PURA MUÑOZ-CÁNOVES: dedicado ao trabalho
o termo célula estaminal foi cunhado no final do século XIX para propor a noção de uma célula progenitora comum para linhas1,2. A existência deste progenitor, chamado de célula-tronco hematopoiética (HSC), foi finalmente provada em 1960s3. A descoberta das HSCs levou à definição do conceito de uma célula-tronco como uma auto-renovação de célula posicionada no topo de uma hierarquia, dando origem a uma gama de totalmente diferenciada, especializada tipos de células no final da hierarquia de ramos., Desde então, este tipo de células estaminais adultas específicas tem sido identificado em vários tecidos.
um segundo exemplo claro de uma população de células estaminais dedicadas é as células satélite do músculo esqueletal4. Há muitos paralelos entre essas células e HSCs. Ambos residem em nichos de proteção especializados-HSCs na medula óssea e células satélite em feixes de fibras musculares (miofibras). O nicho permite que ambos os tipos de células existam em um estado dormente até que necessário, dividindo o mínimo possível para minimizar o risco de acumulação de mutações genéticas prejudiciais., E, como os HSCs, as células satélite são ativadas e se dividem em resposta a danos, posteriormente auto-renovando-se e diferenciando-se em miofibras recém-regeneradas ao longo de um caminho unidirecional e hierárquico 5 (Fig. 1a).
Figura 1 | células estaminais profissionais e facultativas. a, células satélite são uma população dedicada (profissional) de células estaminais musculares. Em condições normais( em homeostase), as células satélite estão dormentes (Não mostradas)., Após lesões musculares, as células estaminais começam a auto-renovar-se (seta curva) e a dar origem a uma série de progênios intermédios. A cascata de diferenciação termina com a formação de células musculares totalmente diferenciadas e maduras chamadas myofibres, que contêm múltiplos núcleos. b, pelo contrário, o fígado não contém células estaminais profissionais conhecidas. Sob homeostase, as células progenitoras tanto para o tipo celular principal do fígado (hepatócitos) como para as células do ducto biliar mantêm suas próprias populações proliferando., Após danos, estes progenitores unipotentes também podem adquirir um estado progenitor bi-potencial (aqui mostrado para a célula de ducto), a partir do qual eles podem auto-renovar e dar origem a hepatócitos e células de ducto. Ainda não foi confirmado se existe um progenitor bi-potente na homeostase (não mostrado).
HSCs foram identificados pela primeira vez através de experimentos demonstrando que a medula óssea poderia repovoar o sistema sanguíneo de ratinhos cuja medula foi destruída., Da mesma forma, estudos de rastreio de células e experiências em que as células satélites foram enxertadas em músculos danificados demonstraram que a reparação de miofibras envolve a participação direta de células satélite. Além disso, os ratos geneticamente depauperados de células satélites não têm a capacidade de formar novos miofibres, confirmando as células-satélite como células estaminais adultas genuínas (revisto em ref. 5).
mas embora as tentativas de encontrar células estaminais tão raras, ‘profissionais’ têm sido bem sucedidas em alguns tecidos, em outros, os processos semelhantes às células estaminais podem ser mais variados., Com efeito, está a tornar-se claro que, em alguns casos, a reparação pode envolver a regressão de células diferenciadas num Estado menos diferenciado do qual repovoam o tecido. Isto está em forte contraste com a situação no sangue e no músculo esquelético; a desdiferenciação de outros tipos de nicho de células não pode compensar as perdas de HSC ou de células-Satélite 6,7.,
a falta de populações físicas óbvias de células estaminais em alguns tecidos tem suscitado desafios cada vez mais estridentes para a definição de células estaminais adultas como entidades discretas que seguem hierarquias unidirecionais, e tem levado a apelos para uma ênfase nas mais diversas propriedades plásticas das células estaminais. Mas desviar o foco das células estaminais profissionais corre o risco de negar os benefícios de identificar e entender essas populações dedicadas.,
A capacidade de usar células estaminais profissionais para enxertar experiências torna as células mais fáceis de aproveitar para terapias e experiências do que populações de células estaminais mais plásticas. Na verdade, o transplante de HSC é cada vez mais utilizado para tratar uma série de doenças, incluindo doenças do sangue, metabólicas e imunológicas e alguns cancros8. Os transplantes de células-satélite são uma ferramenta promissora para o tratamento de doenças musculares, particularmente as associadas à redução do número de células-satélite e à diminuição da capacidade regenerativa, como os desorientadores musculares associados ao envelhecimento e herdados9., No meio de apelos para expandir a definição de células estaminais, devemos lembrar que as populações ainda desconhecidas e dedicadas de células estaminais ainda podem esperar pela descoberta. A sua identificação pode ter implicações clínicas importantes.
MERITXELL HUCH: Regeneração em chamar
ao contrário do sangue e músculo, células-tronco, que residem em nichos protegidos, tecidos epiteliais que a linha ou broto fora do corpo tubos são muitas vezes expostos a interna ou externa do estresse., Uma hierarquia de ramificação semelhante à HSC na qual um único progenitor se senta em cima de uma linha direta de descendentes parece uma solução evolucionária muito insegura para este tipo de dependência tecidular de uma única célula “mestre” colocaria o tecido em risco de desintegração caso esse tipo de célula morresse. Uma abordagem alternativa envolvendo sobreposição de hierarquias com dois ou mais pontos de entrada parece ser um meio mais seguro de resolver o problema. Esta ideia sugere que as células estaminais facultativas, que podem actuar como células estaminais se necessário, mas nem sempre o fazem, devem existir.,
O debate sobre se o modelo hierárquico HSC se encaixa noutros sistemas10 tem sido influenciado pela tendência dos investigadores a considerar a manutenção normal de órgãos (homeostase) como equivalente à regeneração e reparação, apesar das respostas celulares intrínsecas altamente divergentes envolvidas nos dois fenómenos. A reparação muitas vezes requer um maior nível de proliferação do que a homeostase — portanto, células estaminais fidas ósseas que podem mediar homeostase nem sempre pode repopular um tecido danificado. É aqui que entram as células estaminais facultativas.,um exemplo deste fenómeno pode ser encontrado no epitélio intestinal, que é altamente proliferativo tanto na homeostase como na sequência de lesões. Uma população de células estaminais dedicadas mantém este tecido em condições normais. Estas são conhecidas como células colunares crypt-base, e elas se renovam e se diferenciam em vários tipos de células11. No entanto, se o tecido está ferido ou a população de células estaminais esgotadas, células não proliferativas que começaram a diferenciar ou até mesmo completamente amadurecidas podem reverter para um estado semelhante a células estaminais para ajudar a repovoar o tissue11., Assim, a plasticidade celular é a chave para a manutenção intestinal em diferentes condições.ao contrário do intestino, a maioria dos tecidos sofre rotatividade celular apenas lentamente na vida cotidiana, e mostram uma capacidade proliferativa aumentada que lhes permite reparar algumas (mas não todas) estruturas após a lesão. No entanto, alguns tecidos que normalmente têm baixa rotatividade, incluindo o fígado e pulmão, podem se regenerar completamente após a lesão. As células que permitem esta resposta notável foram amplamente investigadas, e forneceram mais exemplos de células estaminais facultativas.,
O pulmão, como o intestino, tem uma população de células estaminais verdadeiras “semelhantes a HSC” que mantêm as vias aéreas por meio de homeostase. Após a lesão, células diferenciadas Maduras chamadas células do clube podem desdiferenciar e se comportar como células estaminais facultativas 12,13. Em contrapartida, a existência de qualquer célula estaminal específica no fígado ainda não foi confirmada. Durante a homeostase, dois tipos de células hepáticas, hepatócitos e células ductais, parecem manter os respectivos tipos de células através da proliferação., Mas após danos, pelo menos em zebrafish14 e mice15, as células estaminais facultativas surgem de células diferenciadas chamadas colangiócitos. Nos ratinhos, os colangiócitos revertem para um estado bi-potente semelhante às células estaminais que facilita a regeneração tanto dos hepatócitos como das células ductais15 (Fig. 1b).
estes três exemplos destacam formas em que diferentes órgãos têm resolvido problemas semelhantes., Isso traz à mente as pressões naturais de seleção que levam diferentes grupos de animais a alcançar várias soluções para os desafios comuns do habitat — desenvolvendo diferentes estratégias para combater o clima frio extremo nos pólos, por exemplo. É tentador especular que a batalha para manter os tecidos em um ambiente exigente que envolve rotatividade constante e exposição a danos resultou na existência de uma série de estratégias de backup através das quais as células estaminais facultativas ajudam a garantir a integridade dos tecidos., Uma definição de células estaminais que englobe a existência de toda a gama destes tipos de células plásticas é essencial se quisermos realmente compreender a natureza da regeneração.