Comprendere a fondo i meccanismi che consentono agli epiteli di conservare la propria integrità anche in situazioni estreme è fondamentale. Infatti, offre l’opportunità di acquisire nuove informazioni da utilizzare per individuare strategie utili alle tante patologie che colpiscono gli epiteli stessi.
Su Nature Materials, è stato pubblicato lo studio “Rupture strength of living cell monolayers”. La ricerca è stata svolta da un team guidato dall’University College London (UCL) insieme all’Università di Cambridge, del quale fanno parte anche ricercatori del Politecnico di Milano.
Questa indagine ha individuato nei filamenti di cheratina la chiave della resistenza allo stress e alle deformazioni dei tessuti epiteliali. Infatti, se sottoposti a tensione questi filamenti si irrigidiscono, prevenendo le lacerazioni dei tessuti. Per arrivare a queste conclusioni il team ha lavorato su monostrati epiteliali.
La resistenza è legata alla velocità di allungamento e all’integrità della cheratina
Alessandra Bonfanti, del Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale del Politecnico di Milano e coautrice dello studio, ha spiegato che «per capire meglio come si rompono i monostrati epiteliali sono stati combinati esperimenti avanzati e modelli computazionali: abbiamo scoperto che questi singoli strati cellulari possono essere estesi fino a nove volte la loro lunghezza iniziale prima di rompersi».
Gli esperimenti sono stati condotti sotto la guida della dott.ssa Julia Duque, primo autore dello studio. Questo lavoro ha rivelato altri aspetti interessanti degli epiteli. L’allungamento raggiungibile prima della rottura dipende dalla velocità con cui avviene: tanto più è veloce e tanto prima il tessuto si romperà.
Per quanto riguarda la rete di cheratina, che unisce le cellule del tessuto e lo protegge dalle rotture, smette di svolgere la propria funzione nel momento in cui si verificano delle interruzioni. In questo caso le tensioni vengono gestite in maniera peggiore e i tessuti arrivano a lacerarsi.
L’importanza della sinergia tra competenze
Per arrivare a questi risultati il team è partito dal modello che guida la rottura dei tessuti epiteliali, ovvero un processo multiscala. Questo significa che ciò che accade a livello molecolare, ovvero la rottura del legame di adesione, si propaga fino a ottenere una risposta a livello tissutale.
È proprio utilizzando questo modello nelle simulazioni che gli autori hanno potuto prevedere la reazione dei tessuti alle diverse velocità di deformazione e a rivelare il ruolo della cheratina. I risultati ottenuti sono stati possibili grazie a una sinergia di competenze biologiche e ingegneristiche.
Studio: Duque, J., Bonfanti, A., Fouchard, J. et al. Rupture strength of living cell monolayers. Nat. Mater. 23, 1563–1574 (2024). https://doi.org/10.1038/s41563-024-02027-3
