Los investigadores de la Universidad de Hokkaido descubrieron que la formación de patrones inducidos por la adhesión entre células en los queratinocitos se puede explicar simplemente por la inanición y la fuerte adhesión.
Las huellas dactilares son uno de los ejemplos más conocidos de formación de patrones por parte de las células epiteliales. Las células primarias del epitelio son los queratinocitos, y se sabe que forman patrones a nivel microscópico y macroscópico. Si bien se han descrito los factores que afectan a esta formación de patrones, aún no se comprenden por completo los mecanismos exactos que subyacen al proceso.
Un equipo de investigadores, dirigido por el profesor asociado Ken Natsuga de la Facultad de Medicina de la Universidad de Hokkaido, ha revelado que la adhesión entre células regula la formación de patrones en los queratinocitos. Sus hallazgos fueron publicados en la revista Alianza de Ciencias de la Vida.
«En este estudio, utilizamos una línea celular de queratinocitos inmortalizados, llamada HaCaT, que conserva todas las propiedades de los queratinocitos normales», explicó Natsuga. «Para asegurarnos de que nuestros hallazgos fueran precisos, establecimos cultivos de células individuales de esta línea celular».
El equipo observó la formación de patrones tanto en la línea celular heterogénea original como en cultivos derivados de células individuales. Durante el cultivo, los queratinocitos se movieron aleatoriamente y formaron espontáneamente regiones de alta y baja densidad, lo que condujo a la formación de patrones.
La formación de patrones se vio marcadamente influenciada por la inanición. Cuando se renovó el medio de cultivo, los patrones se oscurecieron, pero reaparecieron a medida que los nutrientes del medio de cultivo fueron consumidos por los queratinocitos.
El equipo examinó luego la expresión genética en los queratinocitos, lo que reveló que las proteínas de adhesión celular y las proteínas de diferenciación de los queratinocitos estaban reguladas positivamente en las regiones de alta densidad. «Como la adhesión celular es necesaria para el desarrollo de regiones de alta densidad celular, investigamos específicamente la expresión de moléculas de unión adherente (UA), como la E-cadherina y la actina», explicó Natsuga. «Descubrimos que estas moléculas estaban localizadas en las uniones intercelulares de las regiones de alta densidad».
Los autores utilizaron un modelo matemático para confirmar que, en condiciones de densidad y estrés uniformes en el espacio, la fuerte adhesión celular conduce a la formación de patrones de densidad. También pudieron demostrar que los patrones de queratinocitos influyeron en la proliferación y diferenciación celular, y que la privación de suero influye en la estratificación epidérmica (un tipo de diferenciación) en las células de la piel de ratones.
«Nuestro estudio presenta un modelo nuevo y sólido de la formación de patrones inducidos por la adhesión entre células (CAIP)», concluye Natsuga. «Hemos profundizado nuestro conocimiento mecanicista de la organización celular y sus consecuencias para las decisiones sobre el destino celular y la estratificación epitelial». El equipo demostró que la adhesión entre células epiteliales es esencial y suficiente para la formación de patrones. El trabajo futuro se centrará en añadir más variables al modelo para comprender otros procesos que ocurren simultáneamente durante el desarrollo.
