Immagine: Intestinal stem cells. Credit: Sam Ogden
Nel profondo del rivestimento dell’intestino umano si trova la fonte della capacità dell’organo di rinnovarsi e riprendersi dai danni: le cellule staminali intestinali (ISC), alloggiate in sacche di tessuto chiamate cripte, generano le cellule che continuamente ripopolano il rivestimento intestinale. Anche le cellule staminali stesse hanno una rete di sicurezza: quando vengono danneggiate, in meno di una settimana compaiono sostituzioni sane.
Per anni, gli scienziati hanno discusso su come si verifica la riemersione delle ISC. Alcuni hanno ritenuto che l’intestino mantenga un pool di ISC di riserva, una sorta di fornitura di backup per ricostituire la cache delle ISC di prima linea che sono andate perse. Altri hanno sostenuto qualcosa di più intricato: le ISC, come le api regine, danno origine a una progenie più specializzata o “differenziata”, in questo caso cellule figlie che formano il rivestimento interno dell’intestino. Quando le ISC sono danneggiate, questa scuola di pensiero ha tenuto: le cellule figlie si invertono e si “de-differenziano”, ritornando alle ISC da cui sono nate.
Un nuovo studio condotto dagli scienziati del Dana-Farber Cancer Institute si basa su quest’ultima opzione. Lo studio è stato pubblicato online oggi dalla rivista Cell Stem Cell. I ricercatori hanno scoperto che le ISC e le loro cellule figlie hanno una relazione sorprendentemente reciproca: in condizioni normali, le ISC si differenziano in cellule figlie e, se le ISC vengono perse, le cellule figlie semplicemente invertono il corso e diventano ISC.
“I nostri risultati suggeriscono che il ripristino delle cellule staminali intestinali avviene interamente attraverso il processo di de-differenziazione“, afferma l’autore senior dello studio, Ramesh Shivdasani, MD, Ph.D., del Dana-Farber, Brigham and Women’s Hospital (BWH) e dell’Harvard Stem Cell Institute. “Abbiamo dimostrato che non è necessario un set di riserva di ISC”.
Rafforzando le loro scoperte, i ricercatori sono stati anche in grado di catturare il processo di de-differenziazione in tempo reale. “Quando le cellule iniziano a differenziarsi, attivano un gene che consente loro di essere isolate e raccolte con tecniche di laboratorio”, spiega Shivdasani. Attraverso questo processo, i ricercatori sono stati in grado di catturare le cellule lungo un continuum di de-differenziazione. Shivdasani lo paragona a una partita di baseball in cui un corridore viene taggato tra la prima e la seconda base.
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L’intestino è uno dei tre soli tessuti del corpo, insieme alla pelle e al sangue, in cui le cellule si ricambiano costantemente, muoiono e vengono sostituite da cellule appena prodotte. Condividono questa qualità perché sono i tessuti più intimamente a contatto con materiali provenienti dall’ambiente e quindi con sostanze potenzialmente dannose. Si pensa che il costante ricambio sia un modo per impedire alle sostanze tossiche di avere effetti duraturi sulle cellule e sulla loro prole.
Le cripte che detengono le ISC sono, in un certo senso, errate. Lungi dall’essere recinti in cui sono sepolte le cellule morte, sono i siti in cui le ISC generano quotidianamente miliardi di cellule figlie che sostituiscono le cellule intestinali defunte.
Una delle caratteristiche principali delle ISC è che sono estremamente radiosensibili o vulnerabili alle radiazioni. Le persone esposte ad alti livelli di radioattività, sotto forma di ricadute nucleari, ad esempio, possono soffrire di gravi danni intestinali perché la perdita delle ISC interrompe la produzione di cellule per rigenerare il tessuto danneggiato. Ma se le ISC soccombono facilmente alle radiazioni, fanno anche un rapido ritorno. I pazienti con danno intestinale indotto da radiazioni che possono essere mantenuti in vita per una settimana spesso guariscono quando i loro livelli di ISC rimbalzano.
Per determinare se questo rimbalzo è dovuto a una riserva di ISC o alla differenziazione delle cellule figlie, Shivdasani e i suoi collaboratori hanno eseguito una sorta di esperimento time-lapse. Hanno trattato una raccolta di cellule ISC con il farmaco Tamoxifene, che ha reso le cellule e la loro prole fluorescenti. Dopo 48 ore, attese affinché l’etichetta prendesse piede, hanno ucciso le cellule ISC. Se le cellule figlie fossero effettivamente de-differenzianti, qualsiasi cellula ISC prodotta dopo quel punto sarebbe fluorescente. Questo è esattamente ciò che i ricercatori hanno scoperto.
Mentre gli scienziati sono stati in grado di convertire molti tipi di cellule differenziate in cellule staminali usando tecniche di laboratorio, la scoperta di Shivdasani e dei suoi colleghi dimostra che la de-differenziazione è più di un curioso atto della natura; è il mezzo principale per ripristinare le cellule staminali danneggiate nell’intestino. Non è noto se le cellule di altri organi e tessuti abbiano questa capacità, ma rimane una strada aperta all’ indagine.
“Inoltre, non è chiaro come la cripta sappia che le cellule staminali sono morte e devono essere sostituite“, osserva Shivdasani, “o come le cellule figlie ricevano il segnale di differenziazione. Questo è un argomento che stiamo attualmente esplorando“.
Fonte: Medicalxpress
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