El estudio de las respuestas espaciales y temporales a las fuerzas mecánicas de las estructuras tisulares de los organismos biológicos es un campo en crecimiento en las ciencias de la salud. Tales respuestas pueden modificarse mediante intervenciones mecanoterapéuticas, que abarcan desde el nivel molecular hasta sistemas de todo el cuerpo, y que implican un amplio espectro de moléculas diana pertenecientes al microambiente. Para llevar a cabo la mecanoterapia de manera efectiva, debemos considerar los elementos estabilizadores de tensión y compresión, o sistemas de biotecnología existentes en todos los niveles estructurales del cuerpo. Tensegrity es un principio arquitectónico presentado por Buckminster Fuller en la década de 1960 (1, 2). De acuerdo con el principio de tensegridad, las estructuras o los sistemas de tensegridad se estabilizan mediante tensión continua con compresión discontinua (3). Bajo el término biotensegridad, el principio de tensegridad se aplica a prácticamente todas las escalas detectables en el cuerpo, desde el sistema musculoesquelético hasta las proteínas o el ADN (4, 5). En esta revisión, destacamos los desafíos actuales y los problemas en curso para analizar los mecanismos de la biotenseguridad de la matriz extracelular (ECM) del tumor y analizar cómo estos conceptos pueden traducirse en el tratamiento y el pronóstico del cáncer. Para ilustrar el principio de biotensegridad, presentamos algunos resultados preliminares sobre la integración matemática de datos multimodales, que combinan imágenes y datos de tejido tumoral sin formación de imágenes, adquiridos en el contexto de estudios de neuroblastoma (NB), sugiriendo hipótesis comprobables para hacer predicciones pronósticas y respuesta terapéutica relacionado con este principio.
Fisiología Biotensegral de células y tejidos
Varios estudios han demostrado que las células pueden funcionar como estructuras de tensegridad pretensadas independientes a través de su arquitectura de citoesqueleto. Ingber definió el modelo de tensegridad pretensado como un soporte estructural en los sistemas biológicos. Está constituido por una serie de elementos de tensión continuos y una serie de elementos discontinuos resistentes a la compresión que proporcionan una estructura estabilizada (6-14). Como una red de tensegridad, una sola célula presenta dicha tensión continua (mediada por elementos del citoesqueleto, como microfilamentos y filamentos intermedios) y compresión discontinua local (mediada por ECM y otros elementos del citoesqueleto, como los microtúbulos). Las células individuales pretensadas están preparadas y listas para recibir señales mecánicas y convertirlas en cambios bioquímicos (15). Por lo tanto, la membrana celular, el núcleo y todos los orgánulos están cableados por el andamio citoesquelético. Cuando se recibe la señal mecánica, detectada principalmente por complejos de adhesión focal inducidos por integrinas, la señal modifica el andamio del citoesqueleto. Por lo tanto, la señal mecánica local se amplifica y se propaga a través de una serie de reacciones bioquímicas dependientes de la fuerza, por lo que las vías de señalización intracelular se activan secuencialmente a través de la mecanotransducción (16). A nivel molecular, varios elementos resisten la compresión, como todas las estructuras que contienen alfa-hélice, beta-hoja o incluso estructura de ADN, mientras que otras, como las fuerzas de atracción y repulsión de los enlaces moleculares, atómicos e iónicos (como Van fuerzas der Waals, enlaces covalentes, etc.), resisten la tensión continua. Muchas moléculas muestran tales estructuras y están sujetas a estas dos fuerzas en diferentes etapas a lo largo de las vías de señales intracelulares mecánicas. Entre estas vías abundantes y entremezcladas, muchas siguen siendo desconocidas. Creemos que el conocimiento sobre cómo podríamos potencialmente interferir con estas vías de señalización o cascadas puede proporcionar nuevos objetivos terapéuticos. Sin embargo, como muchas moléculas desempeñan múltiples funciones en diferentes vías, la terapia molecular basada en la mecanotransducción debe llevarse a cabo en objetivos específicos para evitar efectos adversos. Ver mas
