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Francis VillatoroJuan Carlos GilJosé EdelsteinGastón GiribetBorja Tosarmétodo simulación epitelios curvadosestrategia extensión modelo de vérticesescutoides resultado principal contundenteescutoides en tejidos columnarestensiones y deformaciones epitelialesadhesión de tejidos escamososjuan carlos gil y escutoidesJuan Carlos Giltetradecaedro de KelvinFrancis VillatoroDe Potts-MontecarloDe Voronoi DinámicoSamira AmbariPedro Gómez GalvezPablo Vicente MunueraLuis María EscuderoComputational and Structural Biotechnology JournalSevillaPedro GómezReino UnidoValenciaSamiraThe New York TimesBBCForbesMarveldiagramas de BoronoiJoyceJungLaplaceBob Weirley de Lewisley de EulerDejoid BuenoThe Above Weir
Método simulación epitelios curvados
Con
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Juan Carlos Gil resume la importancia de un artículo científico, destacando sus aportaciones metodológicas y el resultado principal sobre los escutoides.
…como ya de esperar, todo mejora. La adhesión es fuerte, el sistema es estable, las fuerzas se reparten estupendamente y el tejido resultante, el equilibrio de fuerzas, dicen los autores, pues que se parece más, mucho más a un tejido sano y funcional. Concluyendo, ¿por qué me ha parecido importante lo que cuenta este artículo? Bueno, primero por sus dos aportaciones metodológicas: desarrollan un método para simular epitelios curvados con múltiples geometrías, así como una estrategia, en mi opinión, brillante, muy chula para extender este modelo de vértices a tres dimensiones. Segundo, porque el resultado principal, si alguien tenía dudas, es contundente: los escutoides no Son una rareza geométrica extraña, ni una curiosidad biológica, sino realmente una necesidad física inevitable cuando un epitelio se curva más o se hace más grueso. En tejidos escamosos no hace tanta falta, pero en tejidos columnares es imprescindible porque si no el tejido no aguantaría, no haya suficiente adhesión, se acumularían tensiones y se deformaría y se nos romperían las venas, los capilares, si no tuviésemos escutoides. Y tercero, Por una cuestión personal, tengo un cariño especial a los poliedros de Boronoi o a los boros, los llamábamos así, en el grupo de José Luis Fernández Abascal, JL, en el que empecé mi carrera investigadora. Antes de hacer mi tesis en polielectrolitos,…
Significado #1 · Palabras #1
Juan Carlos Gil pregunta a Francis Villatoro sobre los escutoides y su impacto mediático, expresando fascinación por el hecho de que esta forma geométrica se encuentre en la naturaleza.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #9 · Palabras #11escutoides impacto mediático 2018forma escutoides naturaleza mamíferoscélulas epitelios curvados forma…gráficamente muy muy atractiva y por supuesto con los dos nombres en grande para que todo el mundo sepa qué libro comprar y no confundirse con ningún otro que tenga la palabra cuerda, no voy a hacer que alguien acabe ahí con un manual de guitarra Juan Carlos, escutoides, ¿qué nos vas a contar de los escutoides? Sí, decías que los escutoides revolucionaron los medios por ahí por el 2018 como una forma nueva que a nadie se le había ocurrido, lo cual está muy bien y fue muy chulo, pero a mí lo que me superó, lo que me fascinó es que esa forma la tenemos encima; no tenemos todos los mamíferos y nadie la había caracterizado. ¿Qué forma tienen en general las células? Y en particular, ¿qué forma tienen las células de los epitelios curvados? Vamos a definir un par de cosas: Un epitelio es un tejido confluente, y aquí confluente significa que las células están todas en contacto estrecho, llenan completamente el espacio disponible, disponible y por tanto hay un mecanismo por el cual dejan de…
Juan Carlos Gil explica una regla neumotécnica para recordar la ley de Lewis sobre células epiteliales, comparándola con el nombre del músico Bob Weir.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #15células epiteliales hexagonales institutoley de lewis en epiteliosthe above weir distribución celularley de lewis y bob weircélulas epiteliales con muchos ladosley de euler en epiteliospromedio de lados celulares 6…o se crece, que recubre superficies del cuerpo o posiblemente órganos internos. Así que en estos tejidos la forma de la célula no solo depende de ella, sino de su entorno, de cómo se acomoda con sus vecinos para mantener la integridad y la función del tejido. Seguro que muchos en el cole, en el instituto, hemos visto la cebolla, el microscopio, las células epiteliales planas, bastantes alargadas, razonablemente hexagonales y formando un mosaico regular. Las células de los epitelios suelen tener con esta vista axial 5, 6 o 7 lados, aunque los hexágonos son la clase dominante; hasta un 50% suelen ser hexágonos y esta distribución de número de lados sigue unas reglas estadísticas que se han confeccionado a lo largo de los últimos 200 años. Hay una cosa que se llama la ley de Lewis, que dice que las células más grandes de un epitelio tiende a tener más lados. Hay otra ley que se llama The Above Weir, que es un nombre complicado. De escribir, pero yo me hice la regla neumotécnica en su día de pronunciarlo casi como Above Weir, como que estamos encima, ¿no? A Bob Weir. Y dice que las células en el epitelio que tienen muchos lados tienden a estar rodeadas por células que tienen pocos lados. Finalmente, hay una ley que se llama de Euler en este contexto; hay otras muchas leyes de Euler, que dice que el promedio de los lados de las células de los epitelios es precisamente 6. 6 es la moda, la mediana y el promedio. Pero todo esto que estaba bastante trillado es en dos dimensiones. ¿Qué pasa? ¿Qué hacen estas células en tres dimensiones? Bueno, pues lo lógico en orden cero es pensar que estos polígonos sencillos, estos hexágonos, pues se proyectan en forma de prismas,…
Juan Carlos Gil aborda la problemática de los epitelios curvados, explicando cómo su estructura difiere significativamente de la de los epitelios planos y cómo la tensión celular varía según el grado de curvatura.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #3 · Palabras #2epitelios curvados y tensión celulartetradecaedros en epitelios dobladostúbulos renales con poca célulascapilares sanguíneos y curvatura altamodelo prismas epitelio curvadobase menor tronco pirámide zona apicalbase mayor tronco pirámides zona basaljuan carlos gil y epitelios curvados…el espaldarazo a esta forma geométrica, sino que se empezaba a probar que las formas de las células responden a principios físicos de minimización de energía también, porque al fin y al cabo la vida vive en un entorno físico, claro, y no es ajena a él. Vale. teníamos entonces los epitelios planos razonablemente resueltos, pero ¿qué ocurre en epitelios curvados? Si ahora cogemos un epitelio con estos tetradecaedros que hemos pensado y lo doblamos muchísimo, estamos hablando de pocas células; si la curvatura es baja, pues vale, aquello se mantiene con poca tensión. Pero si lo doblamos mucho, túbulos renales, los bronquios más pequeños, los capilares sanguíneos están formados por un puñadito de células alrededor ¿Qué ocurre? Es un problema completamente distinto. En orden cero, la extensión natural del modelo de prismas en este epitelio curvado podría ser troncos de pirámide donde la base menor del tronco de pirámide está en el interior del tubo, en el vano, lo que se llama la zona apical de la célula y la base mayor del tronco de, estoy diciendo tronco de cono, obviamente son pirámides, tronco de pirámides; la base mayor del tronco de pirámides estaría en la zona exterior del tubo que se llama zona basal, con lo cual las caras apicales y basales de las células tienen distinto tamaño pero, y esto va a ser clave para lo que viene. Esta forma de tronco de pirámide hace que se conserven los vecinos. Si abajo es un hexágono, arriba es un hexágono, las caras que los unen son sencillas y los mismos vecinos que tiene la célula por arriba los tiene por abajo. Pero esto no ocurre siempre en la…
Juan Carlos Gil explica cómo investigaciones posteriores demostraron la necesidad de reordenamientos tridimensionales en el eje apico-basal para mantener la integridad del tejido en entornos curvos, lo que implica una desviación de la forma de tronco de pirámide.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #19reordenamientos tridimensionales juan carlos giltejido integridad entorno curvocélula se retuerce o se pliega…cosita se le llama intercalaciones apico-basales, bueno, un nombre extraño para un concepto bastante sencillo Lo que da el traste, a priori, si esto ocurre, las células no pueden ser troncos de pirámides que no permiten intercalaciones apico-basales Durante La década siguiente aparecieron un montón de nuevas evidencias, tanto experimentales como computacionales de que estos reordenamientos tridimensionales en el eje apico-basal eran necesarios para que el tejido conserve su integridad en el entorno curvo. En lugar de ser, de nuevo, el tronco de pirámide razonablemente recto y fácil de dibujar, la célula de alguna forma se retuerce o se pliega o yo qué sé qué le pasa para conseguir que los vecinos, las células vecinas a una dada en la parte de abajo sean distintas a la de arriba. Un verdadero puzzle y es lo que supuso un punto de inflexión en lo que ha introducido Francis en 2018 cuando el grupo de investigadores españoles, la mayoría de ellos han fincado en Sevilla dirigidos por Luisma, Luisma, Francis no Juanma creo que ha dicho…
Juan Carlos Gil describe una solución radical al problema de cómo los epitelios se organizan en tres dimensiones para mantener la curvatura, presentando una nueva forma celular llamada 'escutoides'.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #8escutoides y organización epitelialnueva forma celular escutoidesintercalaciones apicobasales observadasjuan carlos gil y la solución radical…que supuso un punto de inflexión en lo que ha introducido Francis en 2018 cuando el grupo de investigadores españoles, la mayoría de ellos han fincado en Sevilla dirigidos por Luisma, Luisma, Francis no Juanma creo que ha dicho José María Luis María Escudero. Propuso una solución elegante y bastante radical al problema. Una nueva forma celular, desconocida hasta entonces, que explicaba eso, cómo los epitelios pueden organizarse en tres dimensiones para mantener la curvatura sin que haya una tensión extrema y habilitando estas intercalaciones apicobasales que se habían observado. Le llamaron escutoides y el planeta se volvió loco, no porque cambien los vecinos ni porque aparezcan la pata de la drososdila, sino porque era una nueva forma, Juan. Y eso, como decía Francis, en The New York Times, en el New Yorker, en la BBC, hasta en Forbes, hasta en un cómic de Marvel. Borja, ¿a ti te gustan los cómics? ¿Alguna vez? No sé si te he oído. Bueno, pues hay un cómic de Marvel que utiliza: me gusta, me gusta. El escutoide, en fin, y lo dibuja ahí a media página. ¿Por qué el nombre, el nombre escutoide? Yo os cuento la anécdota.…
Juan Carlos Gil introduce un nuevo artículo sobre la integridad de los epitelios curvados, destacando su publicación en acceso abierto y mencionando a sus autores.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #10 · Palabras #4integridad epitelios curvadosartículo abierto computational structural biotechnology journalsamira ambari primera autora artículo…la relación entre los dos radios apical y basal del tejido curvado aumenta también el número de vecinos de forma estadística. Y además lo hace de forma logística, muy rápido al principio y luego se llega a un plato. Vale, pues después de esta introducción. es en este contexto en el que aparece el nuevo artículo titulado Las intercalaciones apico-basales hacen posible la integridad de los epitelios curvados Ha sido publicado en abierto en marzo de este año en Computational and Structural Biotechnology Journal Una revista, creo que es de segundo cuartel Los autores son Samira Ambari, la primera autora, luego, es un gusto poder decir los nombres de los autores, que voy a acostumbrar tanto asiático, difícil de pronunciar Luego, Pedro Gómez Galvez, Pablo Vicente Munuera y Luis María Escudero, que son tres de los que son el núcleo duro que firmaron el artículo original del descubrimiento desde Sevilla Y Pedro y Pablo, he dicho Pedro Gómez, Pedro y Pablo, que yo no sé si tiene algo que ver con lo de la ley de los pica piedra Cuando estaba recordando las cosas para contarlo dije Pedro y Pablo, bueno, están en Reino Unido ahora, mientras que Luis María sigue…
Juan Carlos Gil describe un nuevo trabajo científico como una colaboración multidisciplinar que integra bioingeniería, física teórica, sistemas complejos, modelado computacional y el artículo original de 2018 sobre escutoides.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #6escutoides para tejidos epitelialesbioingeniería física teórica sistemas complejosartículo original sobre escutoides 2018estabilidad mecánica de tejidos epiteliales curvados…del modelo de fuerzas, ya lo hizo entonces y ahora lo extiende de forma muy chula y es director de la tesis de Samira, la primera autora de la cual forma parte este artículo Sí, según resan este nuevo artículo, su afiliación está en Valencia ahora Exacto, Bueno, pues como el artículo original más entonces todavía, pero ahora también Este trabajo supone una colaboración multidisciplinar impresionante; integra bioingeniería, física teórica, sistemas complejos, modulado computacional y aquel del 2018. Además había una componente fuerte como hemos hablado en matemática. La pregunta concreta de este artículo es: ¿son necesarias realmente estas intercalaciones apico-basales y por tanto los escutoides para garantizar la estabilidad mecánica de los tejidos epiteliales curvados? Bueno, existen técnicas experimentales para estimar estas fuerzas en células y tejidos: ablación láser, hay unas pinzas ópticas y magnéticas que te permiten pellizcar a las células y ver cómo se recomponen, pero esas técnicas no están tan avanzadas como para…
Juan Carlos Gil explica cómo se utilizan métodos no invasivos y teóricos para inferir fuerzas en epitelios, observando imágenes de monocapas celulares.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #5 · Palabras #3método de potts-montecarlo en retículadiagramas de boronoi dinámico francismodelo de vértices y fuerzas epitelialesfuerza elástica conservación área celularanillos interiores fuerza contractil…se recomponen, pero esas técnicas no están tan avanzadas como para que te permitan modificar el problema del que estamos hablando. Que es las intercalaciones apicovasales; no te permiten, te hago una intercalación aquí o la cambio de sitio, eso no existe. Así que se tiende a usar métodos no invasivos, teóricos, lo que se llama inferencia mecánica observando imágenes, que en epitelios afortunadamente las tenemos porque son típicamente, y en este artículo así lo van a ser, monocapas; pues viendo la forma de las células estimar las fuerzas. Hay un método que se llama De Potts-Montecarlo que hace este trabajo en una retícula, hay uno que se llama De Voronoi Dinámico que es muy parecido a lo que ha contado Francis, pero con diferencia el más popular se llama modelo de vértices que representa un epitelio como una red de polígonos planos donde los vértices pueden moverse atendiendo a las fuerzas y tenemos tres tipos de fuerzas. La fuerza elástica, que tiende a conservar el área celular; la fuerza contractil, que es debida a los anillos interiores. De la célula de actomiosina, que tiende a reducir el perímetro. Las células tienen una tendencia por sí solas a ser más o menos redonditas, a ofrecer menos superficie. Y una fuerza adhesiva, claro, tenemos varias células juntas y por tanto en las caras…
Juan Carlos Gil describe cómo se han realizado modelos tridimensionales de células, pero a menudo de forma simplificada, ignorando la anisotropía presente en el eje apico basal.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #14modelos tridimensionales célulasanisotropía eje apico basalfórmulas de jung laplace…a favorecer que se conserven esos contactos que tenemos. El equilibrio de todas ellas es lo que determina la fórmula de la célula, pues claro, es más fácil decirlo que hacerlo. Si habían hecho extensiones a tres dimensiones del modelo de vértices es muy Complicado, se había hecho de forma muy burda. Típicamente se cogían las células estas prismáticas sin curvatura ni nada y se resolvía el problema sin tener en cuenta la obvia anisotropía, cosas que ocurren a lo largo del eje apico basal. Se habían hecho también algunos ensayos en 3D analizando el problema completo con las fórmulas de Jung Laplace. ¿Os acordáis? Esta que tiene el módulo de Jung y luego dos curvaturas perpendiculares. Eran burdos y lo que hacen en este estudio es atacar este problema. Los autores desarrollan un modelo híbrido en el sentido de que es en tres dimensiones, pero trabajan con una estrategia tomográfica. También lo ha contado algo semejante Francis al hablar de…
Juan Carlos Gil explica cómo un estudio aborda la descomposición de tejidos en capas, similar a una estrategia mencionada previamente por Francis Villatoro al hablar de diagramas de Boronoi.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #11contractilidad como target análisisepitelios eje apico-basaladhesión área objetivo constantes…de que es en tres dimensiones, pero trabajan con una estrategia tomográfica. También lo ha contado algo semejante Francis al hablar de los boronoides. Descomponen el tejido en capas como si fuese un escáner y aplican el modelo bien conocido de vértices 2D en Cada plano. De las tres fuerzas que tenían, la adhesión y la de área objetivo se consideran constantes a lo largo del eje apico-basal, que es una aproximación perfectamente razonable de lo que sabemos experimentalmente de los epitelios, pero lo que sí varía y es lógico es la contractilidad, y ese es uno de los targets que vamos a tratar de obtener en el análisis. Se formula el sistema de equilibrio de fuerzas completo, hay que darse cuenta de que es un sistema fuertemente sobredeterminado porque tenemos vértices para aburrir pero estamos buscando solamente fuerzas elásticas contractiles y adhesivas que son vectores en…
Juan Carlos Gil explica cómo un estudio utiliza una técnica de optimización para encontrar la solución óptima al problema de descomposición de tejidos en capas, minimizando el error total absoluto mediante la norma L1.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #2 · Palabras #9norma l1 para descomposición tejidosepitelio curvo comportamiento tridimensionalvértices en equilibrio estadísticotroncos de pirámide sin intercalacionesescutoides permiten intercalacionesdiagramas de boronoi en biologíamallado cara apical proyeccion basalalgoritmo dejoid bueno tensiónfrancis explica modelos tubos epitelialestroncos de pirámide tubitos epitelialesescutoides proyección centro polígonoalgoritmos boronoides relajamiento joycediagramas artículo en abiertoepitelios escamosos relación altura-anchuratejidos monocapa estudio 200 células…sobredeterminado porque tenemos vértices para aburrir pero estamos buscando solamente fuerzas elásticas contractiles y adhesivas que son vectores en cara a cara, o sea que hay muchos menos y por tanto lo que hacen es emplear una técnica para buscar la solución óptima, pues una técnica de optimización, de minimización del error total absoluto, lo que se llama la norma L1, en vez de los mínimos cuadrados, pues minimizan la suma del valor absoluto de las diferencias. Lo que, después de todo este rollo, les permite inferir el comportamiento tridimensional del epitelio curvo y una vez que tienen la solución, los vértices en su sitio de equilibrio, pues obtener estadísticamente los parámetros biofísicos Vale, pues una vez que tenían esa estrategia para extender el modelo de vértices a tres dimensiones, lo que hicieron fue inventarse otra técnica para simular computacionalmente tubos epiteliales y van a utilizar dos tipos de formas, los troncos de pirámide que hemos hablado que no permiten intercalaciones y los escutoides que sí las permiten. El artículo describe largo y tendido cómo generan esos modelos a partir de una distribución de nodos, de puntos al azar en la superficie interna del tubo, en la apical sobre la que se construyen el diagrama de polígonos de Voronoi. Que lo ha contado Francis, es el conjunto de puntos del plano más cercano o mínima distancia a una semilla dada, que el resto y una vez que tiene poliedro boronoide lo relajan para que no tenga excesiva tensión con un algoritmo que se llama Dejoid Bueno. El caso es que este mallado que tenemos de la cara apical lo tenemos que proyectar a la basal para tener poliedros y esto lo hacen de dos formas: primero, simplemente proyectando los vértices, con lo cual si abajo tenías un pentágono, arriba tienes otro pentágono más gordo. Con lo cual da lugar a troncos de pirámide. Esta es la forma en la que construyen los tubitos hechos por troncos de pirámide y el de los escutoides es más complicado. En vez de proyectar los vértices, proyectan el centro del polígono. Lo suben arriba y una vez que lo tienen donde lo quieren, en la otra cara, rehacen el algoritmo este de los boronoides y del relajamiento de Joyce. Y eso da lugar a los boronoides. De nuevo, es difícil transmitir las sensaciones con palabras pero el artículo está profusamente ilustrado con un sinfín de diagramas y es en abierto. Dos fórmulas de las células, troncos de pirámide y escutoides y además dos tipos de tejido para investigar. Primero, Epitolias escamosos donde las células son bastante planas utilizan un parámetro que es la relación altura-anchura y para estas es de 1,5; son sólo 1,5 veces más altos que anchos y por otra parte epitelios columnares donde esta relación de forma es de 4. Todos los tejidos del estudio son monocapa y tienen 200 células. ¿Qué obtenemos? Pues se trata de variar, de analizar cómo varían la contractibilidad, es esta tendencia de la célula a reducir su perímetro y la adhesión, las fuerzas que nos mantienen caras pegadas con las vecinas en función tanto de la geometría celular,…
Juan Carlos Gil resume la importancia de un artículo científico, destacando sus aportaciones metodológicas y el resultado principal sobre los escutoides.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1método simulación epitelios curvadosestrategia extensión modelo de vérticesescutoides resultado principal contundenteescutoides en tejidos columnarestensiones y deformaciones epitelialesadhesión de tejidos escamososjuan carlos gil y escutoides…como ya de esperar, todo mejora. La adhesión es fuerte, el sistema es estable, las fuerzas se reparten estupendamente y el tejido resultante, el equilibrio de fuerzas, dicen los autores, pues que se parece más, mucho más a un tejido sano y funcional. Concluyendo, ¿por qué me ha parecido importante lo que cuenta este artículo? Bueno, primero por sus dos aportaciones metodológicas: desarrollan un método para simular epitelios curvados con múltiples geometrías, así como una estrategia, en mi opinión, brillante, muy chula para extender este modelo de vértices a tres dimensiones. Segundo, porque el resultado principal, si alguien tenía dudas, es contundente: los escutoides no Son una rareza geométrica extraña, ni una curiosidad biológica, sino realmente una necesidad física inevitable cuando un epitelio se curva más o se hace más grueso. En tejidos escamosos no hace tanta falta, pero en tejidos columnares es imprescindible porque si no el tejido no aguantaría, no haya suficiente adhesión, se acumularían tensiones y se deformaría y se nos romperían las venas, los capilares, si no tuviésemos escutoides. Y tercero, Por una cuestión personal, tengo un cariño especial a los poliedros de Boronoi o a los boros, los llamábamos así, en el grupo de José Luis Fernández Abascal, JL, en el que empecé mi carrera investigadora. Antes de hacer mi tesis en polielectrolitos,…