Il rivestimento intestinale – l’epitelio – fa molto più che assorbire i nutrienti dal cibo che assumiamo. Cresce, si restringe e regola il comportamento delle sue cellule in risposta a qualsiasi cosa tu abbia appena mangiato. Questo processo potrebbe offrire agli scienziati nuove intuizioni sul comportamento delle cellule tumorali.
“Siamo interessati a capire come la dieta influisce sul processo di crescita e rinnovamento delle cellule epiteliali intestinali, ma possiamo imparare molto di più da questo”, spiega Megan Dailey, Assistente Professore presso il Dipartimento di Scienze Animali dell’Università dell’Illinois. “Ad esempio, puoi alimentare le cellule staminali per produrre tessuti di diverse dimensioni? Puoi dire a un tessuto che sta proliferando quando smettere di crescere?”.
La capacità del rivestimento intestinale di rispondere al cibo dipende dalle cellule staminali raccolte in piccole cripte lungo l’epitelio. Alcuni indizi fanno sì che le cellule staminali sviluppino più epitelio, per essere in grado di gestire un maggior volume di cibo in arrivo.
“Se vado in vacanza e comincio a mangiare più cibo, i miei tessuti cresceranno, ma a un certo punto, quando torno dalle vacanze e ricomincerò a mangiare meno cibo, il mio epitelio intestinale smetterà di crescere e si restringerà”, dice Dailey. “Come fanno le cellule staminali a crescere o come sanno quando fermarsi? Qual è il segnale?”.
Le cellule staminali sostituiscono sempre le cellule che si perdono durante la normale usura nell’intestino. Dailey afferma che le cellule staminali della maggior parte degli adulti sono focalizzate su questo processo di rinnovamento, piuttosto che sulla crescita, il più delle volte.
Dailey e un gruppo di ricercatori hanno cercato segnali e risposte cellulari delle cellule epiteliali intestinali durante la crescita e il rinnovo cellulare e hanno pubblicato i loro risultati sul Journal of Cellular Physiology.
Il team ha isolato le cellule staminali dalle cripte epiteliali intestinali nei topi e le ha esposte a diversi livelli di glucosio, rappresentando i livelli normalmente osservati prima o dopo un pasto. Dailey chiarisce che lo studio non è stato progettato per simulare le diete a basso o alto contenuto di zucchero.
I ricercatori sospettavano che la disponibilità di glucosio potesse innescare un passaggio da una modalità di rinnovo a una modalità di crescita. Per confermare questo, hanno esaminato le percentuali di due vie metaboliche standard associate al rinnovamento cellulare ( fosforilazione ossidativa ) e alla crescita (glicolisi). Entrambi i percorsi convertono i prodotti dello zucchero nella molecola di energia ATP, ma la fosforilazione ossidativa produce molto più della molecola.
Lo studio ha mostrato che le cellule staminali esposte a livelli più alti di glucosio avevano tassi più elevati di glicolisi, ma i tassi di fosforilazione ossidativa non cambiavano. In altre parole, le cellule staminali sono passate in modalità di crescita se esposte a più glucosio.
“In passato si pensava che un passaggio dalla fosforilazione ossidativa alla glicolisi fosse un’indicazione del cancro, ora sappiamo che è solo un’indicazione di una cellula che prolifera e il nostro team è stato il primo a trovarlo nelle cellule staminali epiteliali intestinali“, spiega Dailey.
Successivamente, i ricercatori hanno studiato la forza trainante del passaggio alla glicolisi, concentrandosi sulle reti di protein chinasi associate al trasporto del glucosio nella cellula. Presumevano che le stesse reti funzionassero in condizioni di glicemia sia bassa che alta e che fossero più attive se esposte a livelli più elevati di glucosio.
” Abbiamo scoperto che non è così”, dice Dailey. “Un percorso completamente diverso viene utilizzato in condizioni di glucosio basso e alto. La cellula staminale è in grado di dire, ‘Ho glucosio alto e ho intenzione di utilizzare diverse reti di protein chinasi per farlo entrare nella cellula”.
L’uso di due diverse reti di protein chinasi associate al rinnovamento e alla proliferazione cellulare ha implicazioni per la ricerca sul cancro. “Se vuoi fermare la proliferazione cellulare bloccando le reti di protein chinasi, devi sapere quali reti scegliere come target. Abbiamo dimostrato che le reti associate alla crescita sono diverse da quelle del rinnovo cellulare“, afferma Dailey.
Oltre alle sue applicazioni al cancro, la ricerca fornisce alcune risposte di base su come funzionano le cellule staminali e apre la strada a ulteriori ricerche. “Ci stiamo avvicinando alle cellule staminali epiteliali intestinali come a un sistema modello, ma dobbiamo chiederci: ” Come si possono produrre tessuti di diverse dimensioni? Si possono nutrire le cellule staminali dei reni o del midollo osseo e ottenere diversi tipi di tessuto?”, aggiunge il ricercatore.
