El equilibrio celular es esencial para las funciones intestinales, pero ¿cómo se consigue?
El intestino desempeña una función importante en la digestión de nutrientes y la protección del organismo frente a microorganismos patógenos mediante la eliminación constante de células dañadas o deterioradas y su sustitución por células nuevas. «El intestino es uno de los tejidos de nuestro cuerpo con mayor renovación celular. Las cifras son asombrosas: algo así como mil millones de células al día son extruidas a la luz intestinal, y se generan células nuevas», explica Daniel Krueger, investigador del Instituto Hubrecht(se abrirá en una nueva ventana) de Biología del Desarrollo e Investigación de Células Madre de la Real Academia Neerlandesa de las Artes y las Ciencias de Utrecht (Países Bajos). No obstante, es importante mantener un equilibrio, dice Krueger. «Con demasiada extrusión, el tejido intestinal se encoge. Es el caso de enfermedades como la enfermedad inflamatoria intestinal o la enfermedad de Crohn y, en cierta medida, la celiaquía, en las que las personas no pueden digerir correctamente los alimentos y absorber los nutrientes. Por otro lado, si no se extruden todas las células o si lo hacen en la dirección equivocada, puede producirse un crecimiento excesivo del tejido, una característica distintiva del cáncer», añade.
Investigación con tecnología de organoides
El equipo del proyecto MCExtrusion, que cuenta con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie(se abrirá en una nueva ventana), utilizó tecnología de organoides(se abrirá en una nueva ventana) —miniorganos que pueden cultivarse en el laboratorio y pueden representar el sistema «in vivo»— para investigar cómo se regula el proceso de extrusión. «Estudiando los genes de las células en extrusión con análisis transcriptómicos, obtuvimos pistas para descubrir las vías que controlan la extrusión celular», afirma Krueger. Se creó un nuevo sistema de ensayo para cuantificar este proceso, señala. A continuación, se introdujeron diferentes fármacos para examinar la respuesta específica. «Descubrí que existe un equilibrio de estas vías antagonistas y que un cambio en este equilibrio puede explicar algunos de los síntomas que observamos en las enfermedades gastrointestinales», explica Krueger.
También se extruden células vivas
Otro hallazgo que sorprendió fue que la mayoría de las células que abandonan el epitelio (capa de tejido) no están muertas, sino que salen como células vivas. Antes se pensaba que las células morían y se desprendían porque estaban dañadas. «A juzgar por estos resultados, podría tratarse de un mecanismo de defensa de nuestro organismo para extrudir células, de alguna forma orquestada y equilibrada, antes de que se vean comprometidas —sugiere—. Las células intestinales se enfrentan a un entorno muy hostil a la vez que son metabólicamente muy activas, por lo que acumulan muchos daños y, antes de que estos daños sean abundantes, las células se extruden. Esto es importante porque unas células débiles y dañadas comprometerían la integridad del intestino y lo expondrían a las bacterias intestinales (dañinas)».
Propiedades biofísicas relacionadas con la extrusión
El equipo del proyecto también estudió la mecánica del proceso de extrusión y descubrió que las células intestinales tiran físicamente unas de otras, lo que también controla la extrusión. «Con el etiquetado fluorescente mediante la tecnología de edición genética CRISPR, podemos ver un pequeño “motor” molecular que tira de las células unas hacia otras, actuando a la vez como sensor y ejecutor de la extrusión», explica Krueger. A continuación, mediante ablación por láser, se cortaron partes de la proteína celular que mantienen unidas las células con luz láser altamente concentrada. «Descubrimos que esta debilidad local lleva a las células a extrudirse», afirma. La optogenética(se abrirá en una nueva ventana), que combina técnicas de luz e ingeniería genética, también puede inducir la actividad motora molecular. Krueger descubrió que las células empiezan a tirar cuando se enfoca la luz sobre ellas. «Podemos utilizar esto para manipular las fuerzas físicas que ejercen las células», señala Krueger, quien añade que comprender el papel de las fuerzas físicas en la conservación de la estructura intestinal podría ayudar en el desarrollo de métodos específicos para proteger las células del intestino o hacerlas más fuertes. El siguiente paso es reproducir estos resultados «in vivo», observando el intestino de roedores, afirma.
