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Una ricerca chiarisce i meccanismi molecolari alla base della produzione di nuovo tessuto dopo lo stretching

Lo stretching porta alla proliferazione di cellule staminali dell’epidermide 

Un nuovo studio mostra i meccanismi molecolari che stanno alla base della proliferazione delle cellule staminali in conseguenza dello stretching

L’epidermide

L’epidermide forma lo strato superficiale del nostro corpo e, insieme al derma, costituisce la pelle. Più strati a loro volta costituiscono l’epidermide, in particolare, dallo strato più superficiale a quello più profondo, troviamo: strato corneo, strato traslucido (quando presente), strato granuloso, strato spinoso e strato basale, quest’ultimo anche chiamato germinativo perché è lo strato in cui risiedono cellule staminali (cheranociti staminali) che si dividono mitoticamente producendo un cheranocita staminale e una cellula staminale che mano mano si differenzierà salendo in superficie, fino allo strato corneo, dove sarà metabolicamente inattivo. Per questo la pelle è spesso un corridoio di cellule “nuove” che invecchiano mano mano che salgono in superficie. La fonte basale di cellule staminali permette la produzione di cheranociti extra quando necessario, ad esempio in risposta a forze meccaniche che producono stiramenti. I medici sfruttano questa caratteristica già da 60 anni, impiantando dispositivi di stretching nella pelle per provocare l’espansione dei tessuti, nei casi di chirurgia plastica o difetti. Il meccanismo quindi era già noto e utilizzato da parecchio ma una domanda rimaneva in sospeso: come la tensione meccanica crea tessuto extra?

Lo studio

Il gruppo di Mariaceleste Aragona dell’Université Libre di Bruxelles ha posizionato un dispositivo utilizzato negli interventi chirurgici umani sotto la pelle dei topi esaminando gli indicatori della percezione della forza, cioè l’alfa-catenina e una rete di proteine della cheratina, molecole che forniscono resistenza meccanica alle cellule, rivelando che le cellule staminali epidermiche rilevano e rispondono alla tensione. Si è osservato un temporaneo aumento della divisione delle cellule staminali con conseguente inspessimento dell’epidermide. La conferma arriva da l’inserimento di cellule geneticamente modificate fluorescenti dello strato basale in modo tale da poterle monitorare meglio, confermando di fatto il rinnovamento delle cellule in risposta allo stretching. Dal punto di vista molecolare lo stretching ha dato conseguenze diverse. Innanzitutto ha portato ad una maggiore espressione di geni coinvolti nell’adesione tra cellule, ad una maggiore espressione di componenti del citoscheletro come i filamenti proteici che generano contrazioni cellulari e alla promozione di una via di segnalazione EGF-Map chinase-ERK, una cascata di proteine che favorisce la crescita. Infine si sono anche osservate delle modificazioni della cromatina che potrebbe aver portato ad un’alterata espressione genica, probabilmente regolatori della proliferazione. Esaminando poi l’RNA di queste cellule si è visto che non tutte subiscono lo stesso livello di modifiche molecolari, forse per la loro forma diversa, per il loro diverso strato biochimico in quel momento o forse perché c’è qualche meccanismo di espansione anche delle cellule circostanti, per rispondere a queste domande c’è bisogno ancora di tempo.

Crediti foto: Nature.com

La prova del 9

Il team ha poi modificato geneticamente alcune cellule, privandole dei geni Diaph3 e Myh9, coinvolti nella regolazione del citoscheletro. Si è osservato che la loro assenza ha provocato il mancato allungamento delle cellule staminali, portando a difetti. Lo stesso è stato poi fatto però modificando i fattori di trascrizione YAP, TAZ e MAL, che normalmente regolano l’espressione di geni che rispondono ai segnali meccanici e che portano alla proliferazione delle cellule staminali, interrompendo quindi non solo la proliferazione ma anche la modifica nella forma allungata che normalmente la cellula assumerebbe in risposta ad uno stretching. Infine possiamo dire che la ricerca sostiene il modello secondo il quale l’epidermide quando sottoposta a stress inizialmente presenta un allungamento cellulare di un sottoinsieme di cellule e poi attraverso una riorganizzazione del citoscheletro si ha una nuova regolazione nell’espressione genica e quindi della differenziazione delle cellule staminali, questa risposta garantisce alla pelle la sua funzione protettiva durante l’espansione.

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