Se ha descubierto una nueva forma geométrica que permite el empaquetamiento tridimensional de las células epiteliales al hacer tejidos y órganos curvados.
Todo organismo vivo comienza como un solo (SCD por sus siglas en inglés),, que luego se dividen en más células, que luego se dividen y subdividen hasta miles de millones de células se forman para crear todo el organismo. Es uno de los aspectos más enigmáticos de biología cómo a partir de las células se forman primero los tejidos y luego los órganos. Básicamente, una estructura simple del embrión formada por sólo unas pocas células se convierte en un organismo vivo con órganos complejos. Por ejemplo, millones de células epiteliales se agrupan para formar el humano La piel, nuestro órgano más grande y barrera más fuerte. Si nuestro piel Era una superficie completamente plana, las formas geométricas conocidas se podían apilar para construir una piel. Pero como nuestro cuerpo no es plano, estas células epiteliales tienen que curvarse y doblarse. Las células epiteliales no sólo forman la capa exterior de nuestra piel, sino que también recubren la sangre vasos y órganos de todos los animales. Cuando un embrión se está desarrollando, tejidos (hechos de células) se doblan y forman formas tridimensionales complejas que luego se convierten en órganos como el corazón o el hígado, etc. Los bloques iniciales, las células epiteliales, se "mueven" y se "unen" para organizarse y empaquetarse firmemente para darle a un órgano sus tres últimos forma dimensional ya que la mayoría de los órganos son estructuras curvas. Debido a este requisito de curvatura, se entiende que las células epiteliales que recubren los órganos tienen que adoptar formas columnares o de botella para poder rodear los órganos mientras el embrión crece. Las células epiteliales también cumplen otras funciones, como formar una barrera contra infecciones y la absorción de nutrientes.
¡Una nueva forma descubierta!
Investigadores de la Universidad de Sevilla, España y la Universidad de Lehigh, EE. UU. Concluyen en su estudio publicado en Nature Communications que las células epiteliales adoptan una forma similar a la de 'prismas retorcidos'. Esta nueva forma geométrica sólida se ha denominado 'escutoide'. Esta forma permite que las células epiteliales logren su propósito de proporcionar una cubierta tridimensional a los órganos. Scutoid es una estructura similar a un prisma, con seis lados en un lado y cinco en el otro junto con una cara triangular en uno de los bordes largos del prisma. Esta estructura única de scutoid hace posible apilarlos juntos con extremos alternados de cinco y seis lados, lo que permite la creación de superficies curvas. Este nombre no existe en geometría y fue elegido por los investigadores después de una cuidadosa consideración y debido a la similitud del escutoide con la forma de un escutelo de un escarabajo que es el extremo posterior del tórax de un insecto.
La forma escutoidea es abundante.
Los investigadores utilizaron la técnica de modelado computacional utilizando diagramas de Voronoi. Esta es la herramienta más utilizada para comprender formas geométricas en diferentes campos. Los experimentos de modelado mostraron que a medida que aumenta la curvatura en el tejido, las células que constituyen estos tejidos utilizan formas más complejas que solo columnas y formas de botella, como se creía anteriormente. Las células epiteliales adoptan una forma que no se ha descrito previamente y esta forma particular ayuda a las células a hacerlas más eficientes energéticamente al tiempo que maximiza un empaquetamiento estable. Los investigadores observaron de cerca el empaquetamiento tridimensional de varios tejidos en diferentes animales para analizar sus puntos de vista. Los datos experimentales establecieron que las células epiteliales adoptan 3D motivos según lo predicho por el modelado computacional. Así que esto nueva forma scutoid ayuda a doblar y curvar y permite la forma más óptima para que las células permanezcan empaquetadas de manera estable. Una vez que establecieron que existe una nueva forma, los investigadores exploraron en otros organismos la presencia de una forma similar a un escutoide y encontraron que esta forma estaba presente en abundancia. Estas formas parecidas a escutoides también se han encontrado en células epiteliales de pez cebra y glándulas salivales de moscas de la fruta y especialmente en aquellas regiones donde el tejido debe curvarse más en lugar de tener una apariencia plana.
Este es un descubrimiento muy interesante y único que puede ampliar nuestra comprensión y ayudarnos a controlar la organización tridimensional de los órganos (morfogénesis). Puede arrojar más luz sobre lo que sucede cuando un órgano no se forma correctamente y conduce a enfermedades. Podría ser de gran ayuda en el campo del crecimiento de órganos artificiales e ingeniería de tejidos, ya que la construcción de andamios con la estructura de empaquetadura correcta conduciría a mejores resultados. El descubrimiento de esta nueva forma tiene aplicaciones potenciales en varios campos científicos.
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Fuentes)
Gómez-Gálvez P et al. 2018. Los escutoides son una solución geométrica para el empaquetamiento tridimensional de epitelios. Nature Communications. 9 (1).
https://doi.org/10.1038/s41467-018-05376-1
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