Cómo trabajan juntas las células de las vías respiratorias en la regeneración y el envejecimiento
Imagen microscópica que muestra células madre en vías respiratorias jóvenes (izquierda) y viejas (derecha) con núcleos celulares en azul, células madre basales de las vías respiratorias en rojo y células ciliadas en verde. Crédito: Broad Stem Cell Research Center
Investigadores del Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research de UCLA han identificado el proceso mediante el cual las células madre en las vías respiratorias de los pulmones cambian entre dos fases distintas, creando más de sí mismas y produciendo células maduras de las vías respiratorias para regenerar el tejido pulmonar después de una lesión.
El estudio, publicado en Cell Stem Cell, también arroja luz sobre cómo el envejecimiento puede hacer que la regeneración pulmonar se deteriore, lo que puede provocar cáncer de pulmón y otras enfermedades.
«Actualmente hay pocas terapias que apuntar a la biología de las enfermedades pulmonares», dijo la Dra. Brigitte Gomperts, profesora y vicepresidenta de investigación en hematología-oncología pediátrica en el Instituto de Descubrimiento e Innovación Infantil de la UCLA y autora principal del artículo. «Estos hallazgos informarán nuestros esfuerzos para desarrollar una terapia dirigida para mejorar la salud de las vías respiratorias».
Las vías respiratorias, que transportan el aire que se respira desde la nariz y la boca hasta los pulmones, son la primera línea del cuerpo. de defensa contra partículas transportadas por el aire, como gérmenes y contaminación, que pueden causar enfermedades.
Dos tipos de células de las vías respiratorias juegan un papel vital en este proceso: las células mucosas, que secretan moco para atrapar partículas dañinas, y las células ciliadas, que usan su proyecciones en forma de dedos para barrer las partículas envueltas en mucosidad hasta la parte posterior de la garganta, donde pueden eliminarse de los pulmones.
Las partículas infecciosas o tóxicas que las personas inhalan todos los días pueden dañar el vías respiratorias y, cuando eso sucede, las células madre basales de las vías respiratorias, que son capaces de autorrenovarse y producir la mucosidad y las células ciliadas que recubren las vías respiratorias, se activan para reparar el daño.
Para mantener el equilibrio correcto de cada tipo de célula, las vías respiratorias las células madre basales deben pasar de la fase proliferativa, durante la cual producen más de sí mismos, hasta la fase de diferenciación, durante la cual dan lugar a células maduras de las vías respiratorias.
«Estas células madre tienen que mantener un equilibrio realmente delicado», dijo Gomperts, quien también es co -director del programa de cáncer y biología de células madre en el Centro Oncológico Integral Jonsson de la UCLA. «Tienen que producir la cantidad justa de moco y células ciliadas para mantener las partículas dañinas fuera de los pulmones, pero también tienen que autorreplicarse para asegurarse de que haya suficientes células madre para responder a la próxima lesión».
En el nuevo estudio, los investigadores examinaron ratones con lesiones pulmonares y analizaron cómo los diferentes tipos de células que se encuentran en el nicho, el entorno de apoyo que rodea a las células madre basales de las vías respiratorias, trabajan juntas para orquestar la respuesta de reparación.
Descubrieron que un grupo de moléculas conocido como vía de señalización Wnt/beta-catenina se activa para estimular las células madre basales de las vías respiratorias para que respondan a las lesiones. Los investigadores se sorprendieron al descubrir que este grupo de moléculas se origina en un tipo de célula para iniciar la proliferación y en otro tipo de célula para iniciar la diferenciación.
En la fase de proliferación de la reparación, una célula del tejido conjuntivo llamada fibroblasto secreta el Molécula Wnt, que le indica a las células madre que es hora de auto-renovarse. En la fase de diferenciación de la reparación, la molécula Wnt es secretada por una célula epitelial, que forma el revestimiento de tejidos y órganos, para señalar a las células madre que es hora de producir células maduras de las vías respiratorias.
Comprensión cómo se produce la regeneración en pulmones sanos es un primer paso fundamental para comprender cómo pueden surgir enfermedades cuando el proceso sale mal. En busca de información sobre el papel que podría desempeñar este proceso y las células que lo activan en la enfermedad, los científicos estudiaron su actividad en ratones mayores.
«Nos sorprendió descubrir que en las vías respiratorias envejecidas, el Wnt/beta La vía de señalización de la catenina está activa en las células madre incluso cuando no hay lesión, en contraste con las vías respiratorias jóvenes, donde solo se activa cuando es necesario», dijo Cody Aros, primer autor del artículo, estudiante de medicina de la UCLA que recientemente completó su doctorado. investigar. «Cuando esta vía está activa, estimula a las células madre a producir más de sí mismas y más células de las vías respiratorias, incluso si no son necesarias».
Investigaciones anteriores del laboratorio de Gomperts establecieron un vínculo entre una Vía Wnt/beta-catenina y cáncer de pulmón.
«Cuanto más se divide una célula, más probable es que se produzca un error de corrección o una mutación y provoque cáncer», dijo Gomperts.
El nuevo artículo se basa en ese trabajo al establecer no solo lo que sale mal, sino precisamente cuándo sale mal en personas sanas como parte del proceso de envejecimiento.
«Estos hallazgos nos dan una idea de qué célula tipos son importantes, qué vía es importante y cuándo podríamos querer pensar en intervenir con terapias para prevenir la formación de cáncer», dijo Aros.
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Los investigadores descubren un nuevo compuesto que promueve la salud pulmonar Más información: Cody J. Aros et al, Distinct Spatiotemporally Dynamic Wnt-Secreting Niches Regulate Proximal Airway Regeneration and Aging, Cell Stem Célula (2020). DOI: 10.1016/j.stem.2020.06.019 Información de la revista: Cell Stem Cell
Proporcionado por la Universidad de California, Los Ángeles Cita: Cómo funcionan juntas las células de las vías respiratorias in regeneration and aging (28 de julio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-airway-cells-regeneration-aging.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.