Los científicos ganan una mejor comprensión de cómo el estirar repetidor de las células endoteliales que forran las arterias puede hacerlas sanas y resistentes a las enfermedades vasculares

Los investigadores del UCSD estiraron las células en una cámara del entrenamiento la talla de una tarjeta de crédito para ganar una mejor comprensión de cómo el estirar repetidor de las células endoteliales que forran las arterias puede hacerlas sanas y resistentes a las enfermedades vasculares.

Los investigadores de la bioingeniería en la escuela de Jacobs del UCSD de la ingeniería denunciarán en la aplicación del 1 de noviembre procedimientos de la National Academy of Sciences (PNAS) que las células endoteliales arteriales sujetadas a estirar relanzado (el 10 por ciento de su largo, de 60 veces por minuto) produjeron matrices intracelulares de “fibras de tensión paralelas” en algunas horas.

Las pruebas fueron realizadas en las células endoteliales que forraban la aorta de una vaca, pero se prevee que las células endoteliales de la aorta humana reaccionen semejantemente. Las fibras de tensión fueron hechas de la actinia, una proteína fibrosa que es parte de la maquinaria que da a músculo su capacidad de contratar. La actinia también da a virtualmente todas las células su capacidad de hacer un “citoesqueleto interno.” Las fibras de tensión de células endoteliales en arterias son paralelas alineado al de eje largo de los vasos sanguíneos, y esta alineación es perpendicular a la dirección de estirar rítmico causada por un corazón que bate. Tal orientación de las fibras de tensión es un sello de los vasos sanguíneos sanos, pero los científicos entienden actualmente pocos de los factores responsables de generar esa configuración.

Las gomas y la mayoría de los otros materiales flexibles reaccionan a estirar formando las arrugas de la tensión paralelas a la dirección en la cual se están tirando. Sin embargo, las células endoteliales de la aorta bovina sana no se comportaron que la manera en pruebas se realizó en el laboratorio de Shu Chien, co-autor del papel de PNAS y profesor de la bioingeniería y remedio y director del instituto de Whitaker de la ingeniería biomédica en el UCSD. Cuando Chien y sus colaboradores estiraron las células hacia adelante y hacia atrás a lo largo de un eje en las cámaras miniatura del entrenamiento, las células formaron las fibras de tensión perpendiculares a la dirección del alargamiento. “Esta orientación de las fibras de la actinia puede ser pensada en como un mando de reacción en el cual las tensiones externas impuestas ante la célula se asierran al hilo internamente a un grado mucho reducido,” dijo a Chien.

Persona postdoctoral Roland Kaunas, ahora profesor adjunto de la ingeniería biomédica en la universidad de Tejas A&M, con la ayuda de la ayudante de laboratorio del UCSD Phu Nguyen, encontrado que las células no estiradas o las células que fueron estiradas el solamente 1 por ciento de su largo contuvieron fibras de la actinia sin la orientación direccional. Sin embargo, como aumentaron estirar rítmico a partir del 3 por ciento de un largo de célula al 10 por ciento, las fibras del alargamiento se convirtieron en perpendicular cada vez más orientada a la dirección que estiraba.

En encontrar más importante del artículo de PNAS, que fue hecho el 24 de octubre accesible en línea, el grupo de Chien denunció que cuando una proteína intracelular llamada Rho químicamente fue inhibida, las fibras de tensión crecieron en la dirección “incorrecta”; crecieron paralelas bastante que perpendicular a la dirección de estirar de la célula. Sin rho, las células perdieron su capacidad de orientar fibras de tensión correctamente. “Rho es una molécula muy importante,” dijo a Chien. “Trabaja en respuesta, y conjuntamente con, a estirar físico para generar la alineación sana de las fibras de tensión.” De hecho, cuando el grupo de Chien utilizó una técnica genética para aumentar la actividad de rho, esas células crecieron fibras de tensión en la dirección sana en un umbral más inferior de estirar.

“Hasta ahora, no se ha mostrado que hay una equivalencia y una cooperación entre los estímulos mecánicos y bioquímicos para regular la orientación apropiada de estas fibras de tensión,” dijo Kaunas. “De hecho, encontramos que las fibras de tensión orientaron de tal manera de controlar su nivel de tensión - no demasiado poco y no demasiado.”

Chien y Kaunas colaboraron con el científico Shunichi Usami de la investigación del UCSD, que contribuyó al diseño de las cámaras miniatura del entrenamiento. Las membranas de la goma de silicona dentro de las cámaras estuvieron recubiertas con una proteína que permitió que las células endoteliales se adhirieran a las membranas de una forma similares a cómo sujetan al tejido subyacente del vaso sanguíneo en la carrocería. Los investigadores aislaron las células endoteliales de la aorta bovina, crecieron las células en matraces de cultura, y los sembraron sobre las membranas del silicón. Después de que las células crecieran en capas confluentes, a pistón-como “penetrador” fue programada para activar en varias ocasiones en la cara inferior de las membranas y para retractarse. El movimiento de 60 ciclo-por-minutos del penetrador simuló los movimientos que estiraban de un vaso sanguíneo en respuesta a la presión arterial de subir-y-ca3ida producida por un corazón que batía.

Los investigadores también demostraron que la inhibición de rho o de una proteína relacionada llamó a Rho que la cinasa dio lugar a la baja de la alineación sana de las fibras de tensión así como de la alineación de los sitios de la adherencia en donde esas fibras de tensión sujetarían a la membrana celular. Estos nuevos resultados muestran sin obstrucción que rho y las tensiones físicas cooperan para producir alineaciones sanas de las fibras de tensión,” dijeron a Chien. “Necesitamos entender cómo las células pueden detectar la fuerza mecánica y lograr este efecto beneficioso con la activación de rho, y también necesitamos determinar otras proteínas que se puedan implicar en este mecanismo de mando de la reacción.”