Frumusețea adormită pentru celulele stem din sânge - de ce vitamina A trebuie să le împiedice să se trezească
Celule stem din sânge: celule rare în măduva osoasă
Sângele nostru funcționează cel mai bine în fiecare zi: bolile trebuie îndepărtate, eliminarea celulelor bolnave, sângerarea oprită și organele alimentate cu substanțe nutritive. Aproximativ 300 de trilioane de celule sanguine curg la un om adult. În același timp, peste 2 milioane de celule sanguine pier în fiecare secundă, câteva miliarde pe zi. Cum poate sistemul sanguin să rămână pe deplin funcțional atunci? Formarea sângelui este asigurată de ceea ce este cunoscut sub numele de hematopoieză, un proces care are loc în măduva osoasă roșie. Actorii centrali sunt celulele stem din sânge, numite și celule stem hematopoietice (HSC). Acestea reprezintă o populație de celule extrem de rare.
Fig. 1: Hematopoieza ca proces ierarhic. Celulele stem formatoare de sânge (HSC) se află în partea superioară a sistemului sanguin și sunt într-o stare inactivă. Ele pot fi activate de diverși stimuli de stres, cum ar fi infecțiile și, atunci când se divid, generează așa-numitele celule precursoare. La rândul lor, acestea produc celule sanguine mature pentru a provoca un răspuns imun rapid. Pentru ca HSC-urile să revină la o stare de repaus și astfel să-și mențină funcționalitatea, au nevoie de semnale biochimice, cum ar fi vitamina A.
Se știe de ceva timp că populația de celule stem din măduva osoasă a șoarecilor este formată din două populații separate: HSC-uri latente (rHSZ-uri), care se divid doar de cinci ori pe parcursul vieții, și HSC-uri active (aHSZ-uri), care se împart aproximativ o dată pe lună. Populația aHSZ și celulele progenitoare care rezultă din aceasta sunt esențiale pentru majoritatea potențialului de auto-reînnoire pe termen lung. În condiții normale, se asigură că se formează numărul exact al tuturor tipurilor de celule sanguine. RHSZ, pe de altă parte, nu se împarte în aceste condiții: formează un rezervor silențios. Ei folosesc foarte puțină energie în faza lor de odihnă. O astfel de stare de activitate biosintetică scăzută păstrează funcția HSZ și o protejează de modificările genomului. Cu toate acestea, rHSZ-urile pot fi activate în situații stresante, cum ar fi inflamația, infecțiile și pierderea de sânge sau în timpul chimioterapiei. Celulele astfel smulse din somn sunt acum cunoscute sub numele de aHSZ și încep să se divizeze și să se diferențieze pentru a produce noi celule sanguine sau pentru a repara țesutul deteriorat (Fig. 1).
Căile de semnalizare intrinsecă celulară duc la somnul profund al celulelor stem inactive
Cu toate acestea, dacă HSC-urile sunt activate prea des, acest lucru le poate deteriora ADN-ul și poate provoca leucemie. HSC degenerate sunt numite celule stem canceroase. O astfel de degenerare este fatală, deoarece celulele în repaus sunt rezistente la agenții chimioterapeutici și, prin urmare, nu pot fi combătute cu metode convenționale. Pentru a se asigura că rHSZ dorm cât mai mult posibil, nu degenerează și, astfel, își mențin funcțiile valoroase, căile de semnalizare intrinsecă celulară și componentele solubile ale măduvei osoase asigură faptul că HSC-urile sunt menținute în starea lor de repaus în condiții normale sau pot reveni la el după o situație stresantă. Spre deosebire de factorii care determină sfârșitul inactivității, se știe foarte puțin despre mecanismele care mențin HSC-urile în somnul lor profund. Prin urmare, scopul cercetării noastre este de a înțelege mai bine aceste mecanisme.
Vitamina A ajută la menținerea unei stări de repaus
Deficitul de vitamina A afectează în prezent copiii mici din țările în curs de dezvoltare în special și duce la orbire și la un sistem imunitar slăbit. Consecința este că bolile infecțioase care prezintă un curs discret în condiții normale pot deveni un risc de deces pentru copiii afectați. Această slăbire a sistemului imunitar este adesea ireversibilă; chiar și cu administrarea de vitamina A, doar 20% dintre copii se recuperează. Motivul pentru acest lucru este necunoscut. Cercetările noastre în sistemul mouse-ului sugerează că acest lucru ar putea fi cauzat de pierderea celulelor stem.
Ce rol joacă dieta?
Rezultatele noastre deschid calea spre a răspunde la întrebări nerezolvate până acum: Cum reglează vitamina A somnul profund al HSZ? Putem modula starea de repaus a celulelor noastre stem prin schimbarea obiceiurilor noastre alimentare [3]? Și conținutul de vitamina A din sânge joacă, de asemenea, un rol în celulele stem canceroase? În viitor, dorim să investigăm mai în profunzime efectele diferitelor obiceiuri alimentare asupra stării de activitate a HSC și să înțelegem mecanismele de reglare moleculară subiacente. Scopul nostru principal este de a face aceste cunoștințe utile în contextul combaterii bolilor umane.