Las células intestinales cambian de función durante su vida
Organoides intestinales humanos utilizados en este estudio para modelar el impacto de la señalización de BMP en la diferenciación. Crédito: Joep Beumer, Jens Puschhof y Fjodor Yousef Yengej, Copyright Hubrecht Institute.
Las células intestinales pueden cambiar de especialización durante su vida. La vía de señalización de BMP, un importante mecanismo de comunicación entre células, parece ser el impulsor de estos cambios. Eso es lo que han concluido científicos de los grupos de Hans Clevers (Hubrecht Instituut) y Ye-Guang Chen (Universidad de Tshinghua, Pekín) tras una investigación con organoides y ratones. El estudio se publicará en Cell Reports el 1 de marzo de 2022 y ofrece nuevos conocimientos sobre objetivos potenciales para el tratamiento de enfermedades metabólicas.
La pared intestinal está formada por diferentes tipos de células. Algunos son, por ejemplo, responsables de la absorción de nutrientes, mientras que otros producen hormonas. Durante mucho tiempo se pensó que después de su formación, las células intestinales se especializan en una función que realizan continuamente hasta que mueren. Sin embargo, estudios recientes muestran que estas células pueden cambiar de especialización. Investigadores de los grupos de Hans Clevers y Ye-Guang Chen (Universidad de Tsinghua, Beijing) descubrieron ahora que estos cambios son impulsados por la vía de señalización de BMP.
Impulsor del cambio
La BMP vía de señalización es una de las muchas vías de señalización en el cuerpo. Tales vías forman líneas de comunicación entre las células: con la producción de una proteína por una célula, envía una señal a la siguiente célula, que a su vez produce proteínas. Eventualmente, toda esta cascada de producción de proteínas desencadena ciertos procesos, por ejemplo procesos que son importantes durante el desarrollo embrionario. Joep Beumer, uno de los investigadores del proyecto, explica: «Sabíamos que la señalización de BMP juega un papel importante en la especialización inicial de las células intestinales. Lo que ahora descubrimos es que también es el impulsor de los cambios en las especializaciones de estos células a lo largo de su vida.
Migración
Las células intestinales surgen de las células madre que se encuentran en hendiduras (es decir, las criptas) de la pared intestinal.Estas células intestinales luego migran hacia las vellosidades intestinales. Durante su migración, realizan una determinada función, por ejemplo, la absorción de nutrientes o la producción de hormonas. Una vez que llegan a la parte superior de las vellosidades, mueren. «La función de las células intestinales cambia durante su migración a lo largo de las vellosidades. Por ejemplo, producen componentes antimicrobianos en las partes inferiores de las vellosidades (al principio), mientras que participan en la absorción de grasas más adelante en su viaje”, dice Beumer. Este cambio gradual en la función de las células se llama zonación. Al mismo tiempo, la vía de señalización de BMP no es muy activa en las criptas y en las partes inferiores de las vellosidades, mientras que se vuelve cada vez más activa en la parte superior de las vellosidades.
Marcadores zonados (Reg3g, rojo; Apoc3 , verde; Pmp22, púrpura) se enriquecen en diferentes partes de la vellosidad intestinal (panel izquierdo). La pérdida de señalización de BMP (panel derecho) altera la expresión génica zonal: los marcadores de vellosidades inferiores aumentan a expensas de los marcadores de vellosidades superiores. Los marcadores se tiñen usando hibridación fluorescente in situ. Crédito: Joep Beumer, Jens Puschhof y Fjodor Yousef Yengej, Copyright Instituto Hubrecht
Organoides humanos
Los científicos del laboratorio Clevers utilizaron organoides intestinales para su investigación. Estas son pequeñas estructuras 3D que se pueden cultivar en el laboratorio y que imitan la función del intestino. En estos intestinos en miniatura, los investigadores pudieron imitar las condiciones de señalización de BMP baja o alta, similar al entorno alterado a lo largo de las vellosidades intestinales. Usando la «secuenciación de ARN de una sola célula», una técnica que permite ver qué genes están activos y cuáles no, hicieron un descubrimiento sorprendente. Jens Puschhof explica: «Cuando BMP estaba activo en los organoides, las células de estos intestinos en miniatura eran idénticas a las células ubicadas en la parte superior de las vellosidades, mientras que la inactivación de BMP hizo que las células de los organoides se parecieran a las células ubicadas en las partes inferiores. de las vellosidades. En otras palabras, la zonificación resultó ser dependiente de la vía de señalización de BMP».
Modelo de ratón
Los resultados encontrados en organoides tuvieron que ser confirmados en organismos vivos. Los colegas del grupo de Ye-Guang Chen utilizaron un modelo de ratón en el que la señalización de BMP podía desactivarse en el intestino. En ratones con una vía de señalización de BMP inactiva en el intestino, las células intestinales ya no cambiaron de especialización durante su migración de las criptas a las vellosidades. «Eso confirmó nuestra conclusión: la señalización de BMP es el motor detrás de la zonificación de las células intestinales», dice Beumer.
Implicaciones metodológicas
El estudio, que se publicará en Cell Reports, tiene implicaciones importantes para el uso de organoides para la investigación. «Normalmente, los investigadores inhiben la señalización de BMP en organoides», dice Fjodor Yousef Yengej. «Aunque resultó ser beneficioso para el crecimiento, no todas las funciones del intestino están representadas en estas culturas». La activación de la señalización de BMP puede ser necesaria para la investigación de ciertos temas, como la absorción de grasas.
Tratamiento de enfermedades metabólicas
Además de proporcionar estos nuevos conocimientos fundamentales sobre las funciones de las células intestinales durante sus vidas, el estudio puede contribuir en última instancia al desarrollo de nuevos tratamientos para enfermedades metabólicas. «En ciertas enfermedades metabólicas, hay una acumulación de grasa en partes del cuerpo como el hígado o un desequilibrio en las hormonas intestinales. Ahora sabemos que la señalización activa de BMP estimula la absorción de grasa, por lo que si podemos inhibir la señalización en estos pacientes, también podemos influir en la absorción de grasas», concluye Beumer. Los inhibidores de BMP dirigidos al intestino aún no se han desarrollado, pero tendrían amplios efectos beneficiosos sobre el metabolismo.
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Los mini intestinos revelan fuerzas cruciales que dan forma al revestimiento intestinal Más información: Hans Clevers, Un gradiente de BMP a lo largo del eje de las vellosidades intestinales controla los estados de las células caliciformes y los enterocitos zonados, Cell Informes (2022). DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110438. www.cell.com/cell-reports/full … 2211-1247(22)00165-6 Información del diario: Cell Reports
Proporcionado por Hubrecht Institute Cita: Las células intestinales cambian funciones durante sus vidas (2022, 1 de marzo ) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-03-intestinal-cells-functions.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.