Diviziunea celulară nu doar creează celule noi, ci remodelază țesuturile
Un nou studiu realizat de cercetătorii de la Institutul Stowers pentru Cercetare Medicală arată că diviziunea celulară are un rol mult mai complex decât simpla producere de celule noi: ea contribuie direct la remodelarea arhitecturii țesuturilor. Cercetarea, publicată în revista Current Biology, s-a concentrat asupra țesuturilor epiteliale, foile de celule strâns organizate care formează suprafețele corpului și căptușesc organele.
Problema fundamentală pe care cercetătorii au urmărit să o elucideze este modul în care un strat dens de celule face loc pentru două celule fiice atunci când anterior exista doar una. Mucosa intestinală, unul dintre cele mai rapid reinnoite țesuturi ale corpului, s-a dovedit a fi un model ideal pentru studierea acestui proces.
Echipa condusă de Matt Gibson, investigator la Stowers, împreună cu Subu Ramanathan, fost cercetător postdoctoral, a combinat imagistica în timp real a organoidelor intestinale de șoarece, modele miniaturale de țesut intestinal cultivate în laborator, cu un model computațional. În organoidele intestinale, suprafața bazală este orientată spre exterior, oferind cercetătorilor o vizibilitate neobișnuit de clară asupra comportamentului celular care în mod normal este greu de observat.
Retragerea și reinsertia celulelor fiice
Analizând 33 de diviziuni celulare filmate, echipa a observat aceeași secvență generală de rearanjamente celulare prezisă de model. Rezultatele au arătat că schimbările dramatice de formă prin care trec celulele în timpul mitozei reorganizează activ celulele vecine, un mecanism fundamental care ajută țesuturile în creștere să își mențină structura.
Concret, atunci când o celulă se pregătește să se dividă, ea se retrage de la suprafața bazală a țesutului, permițând celulelor vecine să se apropie și să formeze temporar o structură asemănătoare unei rozete. La reinsertia celulelor fiice, acestea declanșează o nouă rundă de rearanjamente. Cele două celule fiice s-au dovedit a fi cu aproximativ 30% mai puțin circulare decât celula mamă originală, creând o amprentă mai alungită care a direcționat modul în care celulele vecine s-au rearanjat, de obicei perpendicular pe linia unde cele două celule fiice s-au întâlnit.
Când cercetătorii au folosit un medicament pentru a opri diviziunea celulară înainte ca celulele fiice să poată reveni la suprafața bazală, schimbul de vecini a scăzut cu 93%, chiar dacă rozetele s-au format în continuare. Acest lucru a demonstrat că retragerea și reinsertia determină părți distincte ale procesului de remodelare.
Diviziunea ca proces de construcție a țesutului
Descoperirile extind modul în care proliferarea celulară poate fi privită la nivel de țesut. Diviziunea celulară este de obicei descrisă ca un mod de a crește numărul de celule, însă noul studiu arată că mitoza poate acționa și ca un proces morfogenetic, contribuind direct la forma și organizarea țesutului.
„Avem acum o imagine mai clară asupra modului în care țesuturile epiteliale sănătoase își păstrează structura pe măsură ce cresc”, a declarat Gibson. „Odată ce înțelegi aceste reguli, poți începe să întrebi ce se schimbă atunci când țesuturile își pierd organizarea în boală.”
Relevanța clinică a acestor concluzii este semnificativă: la oameni, până la 90% dintre diagnosticele de cancer sunt carcinoame, cancere care încep în straturile de celule epiteliale. Înțelegerea modului în care aceste țesuturi rămân normal organizate ar putea ajuta cercetătorii să înțeleagă mai bine ce se modifică atunci când creșterea anormală a celulelor perturbă această organizare în boală.
Cercetătorii intenționează să exploreze în continuare modul în care proprietățile fizice ale țesutului înconjurător, inclusiv rolul membranei bazale, interacționează cu geometria celulară în timpul diviziunii, și dacă aceleași reguli se aplică și în alte țesuturi în creștere și regenerare.
