El hígado está organizado como los cristales líquidos

En 1949, Hans Elias fue pionero en el análisis estructural del tejido hepático de los mamíferos y propuso un modelo de la unidad estructural básica  de este órgano, conocido como lóbulo hepático, que se usa hasta hoy en los libros de texto.

Sin embargo, este modelo 3D simplificado solo puede mostrar de manera limitada cómo está estructurado y formado el tejido hepático.

Según este modelo, el hígado tiene dos lóbulos que integran cada uno una tríada portal, así como hepatocitos (células específicas del hígado) dispuestos en línea entre una red sanguínea capilar y una vena central.

Casi 70 años después de la proeza de Hans Elias, investigadores del Instituto Max Planck de Biología Molecular y Biología Celular (MPI-CBG), del Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems, y de la Universidad Técnica de Dresde (TU),  entre otras instituciones, han descubierto que en realidad el hígado presenta una estructura organizada similar a la de los cristales líquidos.

Nueva perspectiva

Aprovechando  los últimos desarrollos en microscopía, el análisis de imágenes asistido por ordenador y la reconstrucción de tejidos en 3D, estos investigadores han creado un nuevo modelo 3D más realista de la organización hepática.

El hígado es el órgano metabólico más grande del cuerpo humano, con una arquitectura compleja de tejido, cuya arquitectura y funcionalidad todavía no son bien conocidas por la ciencia.

Es un órgano vital para la desintoxicación y metabolismo de la sangre. La sangre fluye a través de los vasos sanguíneos hacia las células del hígado, que absorben y metabolizan las sustancias y secretan la bilis para su descarga al intestino.

Sin embargo, se desconoce todavía cómo interactúan los hepatocitos entre sí y cómo se auto-organizan para formar un tejido funcional.

Para desentrañar ese misterio, los científicos alemanes han creado un nuevo modelo del hígado que explica cómo las células forman colectivamente el tejido del hígado y, por lo tanto, un órgano sano.

Geometría tridimensional

El modelo estructural del lóbulo hepático vigente hasta ahora había sido elaborado y dibujado a mano por el anatomista Hans Elias, considerado el padre de la estereología, que es la interpretación espacial de secciones.

En esta ocasión, sin embargo, los investigadores de Dresde reconstruyeron computacionalmente la geometría tridimensional del tejido a partir de imágenes de microscopía de tejido de hígado de ratón y lo analizaron aplicando conceptos de Física.

Sorprendentemente, dada la apariencia amorfa del tejido hepático, los investigadores encontraron que los hepatocitos siguen un orden de cristal líquido.

Los cristales líquidos son menos estructurados que los cristales, pero están más organizados que las moléculas en un líquido. Comparten por tanto las características de los líquidos y de los sólidos.

Comunicación bidereccional

Hernán Morales-Navarrete, uno de los investigadores, explica en un comunicado : «Nuestros resultados sugieren que las células hepáticas y los sinusoides, que son los vasos sanguíneos más pequeños del cuerpo, se comunican entre sí en ambas direcciones: los vasos sanguíneos instruyen a los hepatocitos y los hepatocitos envían señales a los vasos sanguíneos para establecer y conservar el orden de cristal líquido. Esta comunicación bidireccional es una parte central de la auto-organización del tejido hepático”.

Esta arquitectura proporciona la función y la resistencia del tejido frente al daño local, añade Morales-Navarrete.

Marino Zerial, otro de los investigadores, resume: “hemos descubierto nuevos principios de diseño de la organización del tejido hepático. Solo si entendemos cómo se forma el tejido hepático para crear un órgano funcional, entenderemos mejor las anomalías y las disfunciones en los seres humanos. Además, nuestro estudio proporciona un marco general, más allá del tejido del hígado, para aclarar las reglas de cómo las células interactúan entre sí y se ensamblan en los tejidos».

Referencia

Liquid-crystal organization of liver tissue. Hernán Morales-Navarrete et al. eLife, 17 junio, 2019. DOI: 10.7554 / eLife.44860