Cells

Durante mucho tiempo, los científicos han sabido que las células no simplemente vagan al crecer los tejidos. Siguen “mapas químicos” invisibles. Estos mapas están formados por moléculas de señalización que se extienden en gradientes, como el olor de la comida que se extiende por una cocina, indicando a las células en qué dirección moverse y dónde asentarse.

Pero aquí hay un giro más reciente: las células también responden a cómo se sienten sus alrededores. Si el tejido es rígido, las células se comportan de una manera; si es suave, se comportan de otra. Es como cómo las personas caminan de manera diferente sobre pavimento sólido en comparación con un trampolín elástico.

Lo que los científicos no entendieron completamente hasta hace poco fue cómo funcionan juntos estos dos sistemas, las señales químicas y las señales mecánicas. ¿Se comunican entre sí? ¿Se refuerzan mutuamente?

Investigadores del Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin (MPZPM), la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) y la Universidad de Cambridge, han descubierto un giro sorprendente: la textura del cerebro también ayuda a decidir qué señales aparecen.

El equipo, liderado por el Prof. Kristian Franze en el Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin, trabajó con Xenopus laevis (rana de garra africana), un modelo favorito en biología del desarrollo. Descubrieron que cuando el tejido cerebral se vuelve más rígido, las células comienzan a producir moléculas de guía que no estaban allí antes. Un ejemplo llamativo es Semaphorin 3A, una sustancia química que ayuda a los nervios a navegar.

El actor clave aquí es Piezo1, una proteína que actúa como un sensor de fuerza mecánica. Si los niveles de Piezo1 son altos, el tejido rígido desencadena nuevas señales químicas. Si Piezo1 falta, el efecto desaparece.

Eva Pillai, investigadora postdoctoral en EMBL y co-líder del estudio, lo resumió bellamente: “No esperábamos que Piezo1 actuara como un sensor de fuerza y un escultor del paisaje químico en el cerebro. No solo detecta fuerzas mecánicas, sino que también ayuda a dar forma a las señales químicas que guían cómo crecen las neuronas.”

Inicialmente, los científicos pensaron en ello principalmente como un sensor, una proteína que permite a las células ‘sentir’ la rigidez de su entorno. Pero nuevos experimentos muestran que es más que eso. Piezo1 también ayuda a dar forma al entorno en el que viven las neuronas.

Así es como funciona: cuando los niveles de Piezo1 disminuyen, el tejido cerebral en sí se vuelve menos estable. Esto se debe a que dos proteínas de adhesión cruciales, NCAM1 y N-cadherina, también disminuyen. Estas proteínas actúan como pegamento, manteniendo las células firmemente conectadas para que el tejido mantenga su forma. Sin ellas, la arquitectura del cerebro se suaviza, alterando las señales químicas que flotan a través del tejido.

Sudipta Mukherjee, co-líder del estudio, lo expresó de manera hermosa: “Piezo1 no solo ayuda a las neuronas a percibir su entorno, sino que también lo construye. Al regular las proteínas de adhesión, Piezo1 asegura que las células permanezcan conectadas, manteniendo el tejido firme. Y esa estabilidad, a su vez, influye en el paisaje químico que guía a las neuronas a medida que crecen.”

Los resultados indican que Piezo1 desempeña dos funciones importantes: como sensor, detecta las fuerzas mecánicas y las convierte en respuestas celulares. Como modulador, organiza las propiedades físicas del tejido, manteniendo la estructura del cerebro.

Durante años, los científicos han conocido el lado químico de la historia. Las moléculas se extienden a través del tejido en gradientes, indicando a los axones cuándo girar, detenerse o seguir adelante. Más recientemente, los investigadores se dieron cuenta de que las propiedades físicas del cerebro, como la rigidez del tejido, también importan. Lo que no estaba claro era cómo se comunican estos dos sistemas entre sí.

Ahora, un equipo internacional ha encontrado el eslabón perdido. Trabajando con Xenopus laevis (ranas de garra africanas), descubrieron que la rigidez del tejido cerebral puede controlar la producción de señales de guía químicas. En otras palabras, la textura del cerebro no solo da forma a cómo se mueven las células; cambia las propias señales químicas.

Los hallazgos revelan una conexión directa entre las fuerzas mecánicas y la señalización química, ofreciendo nuevas perspectivas sobre cómo se forman y funcionan los tejidos. También sugiere nuevas direcciones para la investigación de enfermedades y posibles tratamientos.

El autor principal, Kristian Franze, dijo: “Nuestro trabajo muestra que el entorno mecánico del cerebro no es solo un telón de fondo, sino un director activo del desarrollo.”

“Regula la función celular no solo directamente, sino también indirectamente modulando el paisaje químico. Este estudio puede conducir a un cambio de paradigma en cómo pensamos sobre las señales químicas, con implicaciones para muchos procesos desde el desarrollo embrionario temprano hasta la regeneración y la enfermedad.”

Es un avance que cambia la forma en que imaginamos el desarrollo del cerebro. El cerebro no solo crece siguiendo señales químicas; también escucha la sensación de su entorno. En otras palabras, el empuje y el tirón del propio tejido ayudan a dar forma a las instrucciones que guían a las neuronas a medida que construyen conexiones.

Referencia del estudio:

1. Pillai, E.K., Mukherjee, S., Gampl, N. Et al. Long-range chemical signalling in vivo is regulated by mechanical signals. Nat. Mater. (2026). DOI: 10.1038/s41563-025-02463-9