Las células cancerosas expuestas a alta viscosidad se mueven mejor y su potencial metastásico aumenta

Las células cancerosas expuestas a alta viscosidad se mueven mejor y su potencial metastásico aumenta, según un estudio llevado a cabo por investigadores de la Universitat Pompeu Fabra de Barcelona y de la Universidad Johns Hopkins, junto a expertos de Estados Unidos y Canadá, y que ha sido publicado en las revistas 'Nature' y 'Nature Communications'.

El cuerpo humano está formado por más de un billón de células que se unen entre sí para formar los tejidos y órganos de nuestros cuerpos. Sin embargo, las células son estructuras dinámicas que se mueven, con diferentes técnicas, a través del cuerpo para cumplir varias funciones, como por ejemplo cerrar heridas o llevar nutrientes a otros tejidos.

Los científicos han colaborado durante los últimos seis años para desentrañar cómo las células cancerosas utilizan el movimiento de iones a través de canales iónicos activados mecánicamente (estímulos que deforman las membranas celulares) para adaptar su movimiento a diferentes tensiones mecánicas y entornos.

Estudiaron el movimiento de las células en soportes tridimensionales generados con técnicas de bioingeniería, que se asemejan a las vías por las que las células normalmente se desplazan en los cuerpos. Se localizaron dentro de la célula las proteínas clave mediante microscopia de alta resolución, se registró el volumen celular, los movimientos iónicos y la actividad eléctrica, además de evaluar cómo cambia la expresión de diferentes genes importantes para la evolución del cáncer.

Realizaron varios estudios, en el primero descubrieron que las células cancerosas pueden moverse en espacios confinados simplemente tomando agua en la parte frontal de la célula y liberándola en la parte posterior. Lo hacen sin necesidad de establecer interacciones moleculares con las paredes del tejido que las rodea.

"Funciona como un propulsor hidráulico, similar al dispositivo que Tom Clancy llevó a la ficción para propulsar un submarino en su novela La caza del Octubre Rojo. Las células cancerosas pueden moverse en espacios confinados simplemente transfiriendo agua de la parte anterior a la posterior de la célula", han explicado los investigadores.

En la vida real, esto es posible porque las células acumulan en su parte frontal un sistema de transporte iónico, el intercambiador de sodio/protón (NHE1), que carga la célula con sodio lo que hace que aumente la presión osmótica y se favorezca la entrada de agua en la célula.

Al mismo tiempo, las células cancerosas concentran la proteína SWELL1 en su parte posterior. SWELL1 (también conocido como LRRC8A) es un canal de cloruro activado por aumentos en el contenido de agua celular que facilita la salida de cloruro y agua.

El resultado final de la acción coordinada de estos dos sistemas de transporte de iones en la parte delantera y trasera favorece el movimiento celular. Además, el estudio demuestra que la actividad de estos dos sistemas es esencial para el movimiento de las células cancerosas fuera de los vasos sanguíneos y en el desarrollo de metástasis.

En el segundo estudio los científicos se cuestionaron cómo los cambios en la viscosidad del entorno celular pueden condicionar la forma en que las células cancerosas se mueven y se comportan. La viscosidad mide la resistencia que un fluido ejerce sobre cualquier cosa que se mueva en él o con él. Como tal, el sentido común y la ingeniería fundamental indican que las partículas inertes se mueven más lentamente en medios de viscosidad elevada.

Los científicos han demostrado ahora un efecto que a priori puede parecer contraintuitivo, que la viscosidad elevada promueve la migración celular, la invasión, así como la extravasación de células tumorales (salida de los vasos sanguíneos) y la colonización pulmonar.

"A diferencia de las partículas inertes, las células expuestas a una viscosidad elevada se mueven más rápido. Las células de nuestro cuerpo están constantemente expuestas a fluidos de viscosidades variables. En algunas situaciones patológicas como es el crecimiento tumoral, la viscosidad local que rodea el tumor inicial aumenta debido a la degradación anormal de proteínas o la compresión de las vías normales de drenaje -los vasos linfáticos. Además, a medida que el cáncer progresa a otras partes del cuerpo, las células tienen que viajar a través de espacios llenos de fluidos intersticiales y sangre, que tienen una viscosidad más alta que la del agua", han argumentado los expertos.

Asimismo, al exponer las células cancerosas a una alta viscosidad, observaron que el primer elemento celular que respondía a este estímulo era la proteína actina, que forma parte del esqueleto celular y da forma al cuerpo celular. Esto inicia una cascada de eventos moleculares que termina con la activación del canal TRPV4, que a su vez activa una cascada de eventos intracelulares que resultan en el refuerzo del citoesqueleto celular y la activación de proteínas motoras.

Curiosamente, por medio de todos estos cambios las células modifican su modo de migración y ya no emplean el movimiento del agua. En estas condiciones, utilizan su 'esqueleto' y 'músculos' celulares, así como las interacciones con las paredes circundantes para impulsarse a una velocidad más rápida. "Es como si las células hubieran ido al gimnasio para entrenarse duro -bajo altas cargas viscosas- y rendir mejor cuando se les desafía físicamente en su viaje desde el tumor primario hasta su destino final en una metástasis distante", han matizado.

Los autores del estudio también encontraron que las células no solo se mueven más rápido cuando están rodeadas de fluidos de viscosidad elevada, sino también cuando han sido previamente expuestas a dichos fluidos y después se les han retirado. En otras palabras, las células no solo pueden detectar y responder a la viscosidad elevada, sino que también pueden desarrollar una memoria de su exposición a esta condición.