En un mundo devorador de células, los iones de calcio activan la señal de “cómeme” en las células muertas.

Facultad de Medicina de Baylor

Así como las personas mantienen sus hogares limpios y controlan el desorden, un grupo de células en el cuerpo es responsable de eliminar los desechos que genera el cuerpo, incluidas las células moribundas. Las células domésticas eliminan los materiales no deseados mediante un proceso llamado fagocitosis, que literalmente significa “células alimenticias”. Las amas de llaves ingieren, tragan las células moribundas y las descomponen para eliminarlas de manera efectiva.

“La fagocitosis es muy importante para la salud del cuerpo”, dijo el Dr. Zheng Zhu, cuyo laboratorio en la Facultad de Medicina de Baylor ha estado estudiando la fagocitosis durante muchos años y ha proporcionado nuevos conocimientos importantes sobre este proceso básico. Cuando este proceso de ingestión de células falla, las células muertas perderán su integridad, se degradarán y liberarán su contenido en los tejidos circundantes. El vertido de contenido celular puede causar daño tisular directo y provocar respuestas inflamatorias y autoinmunes. Si las células moribundas se infectan con un virus, la liberación de contenido celular propagará la infección “.

En el estudio actual, Chu, profesora del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de Verna y Mars McLean en Baylor, y sus colegas se centraron en la necrosis, el tipo de muerte celular causada por una lesión o enfermedad. La necrosis se asocia con mayor frecuencia con accidentes cerebrovasculares, cáncer, enfermedades neurodegenerativas y enfermedades cardíacas. El equipo investigó con más detalle la presentación de células necróticas en busca de una señal que induzca a las células “alimentadoras” o fagocíticas a tragar y eliminar la célula moribunda.

“En un trabajo anterior, el laboratorio de Zhou mostró que la señal en las células muertas es la fosfatidilserina, que es un tipo de grasa”, dijo Yoshitaka Furuta, el primer autor del estudio actual en el que trabajó mientras era un estudiante universitario en formación en Zhou. laboratorio. Furuta es actualmente estudiante del programa de posgrado de Baylor Development and Pathology Model and Therapy.

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El equipo descubrió que las células necróticas, no las células vivas, exponen la fosfatidilserina a sus superficies exteriores y, cuando los macrófagos la detectan, envuelven las células moribundas y las destruyen.

Las células sanas retienen fosfatidilserina en su interior, pero cuando se lesionan, por ejemplo, debido a la falta de oxígeno durante un accidente cerebrovascular cuando las neuronas están sobreexcitadas debido a la entrada constante de iones de calcio, o durante la neurodegeneración, el proceso de salida de la fosfatidilserina de la célula. comienza. “Queríamos saber qué activa el repunte de la fosfatidilserina”, dijo Furuta.

Después del proceso de necrosis en el gusano transparente C. elegans

Los investigadores trabajaron con el organismo modelo C. elegans, un gusano siempre que la tarjeta de crédito sea gruesa. Elegans es transparente, lo que permite a los investigadores identificar visualmente las neuronas necróticas, que parecen hinchadas en comparación con las células vivas, y realizar un seguimiento de los cambios en la dinámica de los componentes celulares utilizando el enfoque de grabación de lapso de tiempo que desarrollaron.

Trabajos previos en neuronas de C. elegans mostraron que ciertas mutaciones en las proteínas de los canales iónicos, que regulan la entrada y salida de iones como Ca2 + dentro y fuera de la célula, provocan necrosis acompañada de un aumento de los niveles de iones calcio intracelulares. Para verificar si los cambios en los niveles de iones calcio se correlacionaban con la activación de la señal LEE, el equipo introdujo algunos genes mutantes del canal iónico en sus neuronas de C. elegans y controló los niveles de calcio y fosfatidilserina a lo largo del tiempo.

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“En nuestro modelo de necrosis, descubrimos que un aumento fuerte y transitorio de los iones de calcio intracelular precedió a la exposición a la fosfatidilserina en las neuronas necróticas”, dijo Chu, miembro del Centro Oncológico Integral Dan L. Duncan en Baylor. Otros experimentos mostraron que las neuronas inicialmente necróticas tenían un ligero aumento en los iones de calcio, lo que resultó en la liberación de más iones de calcio de una estructura intracelular llamada retículo endoplásmico (RE), que es una fuente más grande de calcio. Los niveles más altos de calcio dentro de la célula dieron como resultado la exposición a la fosfatidilserina.

En apoyo del papel de los iones de calcio como desencadenante de la señalización de las “células alimenticias”, los investigadores encontraron que el aumento artificial del nivel de iones de calcio dentro de las células vivas también resultó en la exposición a la fosfatidilserina y que la supresión de la liberación de calcio del ER evitó la exposición de la señal.

El equipo también se acercó al proceso que llevó a la inversión de la fosfatidilserina y encontró otra pieza del rompecabezas. Descubrieron que el aumento del calcio intracelular activa ANOH-1, una enzima conocida por mejorar la exposición a la fosfatidilserina.

“Fue interesante para mí que el calcio pudiera ser tanto bueno como malo para las células vivas”, dijo Furuta. “Demasiado calcio es citotóxico y conduce a la necrosis, pero al mismo tiempo el calcio es necesario para que las células moribundas expongan la fosfatidilserina, una señal de alimentación que promueve su eliminación”.

“La necrosis es un fenómeno global que está presente en muchas enfermedades, y eliminar las células muertas es extremadamente importante para mantener la salud de nuestros cuerpos”, dijo Zhu.

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Nuestros hallazgos brindan información sobre el proceso de necrosis que podría conducir al desarrollo de estrategias de tratamiento, tal vez en la línea de promover la eliminación de células muertas mediante la modulación de la exposición a la fosfatidilserina, que puede ayudar a reducir los efectos tóxicos de la necrosis y mejorar el mantenimiento celular. “

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