Citation
Daza García, Rafael
(2014).
Desarrollo de un procedimiento para la observación y caracterización mecánica de células sobre sustratos opacos mediante microscopía de fuerzas atómicas : aplicación al estudio de linfocitos.
Thesis (Doctoral), E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos (UPM).
Abstract
Las células en los tejidos biológicos están continuamente sometidas a estímulos
físicos tales como la presión hidrostática y esfuerzos de tracción, compresión
o cortante, entre otros. La importancia de los estímulos mecánicos en el comportamiento
de las células se ha reconocido recientemente al comprobarse cómo la
naturaleza de estas fuerzas puede cambiar en patologías tales como las enfermedades
vasculares o el cáncer. En respuesta a estos cambios, las células reaccionan
modificando desde su forma o aspecto hasta su ciclo celular. Consecuentemente,
el interés por el comportamiento mecánico de las células ha experimentado
un auge creciente que ha requerido el desarrollo de varias técnicas de caracterización.
En este contexto, se puede afirmar que una de las técnicas que ha
irrumpido con más fuerza en esta nueva área, situada entre el mundo biológico
y el físico, es la microscopía de fuerza atómica.
En esta Tesis se ha abordado el estudio mediante microscopía de fuerza atómica
de linfocitos de ratón que constituyen un linaje celular especialmente difícil
de caracterizar mediante esta técnica por su tamaño y naturaleza no adherente.
Los linfocitos, como actores fundamentales del sistema inmune, tienen gran
importancia en la determinación de la respuesta que un organismo desencadena
ante la presencia de un biomaterial. Bajo esta premisa, y como condición previa
a la caracterización de los linfocitos, ha sido necesario el desarrollo de una
metodología robusta y de amplia aplicabilidad que permita el estudio de células
sobre biomateriales.
Finalmente y con el objetivo de correlacionar el comportamiento mecánico
de los linfocitos con alguna característica fisiológica relevante, se ha analizado
la hipótesis de que el comportamiento mecánico pueda ser utilizado como marcador
de la edad biológica. Consecuentemente se ha abordado el estudio del comportamiento mecánico de los linfocitos clasificados por grupos de edad, de
manera que se han obtenido los primeros resultados que indican cómo puede
manifestarse el proceso de inmunosenescencia -depresión del sistema inmune relacionada
con el envejecimiento- en el comportamiento mecánico de las células
del sistema inmune. Cells within tissues are continuously exposed to physical forces including
hydrostatic pressure, shear stress, and compression and tension forces. The relevance
of these mechanical stimuli has recently been recognised by different
works in which significant changes were observed in these forces when they were
measued in individuals affected by cardiovasvular diseases or cancer. Cells
may alter their orientation, shape, internal constitution, contract, migrate, adhere,
modify the synthesis and degradation of extracellular constituents, or even
their life cycle in response to perturbations in their mechanical environment. As
a consequence of this, the attention in cell mechanical behavior has undergone
a significant thrust and novel techniques have been developed. In this context,
atomic force microscopy has become a basic tool for the progress of this field.
In this Thesis, the mechanical behavior of living murine T-lymphocytes was
assessed by atomic force microscopy. Lymphocytes play a main role in the immune
system of the individual and, consequently, in the immune response triggered
by the presence of a biomaterial. The observation and characterization of
the lymphocytes required the development of a robust experimental procedure
that allowed overcoming the difficulties related to the analysis of this cell lineage,
in particular their relatively large size and non-adherent character. These
procedures could be easily transferred to other non-adherent cell lineages.
Finally, to check the viability of developed method, we study the lymphocyte
mechanical behavior as a function of the murine ageing. The obtained data
represent a first step in the knowledge about how mechanical stimuli can affect
the age-dependent decrease in immunological competence, i.e., the immunosenescence.