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Estudios de cartílago arrojan luz sobre los “microdominios” y allanan el camino a mejores opciones de tratamiento

7 de enero, 2016
Tejido cartilaginoso

Las lesiones y la degeneración de los tejidos fibro-cartilaginosos, como el menisco de la rodilla y el disco intervertebral, tienen importantes costes socioeconómicos y en la calidad de vida. Pero el desarrollo de estrategias de tratamiento eficaces para tratar patologías en estos tejidos de soporte se ha visto obstaculizado por la falta de comprensión de las relaciones entre su estructura y su función.

Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Delaware (UD) y la Universidad de Pennsylvania ha arrojado nueva luz sobre esta cuestión, sentando las bases para un mejor tratamiento de las lesiones como desgarros de menisco, así como nuevas terapias para la osteoartritis y la degeneración relacionada con la edad.

Los hallazgos aparecen en un artículo llamado “Microstructural Heterogeneity Directs Micromechanics and Mechanobiology in Native and Engineered Fibrocartilage“, publicado el 4 de Enero en Nature Materials.

Dawn Elliott, profesora y directora del Departamento de Ingeniería Biomédica de la UD, explica que los tejidos fibro-cartilaginosoS están hechos principalmente de fibras largas alineadas que confieren resistencia y rigidez. Resulta, sin embargo, que también tienen pequeñas regiones no fibrosas, conocidas como microdominios, que se comportan de manera muy diferente a las zonas fibrosas.

Nuestra primera pregunta cuando vimos estos microdominios fue ‘¿son normales o están asociados a la patología?’“, comentó Elliott.

Estudios realizados en su laboratorio en bovinos y tejido humano donado mostraron que los microdominios estuvieron presentes en el principio de la etapa fetal, pero se hicieron mayores con la edad, las lesiones y la enfermedad, lo que sugiere que el aumento de tamaño del microdominio se relaciona con una pérdida de funcionalidad.

Así que ella y su equipo comenzó a indagar sobre la mecánica del sistema, y se encontró que mientras que los tejidos fibrosos alineados eran muy elásticos, comportándose como una banda elástica cuando se estira, los microdominios no se extendían.

Esto nos indicó que los microdominios no estaban recibiendo las mismas señales mecánicas que los tejidos alineados“, dice Elliott.

La profesora Elliot buscó la ayuda de Randall Duncan, profesor del Departamento de Ciencias Biológicas de la UD, para hacer frente a la cuestión de la señalización celular. Con Duncan, el equipo observó que las células en los microdominios evidenciaron una señalización muy alta de calcio, mientras que las señales de calcio se conectaban y desconectaban conforme a una carga mecánica en las regiones fibrosas.

Esto nos indicó que las células en estas dos regiones se comportan de manera muy diferente cuando se estira el tejido, lo que es una información clave en el desarrollo de terapias para tratar la enfermedad“, dice Elliott.

Un estudio adicional requirió un sistema modelo con una mejor capacidad de controlar las variables que en el tejido nativo. Este sistema fue desarrollado por el colaborador de Elliott y co-investigador principal del proyecto de investigación financiado por National Institutes of Health, Robert Mauck, que es profesor asociado de cirugía ortopédica y de bioingeniería en la Escuela de Medicina Perelman, de la Universidad de Pennsylvania.

Mauck y su equipo crearon una plataforma para estudiar los efectos de los microdominios en condiciones normales y patológicas, lo que permite a los científicos investigar la estructura física, la carga mecánica y la señalización celular, tanto en condiciones reales como en las diseñadas.

El diseño de esta plataforma de tejidos facilitará el estudio de la mecanobiología del desarrollo, homeostasia, degeneración y regeneración de tejidos fibrosos, allanando el camino al desarrollo de estrategias terapéuticas que puedan detener o revertir la progresión de la degeneración de los tejidos“, concluye Elliott.
..Susana Calvo