El carácter uni, bi, o pluripotencial de las células troncales en un individuo adulto depende de una serie de señales provenientes del medio (1, 2). Al ambiente específico que mantiene las propiedades de las células troncales lo conocemos como "nicho".
El nicho constituye la unidad fisiológica que regula el destino o camino de desarrollo de las células troncales, así como su participación en la generación, el mantenimiento y la reparación tisular. La evidencia sugiere que el nicho tiene una localización anatómica específica que varía de acuerdo al tejido. Algunas de sus funciones primordiales (3) son el: i) prevenir el agotamiento de la población de células troncales; y ii) proteger al organismo del efecto ocasionado por la proliferación sin control de las mismas.
Actualmente se considera que la capacidad del nicho para mantener la pluripotencialidad de las células troncales depende de su composición, hecho que otorga un carácter pasivo a esta población y una función preponderante al microambiente. Por lo tanto, las propiedades del nicho son determinadas por componentes de la matriz extracelular, por la cantidad y concentración de citocinas y factores de crecimiento, por su vascularización - que a su vez determina la disponibilidad de nutrientes y de oxígeno, así como por la presencia de otros tipos celulares asociados (4).
Recientemente, en la revista Science Signaling del 5 de junio de 2012, el grupo de André Levchenko en la Universidad Johns Hopkins en los Estados Unidos describió un factor, previamente no considerado, que coordina la proliferación selectiva de las células troncales y su progenie con la expresión de un programa de diferenciación específico. Este factor es la rigidez mecánica del sustrato o matriz al que se adhiere la población celular (5)
En este caso, el grupo analizó el potencial de diferenciación de células troncales derivadas de cardioesferas obtenidas por explantes de tejido cardíaco de rata, cultivadas sobre un sustrato preparado con poliacrilamida (un polímero químicamente inerte, transparente y estable) recubierta con fibronectina (proteína que promueve la adhesión celular). Mientras estos autores mantuvieron constante la composición del sustrato, la rigidez mecánica del mismo fue modificada por cambios en el entrecruzamiento del polímero.
Los investigadores observaron que sustratos muy rígidos inhibían el proceso de diferenciación. En contraste, sustratos con rigidez similar a la encontrada en el miocardio determinaron que las células se convirtieran en células endoteliales con la capacidad de formar vasos sanguíneos.
Con base en estos hallazgos, los investigadores buscaron los posibles mecanismos moleculares involucrados en el proceso. De manera muy importante, ellos determinaron que una proteína activadora de GTPasas denominada p190RhoGAP juega una función primordial en el proceso. p190RhoGAP disminuye en las células que se desprenden de las cardioesferas e inician la diferenciación endotelial. Por el contrario, cuando los investigadores indujeron la expresión de p190RhoGAP mediante la manipulación genética de las células, se promovió formación de músculo cardíaco en vez de vasos sanguíneos.
Al analizar la función del substrato sobre al capacidad de diferenciación de las células troncales derivadas de cardiosferas, el grupo del Dr. Levchenko no sólo estableció cómo las características mecánicas del sustrato modulan el proceso de diferenciación; también identificó una molécula clave en la regulación de la expresión de dos programas de diferenciación. Entender la función de las características mecanicas del sustrato como control de la diferenciación de las células troncales tiene importantes implicaciones prácticas: se sugiere que p190RhoGAP puede ser de una herramienta muy poderosa en la manipulación del proceso de diferenciación y para mejorar los pronósticos de pacientes que han sufrido ataques cardíacos.
Lecturas sugeridas: 1. Castro-Muñozledo, F. (2010). División celular asimétrica, nichos y células troncales. Este sitio (http://www.horizonteciencia.com/, Noviembre, 2010).
2. Kuri-Harcuch, W. (2009) Diferenciación controlada de las células troncales pluripotenciales humanas: inducción con moléculas pequeñas y definidas. Este sitio (http://www.horizonteciencia.com/, Octubre, 2009)
3. Scadden, D.T. (2006). The stem-cell niche as an entity of action. Nature 441:1075-1079.
4. Lemischka I.R.; Moore K.A. (2003). Interactive niches. Nature 425:778-779.
5. Kshitiz, et al., (2012). Matrix rigidity controls endothelial differentiation and morphogenesis of cardiac precursors. Sci Signal. 5(227):ra41.
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