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# Biología # Bioingeniería

Entendiendo las Malformaciones Vasculares: Un Desafío Complejo

Infórmate sobre las malformaciones vasculares, sus causas y opciones de tratamiento.

Wen Yih Aw, Aanya Sawhney, Mitesh Rathod, Chloe P. Whitworth, Elizabeth L. Doherty, Ethan Madden, Jingming Lu, Kaden Westphal, Ryan Stack, William J. Polacheck

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Tabla de contenidos

Las malformaciones vasculares (MV) son crecimientos raros en los vasos sanguíneos. Pueden aparecer en venas, arterias, capilares o vasos linfáticos, así que son como un rompecabezas. Estas malformaciones están relacionadas con cambios genéticos y pueden causar varios síntomas según dónde aparezcan en el cuerpo.

¿Cómo Funcionan?

A nivel microscópico, estas malformaciones son como obras de construcción que salieron mal. En lugar de estructuras ordenadas, tienes enredos de vasos sanguíneos con formas irregulares. Las células que recubren estos vasos no se comportan como deberían y la estructura de soporte alrededor está toda revuelta. Esto puede traer problemas como dificultades en el flujo sanguíneo y, en algunos casos, puede llegar a ser bastante peligroso.

El Gran Problema con las MV

Muchas veces, estas malformaciones están presentes desde el nacimiento y pueden empeorar con la edad. Pueden bloquear el flujo sanguíneo o dificultar que el cuerpo drene líquidos de manera adecuada. Si no se tratan, pueden incluso volverse potencialmente mortales. La solución estándar para estas molestas malformaciones es la cirugía, escleroterapia (una palabra elegante para inyectar una solución y eliminar la malformación), o una pequeña lista de medicamentos que pueden o no ayudar.

¿Qué Causa las MV?

El problema radica en Mutaciones somáticas en genes específicos que ayudan en el crecimiento y desarrollo de los vasos sanguíneos. Estos genes también están involucrados en la creación de nuevos vasos sanguíneos cuando se forman tumores. Las MV se clasifican en de flujo lento o rápido según cómo se mueva la sangre a través de ellas.

La mayoría de los tipos de flujo lento, que no tienen un componente arterial, son causados por mutaciones genéticas que aumentan ciertas señales celulares, llevando a un crecimiento anormal. Por ejemplo, se encuentra una mutación en un gen llamado PIK3CA en aproximadamente el 80% de los casos que involucran ciertos crecimientos llenos de líquido llamados malformaciones linfáticas quísticas.

El Papel de las Señales

Cuando el flujo sanguíneo es normal, las Células Endoteliales (las que recubren los vasos sanguíneos) se estiran y se alinean en la dirección del flujo. Sin embargo, las mutaciones en el gen PIK3CA pueden interrumpir estas respuestas normales. Esto significa que los vasos sanguíneos no pueden adaptarse a las fuerzas de la sangre en movimiento, lo que lleva a más problemas.

¿Qué Hacen Estas Células?

Normalmente, las fosfatidilinositol-3-quinasas (PI3K) juegan un papel esencial en ayudar a las células a crecer, moverse y sobrevivir. Cuando la señalización va mal debido a mutaciones, puede causar problemas con las células que recubren los vasos sanguíneos. Se vuelven desorganizadas y pueden incluso crecer fuera de control.

¿Qué Pasa con las Células Endoteliales?

Cuando las células endoteliales están expuestas a un flujo sanguíneo normal, se estiran y se alinean bien, asegurándose de que todo funcione sin problemas. Pero con la mutación PIK3CA, se quedan en un estado más grumoso y no cambian de forma como deberían. También se vuelven menos efectivas para formar conexiones estrechas entre sí, lo cual es crucial para mantener intactas las paredes de los vasos sanguíneos.

¿Cómo Estudiamos Estas Malformaciones?

Los científicos suelen usar modelos especiales para replicar las MV en un laboratorio. Al estudiar cómo se comportan las células endoteliales en respuesta a diferentes fuerzas, los investigadores pueden comprender mejor los mecanismos detrás de estas malformaciones. Por ejemplo, cuando están expuestas a la presión de corte (la fuerza del flujo sanguíneo), las células endoteliales normales se alargan y se alinean, mientras que las mutadas no lo logran.

El Impacto del Flujo de Líquidos

El flujo de líquidos es crucial para la salud vascular. Ayuda a mantener los vasos sanguíneos en forma y funcionales. En casos de MV, las células endoteliales no responden adecuadamente a este flujo, lo que genera inestabilidad en las uniones entre ellas. Esto puede aumentar la permeabilidad, facilitando que los líquidos se filtren de los vasos, lo cual es como tener una manguera de jardín con fugas—definitivamente no ideal.

La Influencia del Microentorno

El entorno que rodea, incluyendo la estructura y la dinámica de fluidos, puede influir en cómo se desarrollan los vasos sanguíneos. Los tejidos suaves y flexibles donde suelen aparecer las MV afectan el comportamiento de las células endoteliales. Esto puede llevar a más problemas, como vasos sanguíneos dilatados que brotan incorrectamente.

Cuando las Cosas Salen Mal: Observando el Comportamiento Celular

En estudios, los investigadores han descubierto que las células endoteliales con la mutación PIK3CA son más grandes y redondeadas en comparación con las células normales. Estas células mutadas son menos organizadas y no forman conexiones sólidas con células vecinas, lo que aumenta el riesgo de fugas en los vasos sanguíneos.

¿Qué se Puede Hacer?

Para abordar las MV, no hay una solución única para todos. Las opciones de tratamiento pueden variar significativamente según la complejidad y la ubicación de la malformación. Algunas pueden requerir cirugía u otras intervenciones, mientras que otras podrían necesitar solo monitoreo.

Las Fuerzas Físicas en Juego

La dinámica de fluidos no solo afecta cómo se mueve la sangre, también impacta cómo se forman y se comportan los vasos sanguíneos. Cuando los vasos sanguíneos no responden a estas fuerzas como deberían, puede llevar a complicaciones. Por ejemplo, las células endoteliales con mutaciones PIK3CA a menudo no pueden estirarse en respuesta al flujo, contribuyendo a su crecimiento anormal.

El Misterioso Papel de la Presión

Al examinar las MV, los científicos encontraron que la variación de presión y flujo de líquidos puede fomentar que las células mutadas se porten peor. Este eludir las respuestas normales puede causar el crecimiento de vasos sanguíneos anormales y el brote de nuevas rutas innecesarias.

El Efecto Dominó de las Mutaciones

Curiosamente, incluso las células endoteliales normales vecinas pueden verse afectadas por las mutadas. Las células mutantes pueden emitir señales que influyen en sus vecinos no mutados, llevando a un mayor crecimiento y complejidad en la estructura vascular. ¡Es como tener un grupo de amigos alborotados que, sin querer, arrastran a todos los demás a sus locuras!

Desafíos en el Tratamiento

El panorama del tratamiento para las malformaciones vasculares está lejos de ser sencillo. Como las MV pueden ser tan variables y afectar a diferentes personas de maneras únicas, los doctores deben adaptar las terapias para cada caso. A veces, los tratamientos estándar simplemente no funcionan, lo que lleva a la frustración tanto de los pacientes como de los proveedores de salud.

Direcciones Futuras

La investigación está en curso para entender mejor cómo se desarrollan las MV y cómo mejorar los tratamientos. Los científicos están explorando diversas vías bioquímicas y mecánicas para encontrar nuevas formas de abordar estas malformaciones. El objetivo final es desarrollar terapias efectivas que puedan ayudar a quienes se ven afectados sin necesidad de procedimientos invasivos.

La Conclusión

Las malformaciones vasculares representan un desafío complejo en medicina. Provienen de cambios genéticos que afectan la formación y función normal de los vasos sanguíneos. Al comprender mejor estos procesos, los investigadores esperan mejorar las opciones de diagnóstico y tratamiento para quienes sufren de estas condiciones.

Y quién sabe, tal vez un día, con más investigación e innovación, tengamos las herramientas para enfrentar a estos villanos vasculares de manera efectiva. ¡Pero hasta entonces, mantenerse informado y entender cómo funcionan es crucial! Después de todo, ¡el conocimiento es poder, incluso cuando se trata de vasos sanguíneos torcidos!

Fuente original

Título: Dysfunctional mechanotransduction regulates the progression of PIK3CA-driven vascular malformations

Resumen: Somatic activating mutations in PIK3CA are common drivers of vascular and lymphatic malformations. Despite common biophysical signatures of tissues susceptible to lesion formation, including compliant extracellular matrix and low rates of perfusion, lesions vary in clinical presentation from localized cystic dilatation to diffuse and infiltrative vascular dysplasia. The mechanisms driving the differences in disease severity and variability in clinical presentation and the role of the biophysical microenvironment in potentiating progression are poorly understood. Here, we investigate the role of hemodynamic forces and the biophysical microenvironment in the pathophysiology of vascular malformations, and we identify hemodynamic shear stress and defective endothelial cell mechanotransduction as key regulators of lesion progression. We found that constitutive PI3K activation impaired flow-mediated endothelial cell alignment and barrier function. We show that defective shear stress sensing in PIK3CAE542Kendothelial cells is associated with reduced myosin light chain phosphorylation, junctional instability, and defective recruitment of vinculin to cell-cell junctions. Using 3D microfluidic models of the vasculature, we demonstrate that PIK3CAE542Kmicrovessels apply reduced traction forces and are unaffected by flow interruption. We further found that draining transmural flow resulted in increased sprouting and invasion responses in PIK3CAE542K microvessels. Mechanistically, constitutive PI3K activation decreased cellular and nuclear elasticity resulting in defective cellular tensional homeostasis in endothelial cells which may underlie vascular dilation, tissue hyperplasia, and hypersprouting in PIK3CA-driven venous and lymphatic malformations. Together, these results suggest that defective nuclear mechanics, impaired cellular mechanotransduction, and maladaptive hemodynamic responses contribute to the development and progression of PIK3CA-driven vascular malformations.

Autores: Wen Yih Aw, Aanya Sawhney, Mitesh Rathod, Chloe P. Whitworth, Elizabeth L. Doherty, Ethan Madden, Jingming Lu, Kaden Westphal, Ryan Stack, William J. Polacheck

Última actualización: 2024-12-09 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.08.22.609165

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.08.22.609165.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

Gracias a biorxiv por el uso de su interoperabilidad de acceso abierto.

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