Fibra de estrés

Qué es una fibra de estrés

El nombre fibra de estrés (del inglés stress fiber) alude a los haces de actina filamentosa que recorren el citoplasma de células cultivadas sobre sustratos rígidos. Fueron descritas por primera vez en fibroblastos y células endoteliales en cultivo, donde resultan especialmente conspicuas al teñirse con faloidina fluorescente. El término estrés no se refiere aquí al estrés psicológico ni al oxidativo, sino a la tensión mecánica: estas estructuras soportan y transmiten fuerzas dentro de la célula y hacia la matriz extracelular.

Cada fibra de estrés mide entre 1 y 2 micrómetros de longitud y muestra una organización que recuerda, a escala simplificada, a los sarcómeros del músculo estriado. Bandas de alfa-actinina (proteína entrecruzadora de actina) se alternan a lo largo del haz con bandas de miosina II, lo que confiere al conjunto una periodicidad visible al microscopio de fluorescencia. Esa arquitectura sarcomérica es la base de la contracción: cuando la miosina II hidroliza ATP y desliza los filamentos de actina, la fibra se acorta y genera tracción sobre los puntos de anclaje.

Tipos de fibras de estrés

Se han descrito al menos cuatro categorías en células de mamífero cultivadas en superficies bidimensionales, diferenciadas por su localización, su modo de ensamblaje y su relación con las adhesiones focales.

Las fibras dorsales se insertan por un extremo en una adhesión focal del frente de avance celular y crecen hacia el interior del citoplasma mediante polimerización de actina mediada por forminas (sobre todo mDia1). No contienen miosina II y, por tanto, carecen de capacidad contráctil propia, pero transmiten fuerza al conectarse con los arcos transversales.

Los arcos transversales son haces curvos de actomiosina que se forman en la lámela por fusión de minifilamentos de miosina con haces de actina nucleados por el complejo Arp2/3. No se anclan directamente a adhesiones focales; en su lugar, se desplazan desde la periferia hacia el centro de la célula en un movimiento conocido como flujo retrógrado, arrastrados por su propia contracción.

Las fibras ventrales constituyen el tipo contráctil por excelencia. Se insertan en adhesiones focales por ambos extremos y recorren la cara basal de la célula, a menudo en la región posterior. Su contracción periódica genera la retracción del polo trasero durante la migración celular.

Un cuarto tipo, identificado más recientemente, es la caperuza perinuclear de actina (perinuclear actin cap): haces que pasan por encima del núcleo y se conectan a la envoltura nuclear a través del complejo LINC (Linker of Nucleoskeleton and Cytoskeleton). Intervienen en la reorientación del núcleo durante la polarización celular y actúan como mediadores de la mecanotransducción nuclear.

Funciones biológicas

La función más evidente de las fibras de estrés es mecánica: proporcionan a la célula adherente la capacidad de traccionar su sustrato. Esa tracción es necesaria para la migración, la remodelación de tejidos durante el desarrollo embrionario, la cicatrización de heridas y la respuesta inmunitaria (diapédesis leucocitaria). Sin fibras de estrés funcionales, los fibroblastos no logran contraer una matriz de colágeno in vitro.

Funcionan también como sensores mecánicos. Cuando el sustrato es rígido, las fibras de estrés se refuerzan y las adhesiones focales maduran; cuando es blando, se desensamblan. Esa retroalimentación permite a la célula distinguir la rigidez de su entorno, un fenómeno con consecuencias en la diferenciación de células madre, la progresión tumoral y la fibrosis tisular.

Preguntas frecuentes

¿Las fibras de estrés existen en todos los tipos celulares?

Son prominentes en fibroblastos, células endoteliales, células epiteliales y células musculares lisas en cultivo. En condiciones tridimensionales (dentro de un tejido real), su morfología puede diferir de la observada en cultivo bidimensional, y en células suspendidas en medio líquido (como los linfocitos circulantes) no se forman.

¿Qué relación tienen con el citoesqueleto?

Son una de las múltiples organizaciones que adopta el citoesqueleto de actina. El mismo pool de actina monomérica (G-actina) puede ensamblarse en redes laminares, filopodios, anillos contráctiles de citocinesis o fibras de estrés, según las señales que reciba la célula. La vía de señalización RhoA-ROCK es la principal promotora del ensamblaje de fibras de estrés.

¿Por qué se llaman "de estrés" si no tienen relación con el estrés fisiológico?

El nombre procede de la ingeniería mecánica: stress, en ese contexto, significa la fuerza por unidad de área que soporta un material. Las fibras de estrés son las estructuras intracelulares que sostienen y transmiten esa tensión mecánica entre la célula y su sustrato.

Referencias

1. Tojkander S, Gateva G, Lappalainen P. Actin stress fibers: assembly, dynamics and biological roles. J Cell Sci. 2012;125(Pt 8):1855-1864. Disponible en: https://journals.biologists.com/jcs/article/125/8/1855/33002/
2. Hotulainen P, Lappalainen P. Stress fibers are generated by two distinct actin assembly mechanisms in motile cells. J Cell Biol. 2006;173(3):383-394. Disponible en: https://rupress.org/jcb/article/173/3/383/34265/
3. Mechanobiology Institute, National University of Singapore. What are stress fibers? Disponible en: https://www.mbi.nus.edu.sg/mbinfo/what-are-stress-fibers/
4. Maninová M, Vomastek T. Dorsal stress fibers, transverse actin arcs, and perinuclear actin fibers form an interconnected network that induces nuclear movement in polarizing fibroblasts. FEBS J. 2016;283(21):3879-3893. Disponible en: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27538255/