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 la DAH, las células se mueven para estar cerca de otras células de fuerza adhesiva similar con el fin de maximizar la fuerza de unión entre células y producir una estructura termodinámicamente más estable. [2] De esta manera, el movimiento de las células durante la formación de tejidos, según la DAH, parodia el comportamiento de una mezcla de líquidos. [3] Aunque originalmente motivada por el problema de comprender el comportamiento de clasificación celular en embriones de vertebrados, la 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. Las células de tipos similares migraron a su ubicación correcta y se reagregaron para formar capas germinales en sus posiciones de desarrollo correctas. 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 presentes de manera persistente 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, incluidas la "hipótesis del tiempo" y la "hipótesis de la contracción superficial diferencial". [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 celular observados. [4]
Según la DAH, el movimiento y la distribución celular se rigen por la reorganización espontánea de las células (de forma muy similar a un líquido) hasta alcanzar un equilibrio termodinámicamente más estable. Esto se logra maximizando la cantidad de energía que se utiliza para adherir las células entre sí, lo que disminuye la energía libre disponible en el sistema. A medida que las células con fuerzas de adhesión superficial similares se unen entre sí, la energía de unión en el sistema general aumenta y la energía libre interfacial disminuye, lo que hace que el sistema sea más estable termodinámicamente. Los líquidos se comportan de manera comparable, pero las moléculas se mueven debido a la energía cinética en lugar de las células móviles que se mueven debido a una combinación de su cinética y movimiento activo. [4]
Esto permite que los ejemplos de la disposición de los tejidos se correspondan con el comportamiento de los líquidos, como un tejido que se extiende sobre otro que se corresponde con el aceite que se extiende sobre el agua; el aceite se extiende sobre el agua para minimizar las interacciones débiles aceite-agua y maximizar las interacciones agua-agua y aceite-aceite más fuertes, las células de manera similar se clasifican para estar cerca de otras células de fuerza adhesiva similar y se unen con ellas. [3] Otras interacciones de tejidos para las que la DAH ofrece una explicación incluyen la jerarquía de tejidos, donde los tejidos con una adhesión superficial más débil rodean 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 ocurre independientemente del camino tomado. [3]
La DAH no se basa en diferencias cualitativas en la adhesión celular, sino solo en diferencias cuantitativas en la fuerza de su adhesión superficial. [5] La DAH ha sido respaldada 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-mesenquimal en la progresión del cáncer y la metástasis . [4]