Nuestros cuerpos dependen de complejas redes de comunicación para funcionar, utilizando señales eléctricas en sistemas como el nervioso y el cardíaco. Ahora, investigadores han hecho un descubrimiento sorprendente: las células epiteliales que recubren nuestra piel y órganos también se comunican mediante señales eléctricas, aunque mucho más lentas que las de las neuronas. Estas células, previamente “mudas”, parecen “gritar” para alertar a sus vecinas del peligro, abriendo potencialmente nuevas vías para los avances médicos.
El cuerpo humano es un sistema complejo de partes interconectadas, y la comunicación efectiva entre estos componentes es vital para su correcto funcionamiento. Si bien el sistema nervioso es bien conocido por su rápida señalización bioeléctrica, los investigadores ahora han descubierto una nueva y sorprendente forma de comunicación eléctrica dentro de las células epiteliales que forman nuestra piel y recubren nuestros órganos. Este descubrimiento desafía las suposiciones previas sobre estas células y abre emocionantes posibilidades para futuras aplicaciones médicas.
Anteriormente consideradas “mudas”, se ha descubierto que las células epiteliales se comunican a través de una señal eléctrica lenta y persistente, comparada con un “grito largo y lento”. Esto contrasta marcadamente con la comunicación de disparo rápido característica de las neuronas. Como explica el polímata Steve Granick de la Universidad de Massachusetts Amherst, “Las células epiteliales hacen cosas que nadie ha pensado en buscar. Cuando se lesionan, ‘gritan’ a sus vecinas, lenta, persistentemente y a distancias sorprendentes. Es como el impulso de un nervio, pero 1.000 veces más lento”. Esta diferencia fundamental en la velocidad destaca una red de comunicación distinta que opera dentro del cuerpo.
Para investigar esta nueva comunicación celular, Granick y la ingeniera biomédica Sun-Min Yu, también de la Universidad de Massachusetts Amherst, desarrollaron un sistema especializado. Este sistema involucraba un chip equipado con una matriz de aproximadamente 60 electrodos. Este chip fue luego recubierto con una sola capa de queratinocitos humanos cultivados en laboratorio, que son las principales células epiteliales que se encuentran en la capa externa de la piel. Esta configuración permitió a los investigadores observar y registrar meticulosamente la actividad eléctrica de estas células.
Usando un láser, los investigadores “pincharon” intencionalmente la capa de queratinocitos, simulando una lesión. La matriz de electrodos actuó entonces como un oyente sensible, detectando y rastreando los cambios eléctricos subsiguientes que ocurrieron dentro de la capa celular. Como describe Yu el proceso, “Rastreábamos cómo las células coordinaban su respuesta. Es una conversación a cámara lenta y excitada”. Este enfoque experimental proporcionó evidencia directa de la señalización eléctrica en respuesta al daño.
Las señales eléctricas observadas se propagaron a una velocidad sorprendentemente lenta, aproximadamente 10 milímetros por segundo. Sin embargo, pudieron viajar a distancias significativas, alcanzando hasta cientos de micrómetros desde el sitio de la herida. Esta comunicación de largo alcance, a pesar de su lentitud, sugiere un mecanismo para coordinar las respuestas en una gran área de tejido. Curiosamente, este fenómeno se asemeja a la señalización eléctrica de calcio observada en las plantas cuando se dañan, por ejemplo, por un insecto.
Investigaciones adicionales revelaron que esta comunicación celular epitelial depende en gran medida de los canales iónicos. Estos son pequeños poros incrustados dentro de las membranas celulares que facilitan el movimiento de iones cargados, con el calcio aparentemente jugando un papel predominante en esta vía de señalización específica. El movimiento de estos iones a través de la membrana celular genera las señales eléctricas observadas por los investigadores.
Una distinción clave entre los canales iónicos de las células epiteliales y los que se encuentran en las neuronas radica en su mecanismo de activación. Si bien los canales iónicos neuronales responden típicamente a los cambios de voltaje o a las señales químicas, los canales iónicos de las células epiteliales involucrados en esta comunicación recién descubierta parecen ser principalmente sensibles a los estímulos mecánicos, como la presión o el estiramiento. Esto sugiere un desencadenante diferente para iniciar estas señales eléctricas, potencialmente vinculado a la interrupción física del tejido.
Otra diferencia notable es la duración de estas señales epiteliales. A diferencia de la naturaleza relativamente breve de las señales neuronales, las “conversaciones” entre las células epiteliales se registraron durante períodos prolongados, con algunas que duraron hasta cinco horas. A pesar de esta duración prolongada y la velocidad más lenta, se descubrió que la amplitud del voltaje de estas señales era similar a la observada en las neuronas, y el proceso de comunicación pasaba por fases análogas a las que se ven en la comunicación neuronal.
Dado que este es un descubrimiento muy reciente, todavía hay mucho que aprender sobre los intrincados mecanismos subyacentes a esta comunicación celular epitelial. Los investigadores están trabajando activamente para identificar las moléculas o factores específicos involucrados en la generación y transmisión de la señal, y para determinar si diferentes tipos de células epiteliales exhiben variaciones en la forma en que comunican el daño. Si bien los hallazgos iniciales sugieren fuertemente la participación de iones de calcio, se necesita más investigación para dilucidar completamente la vía de señalización completa.
A pesar de la necesidad de una mayor investigación, este descubrimiento innovador es muy prometedor para futuras aplicaciones biomédicas. La capacidad de las células epiteliales para comunicarse eléctricamente sobre una lesión abre emocionantes posibilidades para el desarrollo de nuevos dispositivos médicos. Por ejemplo, esta comprensión podría allanar el camino para la creación de sensores portátiles o vendajes electrónicos diseñados para monitorear la salud de los tejidos y potencialmente acelerar la curación de heridas al influir o imitar estas señales eléctricas naturales.
Como Yu afirma acertadamente, “Entender estos gritos entre células heridas abre puertas que no sabíamos que existían”. Esta investigación, publicada en la prestigiosa revista Proceedings of the National Academy of Sciences, representa un paso significativo en nuestra comprensión de la comunicación celular y su papel potencial en la reparación y regeneración de tejidos. Subraya la complejidad y sofisticación de las redes de comunicación interna del cuerpo, revelando diálogos eléctricos previamente ocultos que ocurren dentro de nuestros tejidos más fundamentales.
Investigadores descubrieron que las células epiteliales, antes consideradas “mudas”, se comunican el peligro mediante señales eléctricas lentas – un “grito” – utilizando canales iónicos y calcio. Este hallazgo sorprendente, similar a la señalización en plantas, podría revolucionar los dispositivos biomédicos, potencialmente acelerando la cicatrización de heridas y generando nuevas tecnologías de sensores. La investigación adicional sobre estas “conversaciones” celulares promete avances emocionantes en nuestra comprensión de las intrincadas redes de comunicación del cuerpo.
Leave a Reply