Increased Viscous Fluidity of Adherent Mammalian Cells upon Increasing the Frequency”. Y se ha publicado en la revista académica Small. (Fuente: ICMM / CSIC)