inhibarea contactului este un mecanism de reglare care funcționează pentru a menține celulele în creștere într-un strat gros de o celulă (un monostrat). Dacă o celulă are o mulțime de spațiu de substrat disponibil, se reproduce rapid și se mișcă liber. Acest proces continuă până când celulele ocupă întregul substrat. În acest moment, celulele normale vor înceta să se reproducă.
pe măsură ce celulele mobile intră în contact în culturile confluente, ele prezintă mobilitate scăzută și activitate mitotică în timp. Creșterea exponențială s-a dovedit a avea loc între coloniile aflate în contact timp de numeroase zile, inhibarea activității mitotice apărând mult mai târziu. Această întârziere între contactul celulă-celulă și debutul inhibării proliferării este scurtată pe măsură ce cultura devine mai confluentă. Astfel, se poate concluziona în mod rezonabil că contactul celulă-celulă este o condiție esențială pentru inhibarea contactului proliferării, dar este în sine insuficient pentru inhibarea mitotică. Pe lângă contactul cu alte celule, celulele inhibate de contact trebuie, de asemenea, forțate să-și reducă aria celulară sub stresul mecanic și constrângerile impuse de celulele din jur. Într-adevăr, s-a sugerat că tensiunea mecanică acționează ca un semnal inhibitor pentru mitoză. Mai mult, este important de menționat că o astfel de inhibare a activității mitotice este un fenomen local; apare între câteva celule selectate într-o cultură probabil eterogenă.
rol în cancerEdit
celulele umane netransformate prezintă un comportament celular normal și mediază creșterea și proliferarea lor prin interacțiunea dintre nutrienții din mediu, semnalizarea factorului de creștere și densitatea celulară. Pe măsură ce densitatea celulară crește și cultura devine confluentă, ei inițiază oprirea ciclului celular și reglează în jos proliferarea și căile de semnalizare a mitogenului, indiferent de factorii externi sau de metabolismul celular. Această proprietate este cunoscută sub numele de inhibarea contactului proliferării și este esențială pentru dezvoltarea embrionară adecvată, precum și pentru repararea, diferențierea și morfogeneza țesuturilor. Celulele canceroase pierd de obicei această proprietate și astfel se divid și cresc una peste alta într-o manieră necontrolată chiar și atunci când sunt în contact cu celulele vecine. Acest lucru are ca rezultat invazia țesuturilor înconjurătoare, metastazele lor la organele din apropiere și, în cele din urmă, tumorigeneza. Celulele șobolanilor aluniți goi, o specie în care cancerul nu a observat niciodată, prezintă hipersensibilitate la inhibarea contactului. Această constatare poate oferi un indiciu pentru rezistența la cancer. Mai mult, studii recente au relevat în continuare unele mecanisme de inhibare a contactului proliferării și implicațiile sale potențiale în terapia cancerului.
mai mult, s-a demonstrat că formarea aderenței celulă-celulă nu numai că restricționează creșterea și proliferarea prin impunerea constrângerilor fizice, cum ar fi zona celulară, ci și prin declanșarea căilor de semnalizare care reglează în jos proliferarea. O astfel de cale este calea de semnalizare Hippo-YAP, care este în mare măsură responsabilă pentru inhibarea creșterii celulare la mamifere. Această cale constă în principal dintr-o cascadă de fosforilare care implică serin kinaze și este mediată de proteine reglatoare, care reglează creșterea celulară prin legarea la genele care controlează creșterea. Hipopotamul serină / treonin kinază (Mst1/Mst2 la mamifere) activează o kinază secundară (Lats1/Lats2), care fosforilează YAP, un activator transcripțional al genelor de creștere. Fosforilarea YAP servește la exportul acestuia din nucleu și la prevenirea activării genelor care promovează creșterea; astfel calea Hippo-YAP inhibă creșterea celulelor. Mai important, calea Hippo-YAP folosește elemente din amonte pentru a acționa ca răspuns la contactul celulă-celulă și controlează inhibarea proliferării dependentă de densitate. De exemplu, cadherinele sunt proteine transmembranare care formează joncțiuni celulare prin legare homofilă și astfel acționează ca detectoare pentru contactul celulă-celulă. Activarea mediată de cadherină a căii inhibitoare implică e-cadherina transmembranară care formează o legătură homofilă pentru a activa catenina – și-catenină, care apoi stimulează componentele din aval ale căii Hippo-YAP pentru a regla în cele din urmă creșterea celulară. Acest lucru este în concordanță cu constatarea că supraexpresia e-cadherinei împiedică metastazele și tumorigeneza. Deoarece se demonstrează că YAP este asociat cu semnalizarea factorului de creștere mitogen și, prin urmare, cu proliferarea celulelor, este probabil ca studiile viitoare să se concentreze asupra rolului căii Hippo-YAP în celulele canceroase.
cu toate acestea, este important să rețineți că celulele inhibate de contact suferă stoparea ciclului celular, dar nu senesc. De fapt, s-a demonstrat că celulele inhibate de contact reiau proliferarea normală și semnalizarea mitogenului după ce au fost replatate într-o cultură mai puțin confluentă. Astfel, inhibarea de contact a proliferării poate fi privită ca o formă reversibilă de stopare a ciclului celular. Mai mult, pentru a trece de la oprirea ciclului celular la senescență, celulele inhibate de contact trebuie să activeze căi de activare a creșterii, cum ar fi mTOR. Odată ce celulele din culturile de înaltă densitate devin suficient de confluente, astfel încât zona celulară să scadă sub o valoare critică, formațiunile de adeziune declanșează căi care reglează în jos semnalizarea mitogenului și proliferarea celulelor. Calea mTOR care promovează creșterea este, prin urmare, inhibată și, prin urmare, celulele inhibate de contact nu pot trece de la oprirea ciclului celular la senescență. Acest lucru are implicații cruciale în terapia cancerului; chiar dacă celulele canceroase nu sunt inhibate de contact, culturile de celule canceroase confluente încă suprimă mecanismul lor de senescență. Prin urmare, aceasta poate fi o explicație plauzibilă de ce medicamentele pentru terapia cancerului care induc senescența sunt ineficiente.
cell motilityEdit
în majoritatea cazurilor, când două celule se ciocnesc, încearcă să se miște într-o direcție diferită pentru a evita coliziunile viitoare; acest comportament este cunoscut sub numele de inhibarea contactului locomoției. Pe măsură ce cele două celule intră în contact, procesul lor de locomotivă este paralizat. Acest lucru se realizează printr-un mecanism cu mai multe etape, cu mai multe fațete, care implică formarea unui complex de adeziune celulă-celulă la coliziune. Se crede că dezasamblarea acestui complex este determinată în mare măsură de tensiunea din celule și, în cele din urmă, are ca rezultat schimbarea direcțiilor celulelor care se ciocnesc.
în primul rând, celulele mobile se ciocnesc și se ating prin lamelele lor respective, a căror actină prezintă un flux retrograd ridicat. Se formează o adeziune celulară între lamele, reducând debitul retrograd al actinelor în zona care înconjoară imediat aderența. În consecință, viteza și motilitatea celulelor sunt reduse. Acest lucru permite apoi fibrelor de stres de actină și microtubulilor să se formeze și să se alinieze între ei în ambii parteneri care se ciocnesc. Alinierea acestor fibre de stres acumulează local tensiune elastică în lamele. În cele din urmă, acumularea de tensiune devine prea mare, iar complexul de adeziune celulară se disociază, prăbușește proeminențele lamelelor și eliberează celulele în direcții diferite, într-un efort de a atenua tensiunea elastică. Un posibil eveniment alternativ care duce și la disocierea ansamblului este că, la alinierea fibrelor de stres, marginile conducătoare ale celulelor se repolarizează departe de lamelele contigue. Acest lucru produce o tensiune elastică semnificativă pe întregul corp celular, nu numai la locul local de contact și, de asemenea, provoacă dezasamblarea complexului de aderență. Tensiunea elastică a fost considerată a fi principala forță motrice a colapsului proeminenței, a dezasamblării complexe și a dispersiei celulelor. Deși această tensiune ipotetică a fost caracterizată și vizualizată, modul în care tensiunea se acumulează în lamele și modul în care repolarizarea celulelor contribuie la acumularea tensiunii rămân deschise investigației.
mai mult, pe măsură ce replicarea crește cantitatea de celule, numărul de direcții pe care aceste celule le pot mișca fără a atinge alta este scăzut. Celulele vor încerca, de asemenea, să se îndepărteze de o altă celulă, deoarece se lipesc mai bine de zona din jurul lor, o structură numită substrat, decât de alte celule. Când cele două celule care se ciocnesc sunt tipuri diferite de celule, una sau ambele pot răspunde la coliziune.
unele linii celulare imortalizate, în ciuda faptului că sunt capabile să prolifereze la nesfârșit, încă se confruntă cu inhibarea contactului, deși, în general, într-o măsură mai mică decât liniile celulare normale.