Un estudi revela el mecanisme de formació de tubs respiratoris i capil·lars

Imatge d'una cèl·lula-tub. En vermell, el tub, en blau, el nucli, en verd, la forma de la cèl?lula. (microscopía electrònica). © IRB Barcelona. J. Casanova

Imatge d'una cèl·lula-tub. En vermell, el tub, en blau, el nucli, en verd, la forma de la cèl?lula. (microscopía electrònica). © IRB Barcelona. J. Casanova


Un treball d’investigadors de l’Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) i el CSIC revela com es generen els tubs respiratoris de diàmetre petit en la mosca Drosophila, un procés que és similar a la formació de petits vasos sanguinis, o capil·lars, en mamífers.

Aquests tubs o capil·lars, formats per una única cèl·lula, connecten els tubs principals del sistema respiratori amb els òrgans i teixits tot permetent l’aportació d’oxigen. La recerca ha estat publicada a la revista Current Biology, del grup Cell.

Jordi Casanova, professor del CSIC que lidera un grup en biologia del desenvolupament a l’IRB Barcelona, estudia com de l’expressió dels gens s’indueix la formació de les diverses parts d’un organisme. Revelar com es generen els tubs respiratoris a Drosophila és important perquè els gens i mecanismes que hi intervenen són molts semblants als que hi ha a l’aparell respiratori o circulatori de mamífers. “El nostre estudi explica la formació d’aquells conductes més petits que han de créixer per portar aliment i oxigen als teixits”, explica Casanova.

La formació de capil·lars és un procés estretament relacionat amb el desenvolupament de tumors ja que aquests tenen la capacitat de generar nous capil·lars per obtenir més aliment, en un fenomen denominat angiogènesi. I precisament una de les estratègies que s’ha estudiat per evitar el creixement tumoral és impedir la formació d’aquestes vies d’aprovisionament.

Estudiar en viu la transformació d’una cèl·lula en una cèl·lula-tub

Els tubs són de poques micres de diàmetre (una micra és igual a un mil·límetre partit per mil) i es generen a l’interior d’una cèl·lula. El procés d’allargament de la cèl·lula i la formació del tub s’esdevenen simultàniament. “Si un teixit o òrgan necessita oxigen, envia un senyal a les cèl·lules del tub principal. En aquell moment, una única cèl·lula comença a allargar-se cap al destí mentre el tub es va generant a dins. Es com posar el dit en un guant arrugat: el teixit s’estira a mesura que el dit hi va entrant”.

Els investigadors han filmat el desenvolupament d’embrions amb el microscopi per seguir el procés en viu. “La visió en temps real de l’evolució dels embrions ens ha permès veure què passa en el conjunt de l’organisme i entendre la interacció amb el teixit veí. Després, amb tècniques de biologia molecular, hem identificat els elements que hi prenen part”, explica el primer autor de l’estudi, Louis Gervais, investigador postdoctoral al grup de Casanova.

El tipus de senyal que les cèl·lules dels teixits emeten es diu Fibroblast Growth Factor (FGF) i les cèl·lules del tub reaccionen posat en marxa el Serum Response Factor (SRF), que és el mateix gen que està actiu en els capil·lars del sistema circulatori dels mamífers. “Hem descobert com aquesta maquinària genètica actua a l’interior de la cèl·lula perquè es reorganitzi i es transformi en cèl·lula-tub”. Els investigadors han identificat dos actors principals: l’actina -una proteïna lligada a moviment cel·lular-, que es concentra a l’extrem de la cèl·lula per on començarà a allargar-se, i els microtúbuls, fibres molt primes que s’amarren, per una banda, a l’actina i, per altra banda, a l’extrem oposat de la cèl·lula. La xarxa de microtúbuls són com rails per on circulen els components que cal incorporar tant a la membrana exterior de la cèl·lula com a la membrana interior del tub perquè puguin créixer, mentre que l’actina actua d’explorador que indica la direcció del creixement. Així, la conjunció de l’actina i els microtúbuls organitza l’allargament de la cèl·lula i el creixement del tub fins al teixit de destí.

Article de referència:
In vivo coupling of cell elongation and lumen formation in a single cell.
Louis Gervais and Jordi Casanova.
Current Biology 2010, DOI 10.1016/j.cub.2009.12.043

Veure el vídeo.
La formació del tub s’ha filmat en viu © IRB Barcelona. J. Casanova