Cómo las células usan señales eléctricas para moverse

Las células de nuestro cuerpo pueden moverse hacia ciertas señales, lo cual es crucial para varios procesos biológicos. En los mamíferos, este movimiento es importante para el desarrollo, cómo funciona nuestro sistema inmunológico y la sanación de tejidos después de lesiones.

Las células suelen moverse en respuesta a señales químicas, un proceso llamado quimiotaxis. Esto sucede cuando receptores especiales en la superficie de la célula detectan químicos en su entorno. Cuando estos receptores encuentran sus químicos específicos, envían señales dentro de la célula que ayudan a cambiar su forma y movimiento, guiándola en una dirección particular. Aunque entendemos bastante sobre cómo las células responden a señales químicas, hay menos conocimiento sobre cómo reaccionan a otros tipos de información en su entorno, como diferencias de temperatura, niveles de pH o rigidez de los materiales alrededor.

Cuando hay una herida, las células necesitan moverse hacia el daño. Esto puede ser complicado porque la herida crea un nuevo tipo de señal que las células deben seguir, que antes no estaba ahí. Una señal interesante que puede guiarlas es un campo eléctrico inducido por la herida.

#Campos Eléctricos y Migración Celular

En muchas células animales, hay diferentes concentraciones de iones en la parte superior e inferior de la superficie celular. Cuando la piel se lesiona, el equilibrio habitual de estos iones se altera, creando un campo eléctrico que puede guiar a las células hacia la herida. Este movimiento en respuesta a señales eléctricas se conoce como galvanotaxis.

Muchos tipos de células, incluyendo las de la piel y del sistema inmunológico, han mostrado que pueden moverse hacia señales eléctricas. Los investigadores han estado estudiando cómo estas células detectan y responden a campos eléctricos, pero los mecanismos exactos aún no se comprenden completamente.

Para guiar a las células de manera efectiva a largas distancias, las señales que se generan en la superficie celular necesitan ser transmitidas a las partes de la célula responsables de moverse. Algunos componentes de señalización que se sabe que funcionan con señales químicas también han demostrado jugar un papel cuando las células responden a campos eléctricos. Sin embargo, dado que los campos eléctricos generados por heridas son bastante débiles y no penetran profundamente en la membrana celular, es poco probable que estos campos cambien directamente el comportamiento de la mayoría de los componentes internos de la célula.

#Encontrando el Sensor de Campo Eléctrico

Experimentos recientes han buscado identificar las proteínas específicas en la superficie celular que detectan directamente los campos eléctricos. Un tipo de célula que se mueve rápido en respuesta a varias señales es el neutrófilo, un glóbulo blanco esencial para nuestra respuesta inmunológica. Los investigadores eligieron una línea celular similar a los Neutrófilos para sus estudios y utilizaron un dispositivo que podía aplicar campos eléctricos mientras separaba células según cuán bien migraban hacia la fuente del campo eléctrico.

Con este dispositivo, las células se colocaron en una cámara con agujeros pequeños, y se aplicó un campo eléctrico. Se encontró que aplicar un campo eléctrico aumentaba significativamente el número de células que se podían recolectar del otro lado de la membrana en comparación con cuando no había campo eléctrico presente.

Usando una técnica de edición de genes CRISPR, los científicos llevaron a cabo una pantalla genética para identificar qué genes afectarían cómo se movían las células en respuesta al campo eléctrico. Se centraron en genes que, al alterarse, cambiaban la capacidad de la célula para migrar específicamente hacia la señal eléctrica en lugar de simplemente afectar el movimiento general. Se identificó un gen particular llamado Galvanina como un fuerte candidato para ser un sensor de campo eléctrico.

#Características de la Galvanina

La Galvanina es una proteína que se encuentra en la membrana de las células similares a los neutrófilos. Los investigadores confirmaron que está presente en la superficie de la célula y que, cuando se expone a un campo eléctrico, se reubica en el extremo de la célula que mira hacia la señal eléctrica. Este movimiento ocurre rápidamente, dentro de aproximadamente un minuto de exposición.

Se hipotetizó que la Galvanina se mueve debido a su carga, que es influenciada por las moléculas de azúcar añadidas. Estos azúcares pueden darle a la proteína una carga negativa general más significativa, lo cual es importante para su comportamiento en un campo eléctrico.

Experimentaciones adicionales mostraron que varios genes relacionados con el tráfico de membranas y la modificación de proteínas podrían impactar cómo las células perciben las señales eléctricas. Los investigadores crearon diferentes versiones de la proteína Galvanina, con cargas variables, para probar cómo estas cargas influenciaban la capacidad de las células para responder al campo eléctrico.

#Resultados de los Experimentos

Cuando se eliminó o inactivó la Galvanina, las células mostraron una pérdida de movimiento direccional hacia el campo eléctrico. Sin embargo, si la Galvanina original se reintroducía en estas células, recuperaban su capacidad de moverse correctamente en respuesta al campo eléctrico. Este hallazgo demostró que la Galvanina es esencial para ayudar a las células a navegar hacia señales eléctricas.

Los investigadores también analizaron cómo la Galvanina afecta el movimiento celular en un entorno complejo, como un gel hecho de colágeno. Descubrieron que cuando se colocaban células con niveles reducidos de Galvanina bajo un campo eléctrico, se volvían menos dirigidas en su movimiento, y su velocidad general se mantenía igual, lo que indica que la Galvanina influye específicamente en la dirección del movimiento celular en lugar de la velocidad en sí.

Al medir cómo se reubica la Galvanina durante la migración de las células, los científicos encontraron que hay cambios inmediatos en la forma y movimiento de la célula en la parte delantera y trasera. El movimiento de la Galvanina hacia un lado de la célula estaba estrechamente relacionado con cómo cambiaba su forma; parecía que la Galvanina ayuda a coordinar la parte trasera de la célula para retroceder mientras permite que la parte delantera empuje hacia adelante.

#Implicaciones de los Descubrimientos

El descubrimiento de la Galvanina como sensor de campo eléctrico marca un paso importante en la comprensión de cómo nuestras células inmunitarias pueden responder a heridas y posibles infecciones. La capacidad de ajustar rápidamente el movimiento basado en señales específicas de la ubicación podría ser vital en los procesos de sanación.

Además, los hallazgos presentan aplicaciones potenciales más allá de los neutrófilos. Dado que la Galvanina se encuentra en otras células inmunitarias y tejidos, podría desempeñar un papel similar en cómo esas células responden a señales eléctricas en el cuerpo.

A medida que los investigadores continúan explorando las propiedades de la Galvanina, pueden descubrir formas de manipular su función en tratamientos o terapias destinadas a mejorar la sanación y recuperación en diversas condiciones médicas. Comprender cómo las células utilizan señales eléctricas también podría llevar a avances en medicina regenerativa e ingeniería de tejidos.

En conclusión, la Galvanina ha emergido como un jugador clave en ayudar a las células a moverse hacia señales eléctricas, lo cual es crucial durante la reparación de tejidos y las respuestas inmunitarias. Estudios futuros arrojarán más luz sobre cómo esta proteína interactúa con otros procesos celulares y podrían llevar a breakthroughs en cómo abordamos la sanación y regeneración en medicina.