El redondeo de las células mitóticas es un cambio de forma que se produce en la mayoría de las células animales que sufren mitosis . Las células abandonan la forma extendida o alargada característica de la interfase y se contraen en una morfología esférica durante la mitosis. El fenómeno se observa tanto en cultivos artificiales in vitro como en tejido de formación natural in vivo .
En 1935, uno de los primeros informes publicados sobre redondeo mitótico en tejido vivo describía el redondeo celular en el epitelio pseudoestratificado del tubo neural de los mamíferos . [1] Sauer notó que las células en mitosis se redondean hacia la superficie apical o luminal del epitelio columnar antes de dividirse y regresar a su morfología alargada .
Durante mucho tiempo no estuvo claro por qué las células se volvían redondas en la mitosis. Sin embargo, estudios recientes en el epitelio y la epidermis de varios organismos muestran que el redondeo de las células mitóticas podría cumplir varias funciones importantes. [2]
Para comprender los mecanismos físicos de cómo las células se redondean en la mitosis, los investigadores han realizado mediciones mecánicas con células cultivadas in vitro . Las fuerzas que impulsan el redondeo celular han sido caracterizadas recientemente por investigadores de los grupos de profesores Tony Hyman y Daniel Muller , quienes usaron voladizos de microscopía de fuerza atómica plana para restringir las células mitóticas y medir la fuerza de respuesta. [10] [11] Más del 90% de las fuerzas son generadas por la actividad colectiva de los motores moleculares de miosina II en la corteza de actina. [10] [11] Como resultado, la tensión superficial y la rigidez eficaz de la corteza de actina aumenta como se ha observado de forma constante en las células mitóticas. [12] [13] [14] Esto a su vez produce un aumento en la presión hidrostática intracelular debido a la Ley de Laplace , que relaciona la tensión superficial de una interfaz de fluido con la presión diferencial sostenida a través de esa interfaz. [15] El aumento de la presión hidrostática es importante porque produce la fuerza hacia afuera necesaria para empujar y redondear contra objetos o impedimentos externos, como un voladizo flexible [10] [11] o gel blando [8] (ejemplos in vitro ), o la matriz extracelular circundante y las células vecinas [7] ( ejemplos in vivo ). En las células HeLa in vitro , la fuerza generada por una célula mitótica semideformada es del orden de 50 a 100 nano newtons . [10] [11] Se ha medido que la presión hidrostática interna aumenta de menos de 100 pascales en la interfase a 3 a 10 veces más que en la mitosis. [10] [11] [15]
En experimentos in vitro similares , se encontró que las fuerzas umbral necesarias para prevenir la mitosis superan los 100 nN. [9] En las fuerzas de umbral, la célula sufre una pérdida de uniformidad cortical de F-actina, lo que amplifica aún más la susceptibilidad a la fuerza aplicada. Estos efectos potencian la distorsión de las dimensiones celulares y la posterior perturbación de la progresión mitótica a través de defectos del huso. [8] [9]
La liberación de adherencias focales estables es otro aspecto importante del redondeo mitótico. Las células que se alteran genéticamente para manifestar reguladores de adhesión constitutivamente activos no pueden remodelar adecuadamente sus adhesiones focales y facilitar la generación de una corteza uniforme de actomiosina. [8] [16] En general, los eventos bioquímicos que gobiernan los cambios morfológicos y mecánicos en las células mitóticas son orquestados por el regulador maestro mitótico Cdk1 . [11] [17]