Tu intestino reconstruye completamente su revestimiento interno cada pocos días, uno de los procesos de renovación más rápidos del cuerpo humano. Los científicos han descubierto ahora que esta extraordinaria hazaña va acompañada de una red oculta de células de soporte que actúan tras bambalinas, ofreciendo la posibilidad de nuevas curas para la lesión intestinal y las enfermedades inflamatorias intestinales.
Los investigadores han descubierto un nivel inesperado de organización dentro de las células que sostienen el intestino, revelando cuatro poblaciones distintas de células especializadas de soporte mesenquimatoso que trabajan juntas para mantener uno de los tejidos del cuerpo que se renueva más rápido.
El estudio, dirigido por la estudiante de doctorado Amal Gharbi y la Dra. Michal Shoshkes-Carmel de la Universidad Hebrea, se centra en células especializadas de la línea Foxl1 que forman una red delgada justo debajo del revestimiento intestinal.
Los científicos sabían que estas células son esenciales para sostener las células madre intestinales, pero hasta ahora se pensaba que funcionaban como un solo grupo.
En cambio, los investigadores descubrieron que la red está compuesta por cuatro poblaciones celulares distintas, cada una ocupando su propia ubicación a lo largo del intestino y portando un programa genético único.
“Nuestros hallazgos muestran que estas células son mucho más especializadas de lo que pensábamos hasta ahora”, dijo la Dra. Michal Shoshkes-Carmel. “Cada subtipo parece proporcionar un conjunto diferente de señales según su ubicación, ayudando a coordinar la actividad de las células madre, la renovación de tejidos, las respuestas inmunitarias y la organización general del intestino”.
El intestino reemplaza todo su revestimiento cada pocos días, un proceso notable impulsado por células madre ocultas en bolsillos microscópicos llamados criptas. A medida que se producen nuevas células, migran arriba hacia proyecciones en forma de dedos conocidas como vellosidades, donde maduran antes de ser eliminadas. Hasta ahora, los científicos solo tenían una comprensión limitada de cómo este ciclo continuo se mantenía tan precisamente coordinado.
Utilizando secuenciación de ARN unicelular junto con técnicas avanzadas de imagen, los investigadores crearon el primer atlas detallado de células de la línea Foxl1 a lo largo del eje cripto-vellosidades. Descubrieron que cada subtipo produce su propia combinación de moléculas de señalización, revelando que diferentes regiones del intestino crean ambientes locales distintos que instruyen a las células vecinas sobre cómo comportarse.
“En lugar de encontrar un solo tipo de célula de apoyo que cumpliera muchas funciones, descubrimos toda una comunidad de células especializadas”, dijo Amal Gharbi, primera autora del estudio. “Cada grupo ocupa su propio vecindario en el intestino y parece comunicarse con las células cercanas de una manera diferente. Es como descubrir una capa completamente nueva de organización que estaba oculta a plena vista”.
Los investigadores identificaron firmas genéticas únicas para cada una de las cuatro poblaciones celulares, junto con moléculas de señalización distintas que influyen en las células madre, las células intestinales vecinas, los vasos sanguíneos y el sistema inmunitario. Los hallazgos también incluyeron vías de comunicación previamente desconocidas entre el revestimiento intestinal y las células de soporte subyacentes, apuntando a nuevos mecanismos que ayudan a mantener tejido sano y coordinar las respuestas inmunitarias locales.
Por ejemplo, las células que rodean la cripta eran ricas en señales conocidas por apoyar las células madre intestinales, mientras que las células más arriba en las vellosidades estaban asociadas con la regulación inmunitaria, la arquitectura tisular, la detección de nutrientes y las respuestas metabólicas. Juntas, estas células especializadas forman una red de apoyo coordinada que ayuda a organizar el intestino de abajo hacia arriba.
Los hallazgos proporcionan a los investigadores un nuevo marco para entender cómo se mantiene el intestino a lo largo de la vida y podrían guiar eventualmente nuevas estrategias para tratar lesiones intestinales, enfermedades inflamatorias intestinales y otros trastornos en los que la reparación tisular se ve afectada.
El siguiente paso del equipo es determinar exactamente qué hace cada una de las cuatro poblaciones celulares recién descubiertas, apagándolas selectivamente o alterando su actividad en modelos experimentales. Futuros estudios que utilicen enfoques genéticos dirigidos e imágenes de células vivas permitirán a los investigadores observar estas células en acción y descubrir cómo contribuyen a la regeneración, el soporte de células madre, la señalización inmunitaria, la renovación epitelial y la reparación de tejidos.
Financiación
Fundación de Ciencia de Israel (subvención #1997/19, subvención #2908/19 MS-C); Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (NSFC) y Fundación Israelí de Ciencias (subvención conjunta #3436/20, MS-C, BS), Universidad Jiao Tong de Shanghái-Universidad Hebrea de Jerusalem Financiación Conjunta (HC); Beca HUJI International PhD Talent y beca Isadore Sharp Einstein para estudiantes de doctorado destacados de IMRIC hasta A.G; Programa de Diversidad Carole y Andrew Harper para una excelente beca de doctorado palestina a A.J.
El trabajo de investigación “Single-cell transcriptome profiles of Foxl1-lineage cells along the intestinal crypt-villus axis”, ya se encuentra disponible en Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology.
