16.17: Regulación de la expresión génica en el desarrollo celular - Migración celular en organismos multicelulares

Objetivos de aprendizaje

• Describir cómo las células pueden migrar dentro de un organismo

Migración celular

La migración celular es un proceso central en el desarrollo y mantenimiento de organismos multicelulares. Procesos como la formación de tejido durante el desarrollo embrionario, la cicatrización de heridas y las respuestas inmunitarias, requieren el movimiento orquestado de las células en direcciones particulares hacia ubicaciones específicas. Los errores durante este proceso tienen graves consecuencias, incluyendo discapacidad intelectual, enfermedad vascular, formación de tumores y metástasis. La comprensión del mecanismo por el cual las células migran puede conducir al desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas para controlar, por ejemplo, las células tumorales invasivas.

Las células a menudo migran en respuesta a señales externas específicas, incluidas señales químicas y señales mecánicas. Debido a un ambiente altamente viscoso, las células necesitan producir fuerzas permanentemente para poder moverse. Las células logran un movimiento activo por mecanismos muy diferentes. Muchos organismos procariotas (y espermatozoides) menos complejos utilizan flagelos o cilios para impulsarse a sí mismos. La migración de células eucariotas suele ser mucho más compleja y puede consistir en combinaciones de diferentes mecanismos de migración. Generalmente implica cambios drásticos en la forma celular que son impulsados por el citoesqueleto, por ejemplo una serie de contracciones y expansiones debidas al desplazamiento citoplásmico. Dos escenarios de migración muy distintos son el movimiento de rastreo (más comúnmente estudiado) y la motilidad blebbing.

La migración de células cultivadas unidas a una superficie es comúnmente estudiada mediante microscopía. Como el movimiento celular es muy lento (solo unos pocos µm/minuto), se registran videos de microscopía de lapso de tiempo de las células migratorias para acelerar el movimiento. Dichos videos revelan que el frente celular líder es muy activo con un comportamiento característico de sucesivas contracciones y expansiones. En general se acepta que el frente delantero es el motor principal que tira de la celda hacia adelante.

Migración celular: Imágenes de fase de células BSC 1 que migran en un ensayo de raspado en ausencia de suero durante un periodo de 15 horas.

Características comunes de la migración celular

Se cree que los procesos subyacentes a la migración de células de mamíferos son consistentes con los de locomoción (no espermatozoides). Las observaciones en común incluyen el desplazamiento citoplásmico en el frente delantero y la eliminación laminar de los desechos acumulados dorsalmente hacia el extremo posterior. Esta última característica se observa más fácilmente cuando los agregados de una molécula de superficie se reticulan con un anticuerpo fluorescente o cuando pequeñas perlas se unen artificialmente al frente de la célula. Se observa que otras células eucariotas migran de manera similar. La ameba Dictyostelium discoideum es útil para los investigadores porque presentan consistentemente quimiotaxis en respuesta a AMP cíclico; se mueven más rápidamente que las células cultivadas de mamíferos; y tienen un genoma haploide que simplifica el proceso de conectar un producto génico particular con su efecto sobre el comportamiento celular.

Puntos Clave

• La alteración o disfunción de los procesos de migración celular puede conducir a la formación de diversas enfermedades como metástasis, formación de tumores y enfermedades vasculares.
• En organismos procariotas, y algunas células eucariotas como los espermatozoides, la migración celular se produce a través del uso de un cilios o flagelos para propulsar hacia adelante.
• En los organismos eucariotas, la migración celular es un proceso mucho más complejo y puede incluir, pero no se excluye, cambios en el citoesqueleto, proteínas motoras, blebbing y desplazamiento citoplásmico; involucra señales tanto externas como internas que median estos procesos.

Términos Clave

• bleb: una protuberancia irregular en la membrana plasmática de una célula
• quimiotaxis: el movimiento de una célula o de un organismo en respuesta a un estimulante químico
• laminar: de movimiento fluido, suave y regular, fluyendo como si en diferentes capas
• metástasis: la transferencia de una función corporal o enfermedad a otra parte del cuerpo; específicamente el desarrollo de una zona secundaria de la enfermedad alejada del sitio original, como ocurre con algunos cánceres