Aspectos de la motilidad celular relacionados con la propagación de colonias en medios de crecimiento modificados

N.E. MUZZIO; M.A. PASQUALE; P.H. GONZÁLEZ; A.J. ARVIA

Congreso; 97a Reunión Nacional de Física.; 2012

Las células interaccionan entre ellas y con el medio circundante a través de mecanismos complejos en los que intervienen estímulos bioquímicos y mecánicos revelando características cooperativas. En esta contribución se muestran datos preliminares obtenidos empleando distintas líneas celulares en medios modificados por agregado de sustancias que aumentan la viscosidad del medio. Se estudian cambios en la movilidad de las células en colonias in Vitro y como influyen a la dinámica de formación de las colonias. Se utilizan células HeLa (cáncer de cuello uterino) y VERO (Riñón de Mono Verde Africano) en colonias con distintas geometrías y poblaciones celulares n), en medios de crecimientos convencionales y modificados por el agregado de Metil-celulosa (MC) y/o agarosa AR). La dinámica de crecimiento se determina siguiendo el número de células y la distancia de avance promedio de las colonias. Para el análisis de los movimientos celulares, se emplea un recinto que simula las condiciones de una estufa de cultivos y un microscopio invertido provisto de una cámara digital para seguir la evolución de colonias de células. Se consideran colonias quasi-circulares con distintos valores de n y colonias quasi-lineales con n muy grande. Se toman im´agenes cada intervalo de tiempo (Dt) entre 5 y 45 min. Para un gran número de células de cada colonia se determinan las coordenadas, sus velocidades, la direccionalidad de los movimientos, sus desplazamientos cuadráticos medios (msd) y las funciones de correlación espacial y temporal, como así también el efecto del entorno generado por las células vecinas y por la estructura del medio. En ausencia de MC o AR,las velocidades celulares son mayores cerca del frente y significativamente menores a partir de una distancia de aproximadamente 400-500 micrones hacia el seno de la colonia. Las células ubicadas dentro de una región comprendida entre el borde y tres diámetros celulares hacia el interior de la colonia muestran histogramas de la componente de la velocidad paralela al frente de la colonia con valor medio cercano a cero, independientemente de la geometría de la colonia. Para la componente perpendicular al frente, el valor medio es positivo y aumenta con n para las colonias radiales. Siendo en todos los casos mayor para las células Vero que para las HeLa. El mismo comportamiento se observa para la tasa de duplicaci´on celular y la velocidad de propagación del frente de la colonia. Este comportamiento permite explicar la transición en el régimen de crecimiento de las colonias, que va del crecimiento exponencial a velocidad constante de propagación, cuando la dinámica queda gobernada por los procesos que ocurren en una franja externa de la colonia. El agregado de MC o AR en concentraciones de gelificación produce un cambio notable en los valores de velocidad y morfología celular, y en las dimensiones de la franja de mayor actividad. En este caso, el efecto de estos aditivos depende de cada célula utilizada. La acción de los aditivos es mayor cuanto menor es el número de células que forman la colonia. La movilidad de las células depende de su interacción con el entorno desordenado, que cambia en forma aleatoria durante la evolución de la colonia. Los procesos de duplicación, fusión y muerte celular junto con los cambios en la distribución de formas y tamaños de las células afectan el entorno heterogéneo en el cual se desplazan. Las velocidades celulares promedio se correlacionan con la velocidad de propagación del frente, aumentan con n en las colonias quasi-circulares hasta alcanzar la misma magnitud que en las colonias con frentes inicialmente lineales. Los resultados obtenidos son consistentes con la dinámica de las fluctuaciones del frente de la colonia, indicando la importancia de la movilidad de las células en el desarrollo de la rugosidad de los frentes de crecimiento. El efecto observado de los aditivos sobre las células puede tener distinto origen: el aumento en la viscosidad del medio que origina un esfuerzo de corte sobre las células; modificación de la dinámica de expansión y adhesión de la membrana celular; modificación de las condiciones de estabilidad del borde de la colonia; cambios en los fenómenos de transporte involucrados en la llegada de alimento y de factores de crecimientos, como en la remoción de desechos metabólicos.