El estudio de cómo las células eucariotas responden a estímulos mecánicos ha ganado auge en las últimas décadas, revelando mecanismos complejos mediante los cuales las fuerzas físicas moldean la actividad celular y, en consecuencia, la fisiología del organismo. Entre estos estímulos, las ondas acústicas en el rango audible se presentan como una forma de señal mecánica poco explorada, dado que transmiten pequeñas perturbaciones físicas frecuentes que podrían afectar funciones celulares fundamentales. Recientes investigaciones han establecido sistemas directos de emisión de sonido en cultivos celulares para analizar la respuesta genómica ante vibraciones acústicas a frecuencias específicas como 440 Hz, 14 kHz y ruido blanco, con intensidades próximas a 100 Pa, dentro del rango fisiológico plausible para tejidos vivos. En este contexto, células musculares tipo mioblasto murino C2C12 han mostrado respuestas diferenciales en la expresión génica tras exposiciones prolongadas a estas ondas, identificándose entre decenas y centenares de genes con cambios significativos en su actividad. Esta regulación genética inducida por sonido se relaciona con vías asociadas a la adhesión celular, migración, apoptosis, y procesos rítmicos, enfatizando la complejidad de la señalización acústica como un modulador biológico.
Un hallazgo clave en la modulación acústica es la activación de genes sensibles por mecanismos mecanotransductores, especialmente el gen Ptgs2 que codifica la enzima ciclooxigenasa-2. Su rápida inducción depende de la fosforilación de la quinasa de adhesión focal (FAK) en el residuo Y397, evento fundamental para la reorganización del citoesqueleto y la remodelación de adhesiones celulares. La cascada subsiguiente involucra la síntesis incrementada de prostaglandina E2 (PGE2), un mediador inflamatorio y regulador en la diferenciación celular, que actúa a través del receptor EP4 para amplificar la respuesta génica frente a la estimulación acústica. Este proceso se manifiesta notablemente en células precursoras de adipocitos 3T3-L1, donde la resonancia acústica ambiental puede suprimir en gran medida la diferenciación hacia adipocitos maduros. Al aplicar estímulos acústicos continuos o periódicos durante la fase inicial de inducción diferenciante, se observa una reducción significativa en la expresión de marcadores clave como Cebpa y Pparg, además de una disminución en la acumulación de lípidos dentro de las células.
Esta influencia negativa tiene paralelos con la acción directa de PGE2, confirmando que la modulación acústica puede ser un novedoso regulador de la biogénesis y función del tejido adiposo. El mecanismo de percepción del sonido a nivel celular revela que las fuerzas acústicas ejercen efectos sobre la dinámica del citoesqueleto, promoviendo la expansión lamelipodial y aumentando la superficie de adhesión celular. Estos cambios morfológicos facilitan la activación de señales que conectan la adhesión focal con la regulación de genes mecanosensibles. El empleo de inhibidores específicos como Y15, que bloquean la fosforilación de FAK, demuestran que este camino es indispensable para la señalización acústica, ya que interrumpe tanto la respuesta morfológica como la génica y la producción de PGE2. La respuesta acústica es además dependiente de factores acústicos y celulares, tales como la frecuencia, la intensidad, el tipo de onda y la confluencia celular.
Por ejemplo, las células densamente cultivadas o aquellas expuestas a sonidos con distintos perfiles de forma o amplitud pueden mostrar respuestas atenuadas o incluso inversas. La relación entre frecuencia y desplazamiento de partículas en el medio líquido habitual de los cultivos plantea que tanto la onda compresional como las fuerzas generadas por el movimiento del fluido contribuyen a la señalización, aunque predomina el efecto de la compresión mecánica para la activación de vías específicas. Comparativamente, distintas líneas celulares exhiben grados variables de sensibilidad frente a la estimulación acústica. Células derivadas de tejidos altamente adhesivos y móviles, como fibroblastos, mioblastos y preadipocitos, muestran respuestas más robustas que células epiteliales o neuroblásticas, destacando la heterogeneidad estructural y funcional de las adhesiones focales como clave para la transducción mecánica del sonido. Desde una perspectiva aplicada, los resultados sugieren que la modulación acústica puede ser una herramienta innovadora para la manipulación celular en biotecnología, ingeniería tisular y terapias regenerativas.
La capacidad de alterar la diferenciación adipocitaria mediante estímulos acústicos abre un campo prometedor para el control del metabolismo y el tratamiento de enfermedades relacionadas con el tejido adiposo, como la obesidad y sus comorbilidades. A diferencia de métodos invasivos o farmacológicos, la aplicación de ondas sonoras en condiciones controladas presenta una estrategia no invasiva, ajustable y potencialmente segura. Los hallazgos también ofrecen un nuevo entendimiento sobre cómo organismos vivos perciben y responden a señales mecánicas inherentes al ambiente físico. Si bien el papel del sonido ha sido tradicionalmente asociado a la audición o comunicación, el descubrimiento de que las ondas acústicas pueden activar vías de señalización mecanosensibles amplía la definición de estímulo sonoro en la biología celular. Además, la diferenciación acústica del mecanismo descubierto se distingue claramente del activado por ultrasonidos pulsados de baja intensidad, los cuales actúan a frecuencias mucho más elevadas y mediante rutas celulares alternativas.
Esta diferencia enfatiza que el rango audible de sonido frecuente y de baja intensidad tiene efectos moleculares específicos y únicos, distintos de otros estímulos mecánicos, amplificando el interés científico y tecnológico por explorar y explotar este fenómeno. En suma, el estudio de la modulación acústica de genes mecanosenstivos y la diferenciación de adipocitos aporta una visión profunda de cómo estímulos físicos cotidianos pueden afectar la expresión génica y el destino celular. Estos avances abren puertas para nuevas formas de terapia celular empleando sonidos y para comprender mejor las interacciones entre el cuerpo humano y el entorno sonoro que lo rodea.
