Când un copil cade de pe bicicletă și își zgârie genunchiul, celulele stem ale pielii vin în ajutor, crescând noua epidermă pentru a acoperi rana. Doar unele dintre celulele stem sunt dedicate refacerii epidermei care îi protejează corpul.  Altele sunt foste celule stem ale foliculilor de păr, care de obicei stimulează creșterea părului, dar răspund nevoilor mai urgente, transformându-se în celule stem epidermale. Pentru a face acest lucru, aceste celule stem ale foliculilor de păr intră mai întâi într-o stare flexibilă, în care exprimă temporar factorii de transcripție ai ambelor tipuri de celule stem, ale părului și ale epidermei.

Acum, noile cercetări demonstrează că, odată ce celulele stem au intrat în această stare, cunoscută sub numele de plasticitate de linie, ele nu pot funcționa eficient în niciunul dintre roluri, până când nu își aleg o singură directie. Într-un ecran pentru identificarea reglatorilor cheie ai acestui proces, acidul retinoic, forma biologic activă a vitaminei A, a apărut cu un rezultat surprinzător.

„Scopul nostru era să înțelegem destul de bine această stare, pentru a învăța cum să o reglăm în sus sau în jos. Acum avem o mai bună înțelegere a tulburărilor pielii și părului, precum și o cale către prevenirea contribuției plasticității liniei la creșterea tumorilor,” spune Elaine Fuchs de la Rockefeller.

Celule stem indecise

Plasticitatea liniei a fost observată în multiple țesuturi, ca răspuns natural la răni și o caracteristică neobișnuită a cancerului. Dar leziunile minore ale pielii sunt cel mai bun loc pentru a studia fenomenul, deoarece straturile exterioare ale pielii sunt supuse unui abuz perpetuu. Atunci când zgârieturile sau abraziunile afectează epiderma, celulele stem ale foliculilor de păr sunt primele care intervin.

Fuchs și colegii au început să examineze mai atent plasticitatea liniei pentru că aceasta, „poate acționa ca o sabie cu două tăișuri”, explică Matthew Tierney, autorul principal al lucrării. „Procesul este necesar pentru a redirecționa celulele stem către părți ale țesutului care au cea mai mare nevoie, dar, dacă nu este controlat, acesta poate lăsa aceleași țesuturi vulnerabile la stări cronice de reparare și chiar la unele tipuri de cancer.”

Pentru a înțelege mai bine modul în care organismul reglează acest proces, Elaine Fuchs și echipa ei au analizat moleculele mici pentru capacitatea lor de a rezolva plasticitatea liniei în celulele stem ale foliculului de păr de șoarece. Cercetătorii au fost surprinși să descopere că acidul retinoic, o formă biologic activă a vitaminei A, era esențial pentru ca aceste celule stem să iasă din plasticitatea liniei și apoi să fie îndrumate să se diferențieze în celule ale părului sau celule epidermice în vitro.

Prin studiile noastre, mai întâi in vitro și apoi in vivo, am descoperit o funcție necunoscută anterior pentru vitamina A, o moleculă despre care se știe de mult timp că are efecte puternice, dar adesea derutante asupra pielii și a multor alte organe”, spune Fuchs. Echipa a descoperit că intervențiile genetice, dietetice și topice care au stimulat sau eliminat acidul retinoic la șoareci au confirmat toate, rolul său în echilibrarea modului în care celulele stem răspund la leziunile pielii și la regenerarea părului. În mod interesant, retinoizii nu acționau singuri: interacțiunea lor cu moleculele de semnalizare precum BMP și WNT având influență dacă celulele stem ar trebui să mențină o stare de repaus sau să se angajeze activ în regenerarea părului.”

Fuchs și colegii săi au demonstrat și că nivelurile de acid retinoic trebuie să scadă pentru ca celulele stem ale foliculilor de păr să participe la repararea rănilor. Dacă nivelurile sunt prea mari, ele nu intră în plasticitatea liniei și nu pot repara rănile. Dar dacă nivelurile sunt prea scăzute, celulele stem se concentrează prea mult pe repararea rănilor, în detrimentul regenerării părului.

Vitamina A este în centrul atenției

Un rezultat al biologiei retinolului, care a rămas neclară mult timp, este că aplicațiile de retinoid și vitamina A au furnizat de multe ori rezultate confuze. Se știe că retinoizii topici stimulează creșterea părului în răni, dar s-a dovedit că retinoizii excesivi previn ciclizarea părului și provoacă alopecie; efectele pozitive și negative ale retinoizilor asupra reparării epidermice au fost documentate prin diferite studii. Prezentul studiu a adus o mai mare claritate prin plasarea retinoizilor într-un rol mai important: la conducerea reglării atât a celulelor stem ale foliculilor de păr, cât și a celulelor stem epidermice.

Modul în care retinoizii afectează alte țesuturi rămâne de văzut. „Când mănânci un morcov, vitamina A este stocată în ficat sub formă de retinol, unde este trimisă către diferite țesuturi”, spune Fuchs. „Multe țesuturi care primesc retinol și îl transformă în acid retinoic au nevoie de repararea rănilor și folosesc plasticitatea descendentă, așa că va fi interesant de văzut cât de vaste vor fi implicațiile descoperirilor noastre asupra pielii.”

Cercetatorii sunt de asemenea, interesati de modul în care retinoizii influențează plasticitatea liniei în cancer, în special în carcinomul scuamos și bazocelular.

Celulele stem canceroase nu fac niciodată alegerea corectă – fac întotdeauna ceva neconvențional. Pe măsură ce studiam această stare în multe tipuri de celule stem, am început să realizăm că, atunci când plasticitatea liniei rămâne neregulată, este un factor cheie la apariția cancerului”, spune Fuchs.

Carcinoamele bazocelulare au o plasticitate de linie relativ mică și sunt mult mai puțin agresive decât carcinoamele cu celule scuamoase. Dacă studiile viitoare demonstrează că inhibarea plasticității liniei este cheia pentru controlul creșterii tumorii și îmbunătățirea rezultatelor, retinoizii pot avea un rol cheie în tratarea acestor tipuri de cancer.

Este posibil ca inhibarea plasticității liniei să poată îmbunătăți prognosticul. Aceasta nu a fost pe radar până acum. Este un front interesant de investigat acum“, spune Elaine Fuchs.

 

 

Material preluat si tradus de pe: www.rockefeller.edu/news