Uma nova forma geométrica foi descoberta que permite o empacotamento tridimensional de células epiteliais ao fazer tecidos e órgãos curvos.
Todo organismo vivo começa como um único célula, que então se dividem em mais células, que se dividem e subdividem ainda mais até bilhões de células são formados para criar todo o organismo. É um dos aspectos mais enigmáticos da biologia como a partir das células se formam primeiro os tecidos e depois os órgãos. Essencialmente, uma estrutura simples do embrião formada por apenas algumas células torna-se um organismo vivo com órgãos complexos. Por exemplo, milhões de células epiteliais se agrupam para formar o humano pele, nosso maior órgão e barreira mais forte. Se o nosso pele era uma superfície completamente plana, formas geométricas conhecidas podiam ser empilhadas para construir a pele. Mas como o nosso corpo não é plano, estas células epiteliais têm de se curvar e dobrar. As células epiteliais não apenas formam a camada externa da nossa pele, mas também revestem a sangue vasos, bem como os órgãos em todos os animais. Quando um embrião está se desenvolvendo, tecidos (feitos de células) dobram-se e formam formas tridimensionais complexas que depois se tornam órgãos como o coração ou o fígado, etc. Os blocos iniciais, as células epiteliais, "movem-se" e "juntam-se" para se organizarem e compactarem firmemente para dar a um órgão os seus três últimos forma dimensional, uma vez que a maioria dos órgãos são estruturas curvas. Devido a esta exigência de curvatura, entende-se que as células epiteliais que revestem os órgãos devem adotar formatos colunares ou de garrafa para poder circundar os órgãos enquanto o embrião cresce. As células epiteliais também desempenham outras funções, como formar uma barreira contra infecções e absorção de nutrientes.
Uma nova forma descoberta!
Pesquisadores da Universidade de Sevilha, na Espanha, e da Universidade de Lehigh, nos Estados Unidos, concluem em seu estudo publicado na Nature Communications que as células epiteliais adotam uma forma semelhante a 'prismas torcidos'. Esta nova forma geométrica sólida foi apelidada de 'escutóide'. Essa forma permite que as células epiteliais atinjam seu propósito de fornecer cobertura tridimensional aos órgãos. Escutóide é uma estrutura semelhante a um prisma, com seis lados de um lado e cinco do outro, juntamente com uma face de triângulo em uma das bordas longas do prisma. Esta estrutura única de escutóide torna possível empilhá-los juntos com extremidades alternadas de cinco e seis lados, permitindo a criação de superfícies curvas. Esse nome não existe na geometria e foi escolhido pelos pesquisadores após cuidadosa consideração e devido à semelhança do escutóide com o formato de escutelo de um besouro, que é a extremidade posterior do tórax de um inseto.
A forma escutóide é abundante
Os pesquisadores usaram a técnica de modelagem computacional utilizando diagramação de Voronoi. Esta é a ferramenta mais comumente usada para entender formas geométricas em diferentes campos. Experimentos de modelagem mostraram que, conforme a curvatura no tecido aumenta, as células que constituem esses tecidos usavam formas mais complexas do que apenas colunas e formas de garrafas, como se acreditava anteriormente. As células epiteliais adotam uma forma que não era descrita anteriormente e esta forma particular ajuda as células a torná-las mais eficientes em termos de energia, maximizando um empacotamento estável. Os pesquisadores examinaram atentamente o empacotamento tridimensional de vários tecidos em diferentes animais para analisar suas visões. Dados experimentais estabeleceram que as células epiteliais adotam muito semelhantes 3D motivos conforme previsto por modelagem computacional. Então, é isso nova forma escutóide ajuda a dobrar e curvar e permite a maneira mais ideal para as células permanecerem compactadas de forma estável. Depois de estabelecer que existe uma nova forma, os pesquisadores exploraram em outros organismos a presença de uma forma semelhante a escutóide e descobriram que essa forma estava abundantemente presente. Essas formas semelhantes a escutóides também foram encontradas em células epiteliais de peixes-zebra e glândulas salivares de moscas-das-frutas e, especialmente, nas regiões onde o tecido precisa ser mais curvado em vez de ter uma aparência plana.
Esta é uma descoberta muito interessante e única que pode ampliar nossa compreensão e nos ajudar a controlar a organização tridimensional dos órgãos (morfogênese). Ele pode lançar mais luz sobre o que acontece quando um órgão não se forma corretamente, levando a doenças. Poderia ser de grande ajuda no campo do cultivo de órgãos artificiais e engenharia de tecidos, já que a construção de andaimes com estrutura de empacotamento correta levaria a melhores resultados. A descoberta desta nova forma tem aplicações potenciais em vários campos científicos.
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{Você pode ler o artigo de pesquisa original clicando no link DOI fornecido abaixo na lista de fontes citadas}
Fontes)
Gómez-Gálvez P et al. 2018. Escutóides são uma solução geométrica para empacotamento tridimensional de epitélios. Natureza das Comunicações. 9 (1).
https://doi.org/10.1038/s41467-018-05376-1
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