La piel humana es un órgano notable que sirve como barrera que nos protege de los patógenos, sustancias tóxicas y otros. Nuestra piel necesita renovarse constantemente a lo largo de nuestra vida, así como cambiar su tamaño para adaptarse perfectamente y cubrir el cuerpo. Para cumplir con un comportamiento tan complejo y dinámico, cada célula de la piel tiene una tarea específica que depende de su posición. Los científicos del Instituto Max Planck de Biología del Envejecimiento en Colonia han demostrado que la densidad y el hacinamiento celular desempeñan un papel fundamental en la instrucción de las decisiones sobre el destino de las células madre individuales y el movimiento de las células diferenciadoras hacia arriba dentro del tejido. Esto asegura que todos los tipos de células estén colocados correctamente dentro del tejido.

La epidermis de la piel adulta está formada por diferentes capas. Las células madre residen en la capa inferior donde su tarea es producir nuevas células que luego se diferencian y se mueven hacia arriba hacia la capa superior más especializada. Este proceso de diferenciación implica cambios permanentes en las propiedades de las células para adaptarse mejor a la función de barrera de la piel. La piel debe mantener un número equilibrado de células madre y diferenciadas, ya que la pérdida del equilibrio adecuado daría como resultado una estructura tisular aberrante y, por lo tanto, una función. Hasta hace poco, se desconocía en gran medida cómo se mantiene este intrincado equilibrio.

"Al comienzo de nuestro estudio nos preguntamos cómo saben las células de la piel dónde están y qué se supone que deben hacer", explica Yekaterina Miroshnikova, autora principal del estudio e investigadora postdoctoral en el laboratorio de Sara Wickström en el Instituto Max Planck de Biología del Envejecimiento. Los investigadores analizaron tejidos embrionarios de ratones y células madre cultivadas y encontraron un mecanismo elegante basado en la guía mecánica.

El estrés local inducido por el hacinamiento conduce a la diferenciación

"Observamos que la división de las células madre indujo un efecto de apiñamiento local en la capa de células madre que deformó las células en las proximidades de este evento. Curiosamente, esta compresión y deformación desencadenó la diferenciación de la celda vecina ", explica Miroshnikova. Las celdas abarrotadas y comprimidas cambian sus propiedades, conduciendo a su "escape" de la tensión local en la capa inferior y el movimiento hacia arriba. "El hecho de que las células perciban lo que hacen sus vecinas y hagan exactamente lo contrario proporciona una forma muy eficiente y sencilla de mantener el tamaño del tejido, arquitectura y función ", dice Miroshnikova.

Estos resultados demuestran por primera vez cómo un tejido complejo como la piel humana puede generar y mantener su estructura a través de principios muy simples de autoorganización. En el futuro, el grupo continuará usando una combinación de modelado computacional y biología celular para descubrir cómo las mutaciones genéticas que ocurren durante el cáncer se dirigen a la proliferación de células madre y la mecánica para afectar este proceso.