Los podosomas son estructuras cónicas ricas en actina que se encuentran como apéndices en la superficie externa de la membrana plasmática de las células animales . [1] [2] Su tamaño varía de aproximadamente 0,5 μm a 2,0 μm de diámetro. Si bien generalmente se encuentran en la periferia de la membrana celular, estas estructuras únicas muestran un patrón polarizado de distribución en las células migratorias, situándose en el borde frontal entre el lamelipodio y la lámina . [3] Su propósito principal está relacionado con la motilidad celular y la invasión; por lo tanto, sirven como sitios de unión y degradación a lo largo de la matriz extracelular . Muchas células especializadas diferentes exhiben estas estructuras dinámicas, como los invadopodios ( células cancerosas invasivas ), los osteoclastos , las células del músculo liso vascular , las células endoteliales y ciertas células inmunes como los macrófagos y las células dendríticas . [4]
Un podosoma consta de un núcleo rico en actina rodeado de proteínas de adhesión y andamiaje. Los filamentos de actina dentro de estas estructuras están altamente regulados por muchos nucleadores de actina, activadores de polimerización, proteínas de unión y reticulación de actina, quinasas , GTPasas pequeñas y proteínas de andamiaje; por lo tanto, el recambio total de actina ocurre en segundos. [5] Para distinguir los podosomas de otros tipos de adhesiones celulares, la proteína Tks5 y WASP ( proteína del síndrome de Wiskott-Aldrich ) se utilizan como marcadores junto con actina , cortactina y el complejo Arp2/3 para localizar y aislar estas protuberancias porque Tks5 y WASP son exclusivas del podosoma en comparación con otras estructuras celulares basadas en actina. [6] [ verificación fallida ]
En su estructura externa, los podosomas presentan dos características distintivas: un núcleo de actina y un complejo en anillo. Dentro del núcleo se encuentran los coordinadores de la nucleación de la actina . En concreto, el complejo Arp2/3 y WASP cuando están cerca de la membrana plasmática o la cortactina cuando están más lejos componen este grupo de proteínas. Emanando radialmente del núcleo denso de actina se encuentran filamentos de actina que llegan hasta la membrana plasmática y entre podosomas vecinos. [7]
En el complejo de anillos, las integrinas y las proteínas asociadas a ellas sirven para conectar el citoesqueleto a las integrinas de la superficie celular que forman la protuberancia externa. [8] Las investigaciones iniciales sugirieron que la superestructura de los podosomas era cilíndrica, pero los nuevos avances en las técnicas de bioimagen han alterado esa percepción y muestran que el complejo de anillos presenta una forma poligonal . Estos hallazgos fueron posibles gracias a la aplicación de análisis de parpadeo y blanqueo bayesianos a los datos obtenidos mediante microscopía de campo amplio estándar utilizando células que expresaban proteínas marcadas con fluorescencia específicas del complejo de anillos de los podosomas. [9]
Por lo general, el tamaño de los podosomas oscila entre 0,5 um y 2,0 um de diámetro y profundidad. La vida útil de la estructura es de solo minutos, mucho más corta que la observada en los invadopodios . [10] [11]
Se cree que los podosomas están íntimamente conectados con la motilidad celular dentro de los microambientes tisulares a través de la coordinación de la degradación de la matriz extracelular con el movimiento celular. La migración de células es esencial para el desarrollo embrionario adecuado y, en la madurez, para la cicatrización de heridas y la respuesta inflamatoria . [12] Algunos ejemplos de estos comportamientos celulares móviles incluyen: la migración transendotelial de células dendríticas, la migración de células endoteliales aórticas para la remodelación de vasos arteriales y la infiltración tisular por macrófagos. Las aberraciones en la migración celular se encuentran detrás de patologías que involucran el desarrollo, la vasculatura y la inmunidad. En consecuencia, los podosomas están presentes en tipos de células asociadas con la remodelación tisular y el sistema inmunológico. [13] [14]
Los pacientes que padecen el síndrome de Wiskott-Aldrich demuestran, a través de sus células inmunitarias, evidencia continua del papel que cumplen los podosomas en la motilidad celular. Estos pacientes no poseen WASP completamente formado, que se ha demostrado que se localiza en los podosomas y es parte integral de su formación a partir de estudios previos. [15] Las células dendríticas y los macrófagos de los sistemas inmunitarios de estos pacientes no manifiestan formaciones de podosomas y muestran defectos en el movimiento celular dentro de microambientes tisulares. [16] Algunos investigadores sospechan que los podosomas pueden estar implicados en la migración de las células de la cresta neural. Se sabe que los pacientes que presentan el síndrome de Frank-ter Haar son mutantes para la proteína específica de podosomas Tks4 y muestran defectos en la migración de células de la cresta neural . [17]
Además de las funcionalidades conocidas de los podosomas, la investigación sugiere que estas estructuras dinámicas también exhiben atributos mecanosensoriales. [18] La formación inicial de los podosomas parece estar influenciada por la estructura y la composición del sustrato subyacente, incluida la presencia y distribución de ligandos específicos . [19] Varios receptores de integrina monitorean las propiedades mecánicas del microambiente celular y pueden influir e iniciar la formación de un podosoma. Una vez formado completamente, la integridad del sustrato de la matriz dicta la vida útil del podosoma con una mayor rigidez que conduce a una mayor resistencia y un espaciamiento más cercano entre los sitios de los podosomas. [20]
Algunos estudios indican también un posible papel de los podosomas en la regulación de la función de las células madre de la médula ósea. Se ha demostrado que los podosomas están ampliamente presentes in vitro en las células progenitoras mesodérmicas (MPC), células capaces de diferenciarse en células estromales mesenquimales . Se ha propuesto que los podosomas son importantes en la movilización de MPC en caso de necesidad fisiológica. [21]
Los osteoclastos son células óseas grandes y multinucleadas que llevan a cabo el proceso de resorción ósea . En este proceso de remodelación, los podosomas desempeñan un papel fundamental. [22] Durante la maduración de los precursores de osteoclastos, los grupos de podosomas forman estructuras de anillo de orden superior que finalmente se fusionan en una banda alrededor de la periferia celular. La disposición resultante de los podosomas está altamente interconectada a través de una red radial densa de filamentos de actina que se extienden entre los podosomas vecinos y sobre ellos. [23]
La acumulación de F-actina , vinculina , paxilina y α-actina dentro de los podosomas de la banda coalescente señala el desarrollo de un osteoclasto completamente maduro. [24] Al iniciarse la resorción ósea, la banda de podosomas se desmonta dejando atrás una malla compuesta principalmente de F-actina que funciona como la "zona de sellado". Esta zona de sellado se convierte en el sitio de unión de los osteoclastos a la matriz ósea. [25] La inhibición de la resorción ósea a través de la intervención farmacológica da como resultado la falta de la banda de podosomas durante la diferenciación temprana de los osteoclastos y la ausencia final de una zona de sellado. [26]
A principios de los años 1980, se transformaron fibroblastos de embriones de pollo utilizando el virus del sarcoma de Rous (RSV) que contenía el oncogén v-src. Esta transformación provocó la relocalización de la vinculina y la α-actina en el citoesqueleto a partir de adherencias focales que formaban racimos circulares. Más tarde, en 1985, se demostró utilizando las mismas células que estos racimos de proteínas se localizaban en protuberancias en la membrana plasmática ventral, que eran sitios de adhesión al sustrato; por lo tanto, estas estructuras se denominaron podosomas, lo que indica su carácter similar a un pie en las células. En 1989, se demostró que estos podosomas desempeñaban un papel en la degradación de la matriz. Para reflejar esta naturaleza destructiva recién descubierta, se les dio el nombre de invadopodios a estas estructuras dinámicas. [27]
Debido a que ambos términos, invadopodios y podosomas, se utilizaron inicialmente para hacer referencia a estructuras idénticas en líneas celulares idénticas, existe confusión sobre la nomenclatura. Por lo general, cuando estas estructuras se encuentran en células normales, se las denomina podosomas y, cuando se encuentran en células cancerosas, invadopodios .
