Revelan el mecanismo de formación de tubos respiratorios y capilares

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Imagen de una célula-tubo (microscopia electrónica). En rojo, el tubo; en azul, el núcleo; en verde, la forma de la célula. Foto: IRB Barcelona / J. Casanova

Jordi Casanova, investigador del CSIC que lidera un grupo en biología del desarrollo en el IRB Barcelona, estudia cómo la expresión de los genes induce la formación de las diversas partes de un organismo. Revelar cómo se generan los tubos respiratorios en Drosophila es importante porque los genes y mecanismos que intervienen son muy parecidos a los que hay en el aparato respiratorio o circulatorio de mamíferos.

Estos tubos o capilares, formados por una única célula, conectan los tubos principales del sistema respiratorio con los órganos y tejidos, aportando oxígeno. “Nuestro estudio explica la formación de aquellos conductos más pequeños que han de crecer para transportar alimento y oxígeno a los tejidos”, explica Casanova. Las conclusiones del trabajo se publican en el último número de la revista Current Biology, del grupo Cell.

La formación de capilares es un proceso estrechamente relacionado con el desarrollo de tumores ya que éstos tienen la capacidad de generar nuevos capilares para obtener más alimento, en un fenómeno denominado angiogénesis. Y precisamente, una de las estrategias que se estudian para evitar el crecimiento tumoral es impedir la formación de estas vías de aprovisionamiento.

Estudiar en vivo la transformación de una célula en célula-tubo

Los tubos tiene pocas micras de diámetro (una micra es igual a un milímetro partido por mil) y se generan en el interior de una célula. El proceso de alargamiento de la célula y la formación del tubo suceden simultáneamente. “Si un tejido u órgano necesita oxígeno, envía una señal a las células del tubo principal. En ese momento, una única célula empieza a alargarse hacia el destino, mientras el tubo se va generando dentro. Es como meter el dedo en un guante arrugado: el tejido se estira a medida que el dedo va entrando”.

Los investigadores han filmado bajo el microscopio el desarrollo de embriones para seguir el proceso en vivo. “La visión en tiempo real de la evolución de los embriones nos ha permitido ver qué pasa en el conjunto del organismo y entender la interacción con el tejido vecino. Después, con técnicas de biología molecular, hemos identificado los elementos que participan”, explica el primer autor del estudio, Louis Gervais, investigador postdoctoral en el grup de Casanova.

El tipo de señal que las células de los tejidos emiten se llama Fibroblast Growth Factor (FGF) y las células del tubo reaccionan activando el Serum Response Factor (SRF), que es el mismo gen que está activo en los capilares del sistema circulatorio de los mamíferos. “Hemos descubierto cómo esta maquinaria genética actúa en el interior de la célula para que se reorganice y se transforme en célula-tubo”. Los investigadores han identificado dos actores principales: la actina -una proteína ligada a movimiento celular-, que se concentra en el extremo de la célula por donde empezará a alargar, y los microtúbulos, fibras muy delgadas que se amarran, por un lado, a la actina y, por otro, al extremo opuesto de la célula. La red de microtúbulos son como raíles por donde circulan los componentes que se han de incorporarse tanto a la membrana exterior de la célula como a la membrana interior del tubo para que ambas crezcan, mientras que la actina actúa de explorador, indicando la dirección del crecimiento. Así, la conjunción de la actina y los microtúbulos organizan el alargamiento de la célula y el crecimiento del tubo hasta el tejido de destino.

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Referenciabibliográfica:

Louis Gervais y Jordi Casanova; "In vivo coupling of cell elongation and lumen formation in a single cell", Current Biology 2010, DOI 10.1016/j.cub.2009.12.043