Descubierto el mecanismo por el que las células epiteliales se someten a una muerte rápida pero elaborada

Persona con psoriasis. Alborz Fallah /
CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)  

La piel es la defensa más expuesta de nuestro cuerpo contra los patógenos y otras amenazas externas. Su capa más externa se mantiene a través de una notable transformación en la que las células de la piel se convierten rápidamente en cuadrados: células muertas planas que proporcionan un sellado hermético entre la parte viva de la piel y el mundo exterior.

"A lo largo de nuestra vida, los cuadrados se eliminan continuamente de la superficie de la piel y se reemplazan por células internas que se mueven hacia afuera", dice Elaine Fuchs, profesora Rebecca C. Lancefield de Rockefeller, cuyo laboratorio recientemente arrojó nueva luz sobre este proceso. "Hemos identificado el mecanismo que permite a las células de la piel detectar nuevos cambios en su entorno y desplegar rápidamente las instrucciones para impulsar la formación de cuadrados".

Realizado en ratones y descrito en la revista Science, la investigación también proporciona información sobre cómo los errores en este mecanismo pueden conducir a afecciones de la piel como la dermatitis atópica y la psoriasis.

Como aceite y vinagre

La epidermis de la piel consiste en una capa interna de células madre que periódicamente deja de dividirse y se mueve hacia afuera, hacia la superficie del cuerpo. A medida que las células transitan a través de las capas posteriores, se enfrentan a los extremos cada vez más duros de nuestro entorno, como las variaciones de temperatura. En el último paso, a medida que se acercan a la superficie, los núcleos y los orgánulos de las células se pierden repentinamente en la transformación dramática en cuadrados.

Felipe García Quiroz, un ex becario postdoctoral en el laboratorio de Fuchs, notó algo extraño en las células de la piel justo antes de que se convirtieran en cuadrados: depósitos de proteínas manchadas de negro que se asemejan a las gotas que vería si vierte aceite en vinagre y le dio a la mezcla un buen sacudir.

Este fenómeno, llamado separación de fases, ocurre cuando se juntan líquidos con propiedades incompatibles: el aceite prefiere estar en compañía de otro aceite, por lo que se separa del vinagre a base de agua. También se cree que la separación de fases tiene lugar dentro de las células, donde el equivalente de las gotas de aceite son estructuras poco conocidas que, a diferencia de muchos otros orgánulos celulares, no están unidas por las membranas lipídicas. Quiroz y sus colegas sospecharon que en las células de la piel, los depósitos de proteínas oscuras observados, conocidos como gránulos de queratohialina, se forman a través de la separación de fases y llevan mensajes moleculares que, cuando se liberan, provocan que las células se aplanen y mueran rápidamente.

Para probar esta idea directamente en la piel, Quiroz y sus colegas desarrollaron una técnica para visualizar la dinámica de separación de fases sin interrumpir los procesos normales de una célula. Crearon ratones con un sensor de separación de fases, una biomolécula que emite luz verde bajo el microscopio cuando se forman gránulos de queratohialina, y luego se disipa cuando los gránulos se desmontan.

Con este método, los investigadores pudieron demostrar que una proteína llamada filagrina, que se sabe que está mutada en algunas afecciones de la piel, desempeña un papel clave en la formación de gránulos. "Si la filagrina no funciona correctamente, la separación de fases no se produce, la piel carece de gránulos de queratohialina y las células ya no pueden transformarse en respuesta a los desencadenantes ambientales", dice Quiroz.

Rotura de la barrera

Los hallazgos también arrojan luz sobre las causas subyacentes de las afecciones de la piel relacionadas con mutaciones en la filagrina. Por ejemplo, cuando Quiroz diseñó proteínas de filagrina que imitaban mutaciones asociadas con dermatitis atópica, las células de la piel ya no podían formar gránulos normales. "Sospechamos que esta falta de separación de fases contribuye a defectos en la construcción de la barrera cutánea, lo que resulta en la piel inflamada y agrietada que se ve en estas condiciones", dice.

Fuchs agrega que el trabajo podría abrir caminos completamente nuevos para desarrollar tratamientos para esta y otras enfermedades de la piel ligadas a la filagrina.

"La mayoría de los tratamientos desarrollados hasta ahora se han centrado en la supresión del sistema inmunitario, pero nuestros hallazgos sugieren que deberíamos estar mirando más de cerca la barrera en sí", dice ella.

Fuente de la noticia: Rockefeller University. "How skin cells embark on a swift yet elaborate death." ScienceDaily. ScienceDaily, 13 March 2020.