Nuevo mecanismo de células madre en el intestino

Un nuevo e interesante mecanismo podría cambiar nuestra comprensión de lo que es una célula madre

15.07.2022 - Austria

Las células madre son un tema candente para crear tratamientos médicos. Sin embargo, los científicos aún no comprenden del todo cómo deciden dividirse o diferenciarse para renovar órganos. Los investigadores han encontrado ahora un nuevo mecanismo biofísico que regula las células madre en los intestinos de los ratones. En él, una célula madre no se define puramente por marcadores moleculares intrínsecos, sino también por su ubicación y movimientos en su entorno. Esto podría tener implicaciones para posibles nuevos tratamientos.

El intestino es un lugar maravilloso. Una capa especial de células que recubre el interior de los intestinos delgado y grueso absorbe los nutrientes y el agua de lo que comemos y mantiene todo lo malo fuera del organismo. Esta capa se llama epitelio intestinal. Se renueva por completo cada cuatro o siete días mediante células madre. Se trata de un tipo de célula especial que puede autorrenovarse dividiéndose y diferenciarse para dar lugar a cualquier otro tipo de célula para renovar sus órganos. Sin embargo, los científicos aún no saben cómo toman exactamente estas decisiones ni qué define a una célula madre.

Bernat Corominas-Murtra, anteriormente postdoc en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA) y ahora profesor adjunto en la Universidad de Graz, y Edouard Hannezo, profesor del ISTA, trabajaron junto a un grupo internacional de investigadores experimentales dirigido por el equipo de Jacco Van Rheenen en Ámsterdam para estudiar las células madre del epitelio intestinal. Encontraron un nuevo y emocionante mecanismo que podría cambiar nuestra comprensión de lo que es una célula madre. Sus resultados se han publicado en la revista Nature.

El epitelio intestinal tiene una sola capa de células y se renueva constantemente. Se encuentra en las vellosidades, que parecen pequeños tentáculos que cubren el interior del intestino delgado y grueso. Entre las vellosidades, hay pequeñas bolsas en el tejido llamadas criptas intestinales. Ese nombre puede invocar cierto misterio y puede que no esté muy lejos de lo que realmente ocurre allí. "En el fondo de las criptas, las células madre del epitelio se dividen constantemente. Algunas de las células resultantes permanecen como células madre en la cripta y las otras son empujadas hacia el exterior, hacia la punta de las vellosidades circundantes", explica Corominas-Murtra, "allí, al final, se diferencian en tipos de células funcionales que permiten la función intestinal y que son desechadas al cabo de unos días. Esto ocurre todo el tiempo en el interior del cuerpo y si este mecanismo se rompe, se pueden tener graves problemas médicos."

Al estudiar estas células madre en el intestino delgado y grueso, los científicos se quedaron inicialmente perplejos. "La forma en que solemos pensar en las células madre es que ser una célula madre viene determinado por las propiedades bioquímicas intrínsecas de una célula, algo así como un marcador bioquímico que podemos identificar", continúa Corominas-Murtra. "Descubrimos que entre las células que tenían este marcador tradicional de células madre, muchas de ellas nunca llegaron a funcionar como células madre, sino que fueron expulsadas de las criptas para ser desechadas, sin contribuir en absoluto a la renovación del intestino a largo plazo. También vimos que, aunque los marcadores clásicos predecían aproximadamente el mismo número de células madre tanto en el intestino delgado como en el grueso, había aproximadamente el doble de ellas que funcionaban realmente como células madre en el intestino delgado que en el grueso". Por ello, los científicos quisieron entender qué determina qué células actúan realmente como células madre y encontraron un nuevo y sorprendente mecanismo que regula las células madre en las criptas. "Descubrimos que el hecho de que estas células se comporten como células madre o no depende de su ubicación. Las células del epitelio no sólo son empujadas hacia fuera de la cripta por las divisiones celulares que hay debajo de ellas -como en una cinta transportadora-, sino que hay otro tipo de movimiento implicado".

explica Corominas-Murtra. Los científicos descubrieron que las células de la capa epitelial también se mueven activamente en direcciones aleatorias, hacia adelante y hacia atrás en la cinta transportadora, si se quiere. De este modo, las células que ya fueron empujadas a lo largo de la cinta transportadora durante un tiempo pueden acabar de nuevo en la base de la cripta, y actuar allí de nuevo como células madre para dividirse y reponer el epitelio. Edouard Hannezo explica las posibles implicaciones de estos hallazgos: "Estos movimientos constituyen un nuevo mecanismo ambiental que determina qué células llegan a actuar funcionalmente como células madre. En el intestino delgado, la señal molecular que regula los movimientos es más fuerte que en el intestino grueso, por lo que las células pueden regresar con más frecuencia a la cripta. Esto explica por qué hay más células madre en funcionamiento en el intestino delgado que en el grueso. Esto podría tener importantes implicaciones para nuestra comprensión de lo que es realmente una célula madre y cómo utilizarlas en aplicaciones médicas".

Esta idea se basa en investigaciones anteriores de Bernat Corominas-Murtra y Edouard Hannezo en el ISTA y en el trabajo del grupo Van Rheenen. Corominas-Murtra y Hannezo, procedentes de la física, crearon un modelo matemático avanzado de la capa del epitelio intestinal que incluía el movimiento de las células, tanto de ida como de vuelta, hacia la cripta. Utilizando su modelo, pudieron predecir el número de células madre realmente activas en el intestino delgado y grueso. Otros grupos de investigación de toda Europa diseñaron experimentos con los métodos más modernos de microscopía y genética para comprobar las predicciones y comprobaron que eran exactas. Incluso probaron a inhibir la señal química en las criptas y vieron que eso reducía el número de células madre activas, tal y como se había predicho.

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