PURA MUÑOZ-CÁNOVES: Dedicat locuri de muncă
termenul de celule stem a fost inventat la sfârșitul secolului al xix-lea de a propune noțiunea de frecvente celule precursoare pentru distinctă de sânge lineages1,2. Existența acestui progenitor, numit celulă stem hematopoietică (HSC), a fost în cele din urmă dovedită în anii 19603. Descoperirea HSCs a dus la definirea conceptului unei celule stem ca o celulă cu auto-reînnoire poziționată în vârful unei ierarhii, dând naștere unei game de tipuri de celule complet diferențiate, specializate, la sfârșitul ramurilor ierarhiei., De atunci, acest tip de celule stem dedicate adulților a fost identificat în mai multe țesuturi.
Un al doilea exemplu clar al unei populații dedicate de celule stem sunt celulele satelit ale mușchilor scheletali4. Există multe paralele între aceste celule și HSCs. Ambele locuiesc în nișe specializate, de protecție-HSCs în măduva osoasă și celule satelit în fascicule de fibre musculare (miofibre). Nișa permite ambelor tipuri de celule să existe într-o stare latentă până la nevoie, împărțind cât mai puțin posibil pentru a minimiza riscul acumulării mutațiilor genetice dăunătoare., Și, ca HSCs, tv satelit celulele sunt activate și se împarte în răspuns la deteriorarea, ulterior, de auto-reînnoire și de diferențiere în noul regenerat myofibres de-a lungul unui unidirecțional, ierarhic pathway5 (Fig. 1a).
Figura 1 | Profesionale și facultative celule stem. a, celulele satelit sunt o populație dedicată (profesională) de celule stem musculare. În condiții normale (în homeostază), celulele satelit sunt latente (nu sunt afișate)., În urma leziunilor musculare, celulele stem încep atât să se auto-reînnoiască (săgeată curbată), cât și să dea naștere unei serii de descendenți intermediari. Cascada de diferențiere se termină cu formarea de celule musculare mature, complet diferențiate, numite miofibre, care conțin mai multe nuclee. b, în schimb, ficatul nu conține celule stem profesionale cunoscute. În cadrul homeostaziei, celulele progenitoare atât pentru tipul principal de celule hepatice (hepatocite), cât și pentru celulele ductului biliar își mențin propriile populații prin proliferare., În urma deteriorării, acești progenitori unipotenți pot dobândi, de asemenea, o stare progenitoare bi-potențială (prezentată aici pentru celula ductală), din care se pot auto-reînnoi și pot da naștere atât hepatocitelor, cât și celulelor ductale. Dacă există un progenitor bi-puternic în homeostază nu este încă confirmat (nu este prezentat).
HSCs au fost prima dată identificate prin experimente care să demonstreze că măduva osoasă ar putea repopula sânge sistemul de șoareci a căror măduvă a fost destroyed3., De asemenea, studiile și experimentele de urmărire a celulelor în care celulele satelit au fost altoite în mușchiul deteriorat au arătat că repararea miofibrei implică participarea directă a celulelor satelit. Mai mult, șoarecii epuizați genetic de celule satelit nu au capacitatea de a forma noi miofibre, confirmând celulele satelit ca celule stem adulte autentice (revizuite în ref. 5). dar, deși încercările de a găsi astfel de celule stem rare, „profesionale” au avut succes în unele țesuturi, în altele, procesele asemănătoare celulelor stem pot fi mai variate., Într-adevăr, devine clar că, în unele cazuri, repararea poate implica regresia celulelor diferențiate într-o stare mai puțin diferențiată de la care repopulează țesutul. Acest lucru este în contrast puternic cu situația din sânge și mușchii scheletici; dediferențierea altor tipuri de celule de nișă nu poate compensa pierderea HSC sau a celulelor satelite6,7.,lipsa populațiilor fizice evidente de celule stem în unele țesuturi a determinat provocări din ce în ce mai stridente la definirea celulelor stem adulte ca entități discrete care urmează ierarhii unidirecționale și a condus la apeluri pentru accentuarea proprietăților plastice mai diverse ale celulelor stem. Dar pentru a îndepărta atenția de la celulele stem profesionale riscă să nege beneficiile identificării și înțelegerii acestor populații dedicate., capacitatea de a folosi celule stem profesionale pentru experimente de altoire face ca celulele să fie mai ușor de exploatat pentru terapii și experimente decât mai multe populații asemănătoare celulelor stem din plastic. Într-adevăr, transplantul HSC este din ce în ce mai utilizat pentru a trata o serie de boli, inclusiv sânge, tulburări metabolice și imunologice și unele canceruri8. Prin satelit-transplanturi de celule sunt un instrument promițător pentru tratamentul de boli musculare, în special cele asociate cu scăderea numărului de celule prin satelit și afectată capacitatea de regenerare, cum ar fi îmbătrânirea populației asociată și moștenit musculare disorders9., În mijlocul apelurilor de extindere a definiției celulelor stem, ar trebui să ne amintim că populațiile de celule stem încă necunoscute, dedicate, ar putea încă să aștepte descoperirea. Identificarea lor ar putea avea implicații clinice majore. spre deosebire de celulele stem din sânge și mușchi, care se află în nișe protejate, țesuturile epiteliale care se aliniază sau se desprind de tuburile corpului sunt adesea expuse la stresori externi sau interni., Un HSC-ca de ramificare ierarhie în care un singur progenitoare se află deasupra o linie directă de descendenți pare foarte nesigur evolutiv soluție pentru acest tip de tesut — dependența de un singur „stăpân” celula ar pune țesut în risc de dezintegrare ar trebui ca tip de celule mor. O abordare alternativă care implică suprapunerea ierarhiilor cu două sau mai multe puncte de intrare pare un mijloc mai sigur de rezolvare a problemei. Această idee sugerează că celulele stem facultative, care pot acționa ca celule stem dacă este necesar, dar nu fac întotdeauna acest lucru, trebuie să existe.,
dezbaterea despre dacă ierarhic HSC-ca model se potrivește alte systems10 a fost influențată de tendința cercetătorilor de a considera normale organ de întreținere (homeostazia) ca fiind echivalente cu regenerare și reparație, în ciuda extrem de divergente intrinsecă răspunsuri celulare implicate în cele două fenomene. Repararea necesită adesea un nivel mai ridicat de proliferare decât homeostazia — prin urmare, celulele stem de fide osoase care pot Media homeostazia nu pot repopula întotdeauna un țesut deteriorat. Aici intră celulele stem facultative.,un exemplu al acestui fenomen poate fi găsit în epiteliul intestinal, care este foarte proliferativ atât în homeostază, cât și în urma leziunilor. O populație de celule stem dedicate menține acest țesut în condiții normale. Acestea sunt cunoscute sub numele de celule columnare cu bază de criptă și se auto-reînnoiesc și se diferențiază în mai multe tipuri de celule11. Cu toate acestea, dacă țesutul este rănit sau de celule stem populația a sărăcit, non-proliferativă a celulelor care au început să se diferențieze sau chiar la maturitate deplină, se poate reveni la o celule stem-ca de stat pentru a ajuta repopula tissue11., Astfel, plasticitatea celulară este esențială pentru menținerea intestinului în diferite condiții.spre deosebire de intestin, majoritatea țesuturilor suferă o cifră de afaceri celulară doar lent în viața de zi cu zi și prezintă o capacitate proliferativă crescută care le permite să repare unele (dar nu toate) structuri după leziuni. Cu toate acestea, câteva țesuturi care au de obicei o cifră de afaceri scăzută, inclusiv ficatul și plămânul, se pot regenera complet după leziuni. Celulele care permit acest răspuns remarcabil au fost investigate extensiv și au oferit exemple suplimentare de celule stem facultative.,plămânul, ca și intestinul, are o populație de celule stem adevărate „asemănătoare HSC” care mențin căile respiratorii prin intermediul homeostaziei. În urma leziunilor, celulele mature diferențiate numite celule club pot dediferențiate și se pot comporta ca celule stem facultative12,13. În schimb, existența oricărei celule stem dedicate în ficat nu a fost încă confirmată. În timpul homeostaziei, două tipuri de celule hepatice, hepatocite și celule ductale, par să mențină tipurile de celule respective prin proliferare., Dar, în urma deteriorării, cel puțin în zebrafish14 și mice15, celulele stem facultative apar din celule diferențiate numite colangiocite. La șoareci, colangiocitele revin la o stare asemănătoare celulelor stem bi-puternice care facilitează regenerarea atât a hepatocitelor, cât și a celulelor ductale15 (Fig. 1b). aceste trei exemple evidențiază modalități prin care diferite organe au rezolvat probleme similare., Acest lucru aduce în minte presiunile de selecție naturală care determină diferite grupuri de animale să obțină diverse soluții la provocările comune ale habitatului — dezvoltarea de strategii diferite pentru a combate vremea extrem de rece la poli, de exemplu. Este tentant să speculăm că lupta pentru menținerea țesuturilor într-un mediu solicitant, care implică o fluctuație constantă și expunerea la daune, a dus la existența unei serii de strategii de back-up prin care celulele stem facultative ajută la asigurarea integrității țesuturilor., O definiție a celulelor stem care cuprinde existența întregii game a acestor tipuri de celule din plastic este esențială dacă vrem să înțelegem cu adevărat natura regenerării.