La hipótesis de adhesión diferencial ( DAH ) es una hipótesis que explica el movimiento celular durante la morfogénesis con principios termodinámicos. En la DAH, los tejidos se tratan como líquidos que consisten en células móviles cuyos diversos grados de adhesión superficial hacen que se reorganicen espontáneamente para minimizar su energía libre interfacial . [1] Dicho de otra manera, según DAH, las células se mueven para estar cerca de otras células de fuerza adhesiva similar para maximizar la fuerza de unión entre las células y producir una estructura termodinámicamente más estable. [2] De esta manera, el movimiento de las células durante la formación de tejidos, según DAH, parodia el comportamiento de una mezcla de líquidos. [3] Aunque originalmente motivado por el problema de comprender el comportamiento de clasificación de células en embriones de vertebrados, el DAH se ha aplicado posteriormente para explicar varios otros fenómenos morfogénicos. [4]
Los orígenes de la DAH se remontan a un estudio de 1955 realizado por Philip L. Townes y Johannes Holtfreter . [4] En este estudio, Townes y Holtfreter colocaron las tres capas germinales de un anfibio en una solución alcalina, lo que les permitió disociarse en células individuales, y mezclaron estos diferentes tipos de células. Se utilizaron células de diferentes especies para poder observar visualmente y seguir sus movimientos. Células de tipos similares migraron a su ubicación correcta y se reagregaron para formar capas germinales en sus posiciones correctas para el desarrollo. Este experimento demostró que la organización de los tejidos puede ocurrir independientemente del camino tomado, lo que implica que está mediada por fuerzas que están persistentemente presentes y no surge únicamente de la secuencia cronológica de eventos de desarrollo que la preceden. [3]
A partir de estos resultados, Holtfreter desarrolló su concepto de afinidad selectiva y planteó la hipótesis de que los cambios oportunos en la afinidad selectiva de las células entre sí a lo largo del desarrollo guiaban la morfogénesis. [3] Se introdujeron varias hipótesis para explicar estos resultados, incluida la "hipótesis del tiempo" y la "hipótesis de contracción diferencial de la superficie". [3] En 1964, Malcolm Steinberg introdujo la "hipótesis de la adhesión diferencial", que utiliza principios termodinámicos para describir y explicar los patrones de clasificación y disposición de las células observados. [4]
Según DAH, el movimiento y la distribución celular se rigen por la reordenación espontánea de las células (de forma muy similar a la de un líquido) hacia un equilibrio termodinámicamente más estable. Esto se logra maximizando la cantidad de energía que se utiliza para unir las células, lo que disminuye la energía libre disponible en el sistema. A medida que las células con fuerzas similares de adhesión superficial se unen entre sí, la energía de enlace en el sistema general aumenta y la energía libre interfacial disminuye, lo que hace que el sistema sea más termodinámicamente estable. Los líquidos se comportan de manera comparable, pero con moléculas que se mueven debido a la energía cinética en lugar de células móviles que se mueven debido a una combinación de su cinética y movimiento activo. [4]
Esto permite que los ejemplos de disposición de los tejidos se correspondan con el comportamiento de los líquidos, como que un tejido que se extiende sobre otro se corresponda con el aceite que se extiende sobre el agua; El aceite se esparce por el agua para minimizar las interacciones débiles entre el agua y el petróleo y maximizar las interacciones agua-agua y aceite-aceite más fuertes; las células se clasifican de manera similar para estar cerca de otras células de fuerza adhesiva similar y se unen con ellas. [3] Otras interacciones tisulares para las que DAH ofrece una explicación incluyen la jerarquía tisular, donde los tejidos con una adhesión superficial más débil rodean a los tejidos con una adhesión superficial más fuerte, el redondeo de masas celulares irregulares para volverse esféricas y la clasificación celular y la construcción de estructuras anatómicas que se produce. independiente del camino recorrido. [3]
DAH no se basa en diferencias cualitativas en la adhesión celular, solo en diferencias cuantitativas en la fuerza de su adhesión superficial. [5] DAH ha sido apoyado experimentalmente y mediante modelos computacionales. [4]
Desde su formulación original en el contexto de la embriogénesis de vertebrados, la DAH se ha utilizado para ofrecer una explicación de varios otros fenómenos morfogénicos, incluida la cicatrización de heridas y la transición epitelial-mesenquimatosa en la progresión y metástasis del cáncer . [4]