Ubicación, ubicación, ubicación: Incluso la respuesta inmunitaria intestinal es específica del sitio
Las imágenes muestran los mismos organoides estomacales: muestra los núcleos celulares (azul) y el esqueleto de la célula (rosa) como una sección transversal de los organoides . En gris está la imagen microscópica de los organoides. Un solo organoide aquí tiene un tamaño de aproximadamente un cuarto de milímetro. Crédito: Julius-Maximilians-Universitt Wrzburg, JMU
¿Por qué algunas enfermedades intestinales inflamatorias crónicas, como la enfermedad de Crohn, afectan tanto al intestino delgado como al colon, mientras que otras, como la colitis ulcerosa, se limitan al colon? Para resolver acertijos clínicos como este, entre otros, investigadores de la Universidad de Wrzburg crearon versiones en miniatura del tracto digestivo en el laboratorio. Uno de sus descubrimientos: el tracto digestivo contiene una segmentación inherente que podría arrojar nueva luz sobre estas afecciones inflamatorias comunes.
Los científicos ahora pueden generar versiones en miniatura de prácticamente cualquier órgano de nuestro cuerpo, incluidos la piel, el cerebro y el intestino. Estas estructuras tridimensionales se generan a partir de células madre y se denominan «organoides».
Con un diámetro de alrededor de 0,5 milímetros, los organoides pueden tener solo el tamaño de un grano de mostaza, pero muestran una notable similitud. a los órganos reales. «A pesar de su tamaño minúsculo, los organoides simulan extremadamente bien el órgano del que se derivan», dice la Dra. Sina Bartfeld, quien dirigió el estudio en el Centro de Investigación de Enfermedades Infecciosas del Instituto de Biología Molecular de Infecciones. «Los organoides contienen los mismos tipos de células que el órgano real. Las células madre a partir de las cuales se generan los organoides contienen una especie de identidad de tejido preprogramada. La célula madre ‘sabe’ de qué órgano proviene e incluso en cultivo produce el tipos de células que están presentes en este órgano en nuestros cuerpos». En colaboración con el cirujano Armin Wiegering del Hospital Universitario de Wrzburg, el equipo del Dr. Bartfeld generó organoides de estómago, intestino delgado y colon. Descubrieron una complejidad molecular inesperadamente grande, como lo revela la secuenciación del ARN, que refleja la actividad genética de las células.
Uno de sus hallazgos fue que los organoides de los diferentes segmentos del tracto digestivo activan genes específicos. programas, dependiendo de su identidad tisular. «Es intuitivo que las células gástricas e intestinales tienen que producir diferentes enzimas digestivas, pero nos sorprendió descubrir que los sitios de unión particulares del sistema inmunitario también forman parte de esta identidad tisular», dice Bartfeld.
La organización particular de los sitios de unión inmune pueden desempeñar un papel en las enfermedades inflamatorias específicas de órganos. Incluso podría ser relevante para el desarrollo del cáncer, donde también se ha implicado la inflamación crónica. Si este es el caso y cómo la inflamación podría contribuir a la carcinogénesis requiere más investigación, para lo cual los organoides forman una base novedosa.
Los organoides no solo pueden generarse rápidamente y en grandes cantidades en el laboratorio, sino que tienen la ventaja adicional ventaja de que consisten en tejido humano y forman una representación aproximada de un órgano humano. Dado que existen diferencias sustanciales entre humanos y animales, los organoides pueden ayudar a reducir los experimentos con animales y esclarecer enfermedades exclusivamente humanas. También juegan un papel cada vez más importante en el desarrollo de fármacos.
Los organoides demuestran la asombrosa organización del intestino también con respecto al reconocimiento de bacterias y virus
Además, los organoides abren formas completamente nuevas de investigando procesos moleculares básicos en un modelo biológicamente realista, como el sistema digestivo, que también es el foco del equipo de investigación del Dr. Bartfeld en Wrzburg. Las células epiteliales que recubren nuestro tracto digestivo tienen una importante función de barrera, que evita que las bacterias entren en nuestro cuerpo. Estos podrían ser patógenos, como bacterias o virus que causan enfermedades.
Al mismo tiempo, el intestino es colonizado por miles de millones de bacterias beneficiosas, la llamada microbiota, que nos ayudan a digerir los alimentos. Por lo tanto, las células epiteliales tienen que ser capaces de detectar bacterias o virus tanto amistosos como hostiles y responder adecuadamente. Esto se logra a través de sitios especiales de unión inmunitaria, llamados receptores de reconocimiento de patrones.
Estos receptores reconocen moléculas específicas producidas por las diferentes bacterias en el intestino. Si las células epiteliales reconocen moléculas producidas por patógenos peligrosos, a diferencia de las bacterias beneficiosas, deben dar la alarma e inducir una respuesta inmune. Hasta ahora no estaba claro cómo el epitelio es capaz de diferenciar entre amigos y enemigos. «Es extremadamente difícil desenredar la compleja interacción entre las células inmunitarias, las células epiteliales y los microbios», dice el Dr. Bartfeld. «Sin embargo, dado que nuestros organoides contienen solo células epiteliales, podemos usarlos para investigar específicamente la contribución del epitelio en esta interacción».
Durante su estudio, los científicos descubrieron que cada receptor de reconocimiento de patrones tiene su propio , patrón de actividad del gen específico del segmento. «El estómago, así como cada segmento del intestino, tiene su propio repertorio específico de receptores de reconocimiento de patrones», explica zge Kayisoglu, primer autor del estudio. «Por lo tanto, la respuesta inmune del epitelio es específica de la ubicación. De esta manera, el estómago reacciona a diferentes compuestos bacterianos que el intestino delgado o el colon». Estas diferencias en la respuesta inmunitaria pueden contribuir a enfermedades específicas del segmento, como la colitis ulcerosa o la enfermedad de Crohn.
¿Qué induce esta reacción diferencial a los compuestos bacterianos? Inicialmente, la suposición obvia era que los receptores inmunitarios se regulan en respuesta a la colonización con bacterias beneficiosas. Para probar esta hipótesis, los investigadores generaron organoides que nunca habían estado en contacto con bacterias. «Los datos mostraron que la microbiota sí tiene un efecto, pero nos sorprendió descubrir que, en gran parte, el reconocimiento inmunológico del epitelio está determinado genéticamente durante el desarrollo y es independiente del entorno», dice Bartfeld.
En conjunto, sus hallazgos representan un paso importante para esclarecer los procesos inflamatorios. Muestran que cada sección del tracto digestivo tiene su propia combinación específica de receptores de reconocimiento inmunológico. Las disfunciones de esta inmunidad innata pueden promover el desarrollo de enfermedades inflamatorias.
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Organoides cerebrales con potencial para predecir la permeabilidad de fármacos Más información: Ozge Kayisoglu et al. La identidad celular específica de la ubicación en lugar de la exposición a la microbiota gastrointestinal define muchas cascadas de señalización inmunitaria innata en el epitelio intestinal, Gut (2020). DOI: 10.1136/gutjnl-2019-319919 Información de la revista: Gut
Proporcionado por Julius-Maximilians-Universitt Wrzburg Cita: Ubicación, ubicación, ubicación: incluso intestino inmune la respuesta es específica del sitio (3 de julio de 2020) recuperada el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-gut-immune-response-site-specific.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.