{"id":75604,"date":"2002-10-01T10:10:00","date_gmt":"2002-10-01T13:10:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2002\/10\/01\/como-las-olas-del-mar\/"},"modified":"2015-07-20T17:22:46","modified_gmt":"2015-07-20T20:22:46","slug":"como-las-olas-del-mar","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/como-las-olas-del-mar\/","title":{"rendered":"Como las olas del mar"},"content":{"rendered":"

En apenas dos minutos, una c\u00e9lula del sistema inmunol\u00f3gico inmobiliza, envuelve, devora y destruye una part\u00edcula extra\u00f1a al organismo, tal como una bacteria o un par\u00e1sito. Este fen\u00f3meno es conocido como fagocitosis – del lat\u00edn\u00a0fagos<\/em> (comer) y\u00a0citosis<\/em> (c\u00e9lula) – y deriva de un tipo espec\u00edfico de fluctuaciones que se producen en la superficie de la c\u00e9lula calificadas como grandes, por formar olas similares a las del mar, de una altura de algunos micrones (un micr\u00f3n es la millon\u00e9sima parte de un metro), tal como fue comprobado mediante una serie de experimentos recientes realizados por investigadores del Laboratorio de F\u00edsica Estad\u00edstica y Biof\u00edsica de la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG).<\/p>\n

Este resultado altera uno de los modelos te\u00f3ricos propuesto hace casi 30 a\u00f1os por investigadores estadounidenses para explicar la fagocitosis, el modelo cremallera, seg\u00fan el cual peque\u00f1as vibraciones normales – tambi\u00e9n llamadas aleatorias, que se extiende por toda la superficie celular y se asemejan a las de una piscina en un d\u00eda de poco viento – provocar\u00edan este proceso, utilizado por las c\u00e9lulas en el combate contra agentes extra\u00f1os al organismo, tales como bacterias y hongos. En el futuro, este descubrimiento puede levar al desarrollo de drogas m\u00e1s eficientes en el combate contra infecciones.<\/p>\n

El camino para arribar a esa conclusi\u00f3n fue largo. Primeramente los investigadores de Minas Gerais desarrollaron una t\u00e9cnica innovadora, descrita en un art\u00edculo cient\u00edfico en v\u00edas de publicaci\u00f3n, que permiti\u00f3 observar y filmar detalles de los dos tipos de movimiento de la superficie celular en el microscopio \u00f3ptico. Dicha t\u00e9cnica, denominada microscop\u00eda de desfocalizaci\u00f3n, altera el foco de la imagen por distancias inferiores a un micr\u00f3n, permitiendo de este modo ver y medir la curvatura de la superficie celular, un par\u00e1metro importante para la evaluaci\u00f3n de la cantidad de energ\u00eda gastada por las c\u00e9lulas de defensa, como los macr\u00f3fagos, para engolfar al pat\u00f3geno.<\/p>\n

Pinzas de luz
\n<\/strong>Este m\u00e9todo \u00fanicamente funcion\u00f3 cuando se lo asoci\u00f3 a otro, creado en los a\u00f1os 70 por el f\u00edsico estadounidense Arthur Ashkin, de los Laboratorios Bell, de Estados Unidos. La t\u00e9cnica, conocida como pinzas \u00f3pticas – haces concentrados de l\u00e1ser capaces de sujetar y mantener suspendidos \u00e1tomos, mol\u00e9culas y c\u00e9lulas -, anteriormente aplicada a la f\u00edsica, fue adaptada a los estudios en biolog\u00eda en los \u00faltimos a\u00f1os. Con el auxilio de esas pinzas de luz, el f\u00edsico Oscar Nassif de Mesquita, de la UFMG, y su alumno de doctorado Ubirajara Agero, lograron aislar un macr\u00f3fago de rat\u00f3n com\u00fan, sin destruirlo, y alimentarlo con part\u00edculas de zymosan, una levadura utilizada en experimentos de fagocitosis en laboratorio.<\/p>\n

En el an\u00e1lisis de este fen\u00f3meno, aparecieron tanto las olas grandes como las peque\u00f1as – pese a que solamente las grandes participaban activamente en la emisi\u00f3n de prolongamientos para englobar a la part\u00edcula. “Nuestro objetivo era entender de qu\u00e9 modo las propiedades mec\u00e1nicas de la superficie de la c\u00e9lula act\u00faan sobre el proceso de fagocitosis”, explica Mesquita, coordinador del trabajo, desarrollado en colaboraci\u00f3n con Catherine Ropert, del Centro de Investigaciones Ren\u00e9 Rachou, de la Fundaci\u00f3n Oswaldo Cruz (Fiocruz), en Belo Horizonte, y Ricardo Gazzinelli, que trabaja en la Fiocruz y en el Departamento de Inmunolog\u00eda y Bioqu\u00edmica de la UFMG.<\/p>\n

Al medir el tama\u00f1o de las olas, los investigadores lograron calcular la energ\u00eda utilizada por las c\u00e9lulas para generar los movimientos. Mientras que las peque\u00f1as fluctuaciones, que se producen en toda la superficie de la c\u00e9lula, no gastan pr\u00e1cticamente energ\u00eda (la temperatura del cuerpo de 37\u00b0 C es suficiente para producirlas), las ondulaciones grandes consumen 100 veces m\u00e1s energ\u00eda.<\/p>\n

Perspectivas
\n<\/strong>No obstante, faltaba la comprobaci\u00f3n del nuevo mecanismo de la fagocitosis. Los investigadores agregaron al medio de cultivo de los macr\u00f3fagos una droga que altera la consistencia del esqueleto de las c\u00e9lulas e inhibe la formaci\u00f3n de las grandes ondulaciones: la citocalasina D. Al medir nuevamente la duraci\u00f3n del proceso, verificaron que el tiempo empleado para aniquilar al invasor aument\u00f3 60 veces, de dos minutos a dos horas, confirmando la importancia de las grandes ondulaciones para la fagocitosis.<\/p>\n

“Estos resultados abren el camino para el estudio de medicamentos que act\u00faen en la estructura de sost\u00e9n de las c\u00e9lulas y en la producci\u00f3n de energ\u00eda para incrementar la eficacia de la fagocitosis”, comenta Mesquita, que hace tres a\u00f1os que se aboca al an\u00e1lisis de los sistemas biol\u00f3gicos, y este a\u00f1o public\u00f3 dos art\u00edculos sobre el uso de pinzas \u00f3pticas -uno en la revista\u00a0Physical Review E<\/em> y otro en\u00a0Applied Physics Letters<\/em>, ambas publicaciones de la Sociedad Estadounidense de F\u00edsica.<\/p>\n

Las pinzas \u00f3pticas tambi\u00e9n est\u00e1n ayudando al equipo de Minas Gerais a estudiar fen\u00f3menos biol\u00f3gicos a escala molecular, m\u00e1s espec\u00edficamente la elasticidad de la mol\u00e9cula de ADN. Esta propiedad f\u00edsica suministra al material gen\u00e9tico la capacidad de doblarse sobre s\u00ed mismo para caber en el n\u00facleo de la c\u00e9lula, que tiene unos pocos micrones – el ADN contenido en una \u00fanica c\u00e9lula llegar\u00eda casi a 2 metros de longitud si se lo estirase.<\/p>\n

Interacci\u00f3n
\n<\/strong>Tras aislar un segmento de ADN con la ayuda de las pinzas, Mesquita y su alumno Nathan Viana midieron la flexibilidad de la mol\u00e9cula con un m\u00e9todo creado por ellos mismos. Dicho procedimiento, designado como esparcimiento din\u00e1mico de luz y descrito en el doctorado de Viana, concluido en mayo, eval\u00faa la intensidad de un l\u00e1ser reflejado por esferas de poliestireno conectadas al ADN.<\/p>\n

El experimento permiti\u00f3 la convalidaci\u00f3n de la t\u00e9cnica, que ser\u00eda empleada ya este a\u00f1o para analizar la interacci\u00f3n del material gen\u00e9tico con prote\u00ednas y con medicamentos, sustancias que alteran la elasticidad de la mol\u00e9cula. De tal manera, los investigadores esperan comprender mejor el proceso de duplicaci\u00f3n del ADN. Recientemente el equipo comenz\u00f3 a evaluar los da\u00f1os ocasionados en una mol\u00e9cula de ADN por la radiaci\u00f3n ultravioleta, como la que causa las quemaduras solares. “Pretendemos observar la evoluci\u00f3n en el transcurso del tiempo de los da\u00f1os provocados en una sola mol\u00e9cula”, explica Mesquita. “No conocemos todav\u00eda todas las posibles implicaciones de ello, pero creo que ser\u00e1 importante para evaluar el riesgo de c\u00e1ncer de piel causado por el mismo tipo de da\u00f1o”.<\/p>\n

Otra l\u00ednea de investigaci\u00f3n a la cual el equipo del investigador se aboca es el estudio del transporte de agua en las c\u00e9lulas renales, m\u00e1s espec\u00edficamente el proceso de p\u00e9rdida de agua de la c\u00e9lula a favor del medio externo, m\u00e1s concentrado en sal, la sustancia empleada en el experimento, por ejemplo. Como consecuencia de ese proceso, denominado \u00f3smosis, la c\u00e9lula comienza a marchitarse e inmediatamente activa su mecanismo de regulaci\u00f3n de volumen, de manera tal retornar al estado inicial – \u00e9sa es la osmorregulaci\u00f3n, otro mecanismo esencial.<\/p>\n

En el marco de un trabajo realizado conjuntamente con Robson dos Santos, del grupo de hipertensi\u00f3n del Departamento de Fisiolog\u00eda de la UFMG, Mesquita y su alumna de doctorado Aline Duarte L\u00facio midieron con precisi\u00f3n mayor que otros m\u00e9todos el volumen de agua perdido en el proceso, al observar una c\u00e9lula renal de perro aislada y en suspensi\u00f3n en el medio de cultivo con el auxilio de pinzas \u00f3pticas. Tambi\u00e9n calcul\u00f3 la velocidad de las osmosis, que los especialistas denominan permeabilidad, que se mostr\u00f3 mucho menor que en las estimaciones anteriores: apenas 5 micrones por segundo – los trabajos que hab\u00edan evaluado la \u00f3smosis mediante la observaci\u00f3n indirecta en agrupamientos de c\u00e9lulas, estimaban esa velocidad entre 0,5 y 50 micrones por segundo. “Con la eliminaci\u00f3n de la interferencia de otras c\u00e9lulas y del contacto con la l\u00e1mina de vidrio del microscopio, que deforma a la c\u00e9lula e impide la medici\u00f3n directa, disminuye mucho la posibilidad de error”, comenta Mesquita.<\/p>\n

Permeabilidad
\n<\/strong>Los investigadores siguieron en tiempo real la \u00f3smosis y cuantificaron, en funci\u00f3n de dicho tiempo, la permeabilidad de la membrana de la c\u00e9lula con relaci\u00f3n al agua, debida a la creaci\u00f3n de canales en la membrana celular por la acci\u00f3n de prote\u00ednas especializadas: las acuaporinas. En las experiencias se utilizaron cantidades variadas de NaCl (cloruro de sodio o sal com\u00fan) en el medio externo, para forzar la salida de agua de la c\u00e9lula, que se marchita r\u00e1pidamente en algunos segundos, pero enseguida acciona su mecanismo de regulaci\u00f3n de volumen, en un proceso denominado osmorregulaci\u00f3n, para retornar pr\u00e1cticamente a su volumen original en alrededor de diez minutos.<\/p>\n

Esta fase es m\u00e1s lenta, ya que el soluto – los compuestos disueltos en el interior de la c\u00e9lula, entre los cuales se encuentran minerales como el potasio – deben migrar hacia regiones espec\u00edficas de la c\u00e9lula, osm\u00f3ticamente activas, de manera tal invertir el flujo de agua. La adici\u00f3n de la hormona vasopresina, producida naturalmente por el cuerpo y relacionada a la hipertensi\u00f3n, aumenta la permeabilidad, porque provoca la migraci\u00f3n de nuevas acuaporinas hacia la superficie de la c\u00e9lula. El paso siguiente, comenta Mesquita, consistir\u00e1 en realizar experimentos en c\u00e9lulas renales de dos grupos de animales: hipertensos y normales. De all\u00ed pueden surgir m\u00e1s detalles sobre alteraciones en los mecanismos de transporte de agua potencialmente \u00fatiles en la b\u00fasqueda de nuevas drogas para tratar la presi\u00f3n alta y problemas en los ri\u00f1ones.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Investigadores detectan los movimientos destinados a combatir par\u00e1sitos en la superficie de las c\u00e9lulas\r\n","protected":false},"author":6,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[],"coauthors":[93],"class_list":["post-75604","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/75604","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=75604"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/75604\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=75604"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=75604"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=75604"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=75604"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}