Saúde

Como as células das vias aéreas trabalham juntas na regeneração e no envelhecimento
O estudo , publicado na Cell Stem Cell, também esclarece como o envelhecimento pode causar problemas na regeneração pulmonar, o que pode levar ao câncer de pulmão e outras doenças.
Por Tiare Dunlap - 28/07/2020


Centro de Pesquisa sobre Células-Tronco da UCLA / Células-Tronco de Células
Imagem microscópica mostrando células-tronco em vias aéreas jovens (esquerda) e velhas (direita) com núcleos celulares mostrados em azul, células-tronco basais das vias aéreas vistas em células vermelhas e ciliadas vistas em verde. 

Pesquisadores do Eli e Edy the Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research da UCLA identificaram o processo pelo qual as células-tronco nas vias aéreas dos pulmões alternam entre duas fases distintas - criando mais de si mesmas e produzindo células maduras das vias aéreas - para regenerar os pulmões. tecido após uma lesão.

O estudo , publicado na Cell Stem Cell, também esclarece como o envelhecimento pode causar problemas na regeneração pulmonar, o que pode levar ao câncer de pulmão e outras doenças.  

"Atualmente, existem poucas terapias voltadas para a biologia das doenças pulmonares", disse Brigitte Gomperts, professora e vice-presidente de pesquisa em hematologia-oncologia pediátrica do Instituto de Inovação e Descoberta Infantil da UCLA  e principal autora do artigo . "Essas descobertas informarão nossos esforços para desenvolver uma terapia direcionada para melhorar a saúde das vias aéreas".

As vias aéreas, que transportam o ar inspirado do nariz e da boca para os pulmões, são a primeira linha de defesa do corpo contra partículas transportadas pelo ar - como germes e poluição - que podem causar doenças.

Dois tipos de células das vias aéreas desempenham um papel vital nesse processo: células de muco, que secretam muco para capturar partículas nocivas, e células ciliadas, que usam suas projeções em forma de dedos para varrer as partículas envolvidas por muco até a parte posterior da garganta, onde eles podem ser removidos dos pulmões.

As partículas infecciosas ou tóxicas que as pessoas respiram diariamente podem ferir as vias aéreas e, quando isso acontece, as células-tronco basais das vias aéreas - capazes de se auto-renovar e produzir o muco e as células ciliadas que revestem as vias aéreas - se ativam para reparar os danos.

"Essas descobertas nos dão uma ideia de quais tipos de células são importantes, qual caminho é importante e quando podemos pensar em intervir com terapias para prevenir a formação de câncer"


Para manter o equilíbrio correto de cada tipo de célula, as células-tronco basais das vias aéreas precisam passar da fase proliferativa, durante a qual elas produzem mais, para a fase de diferenciação, durante a qual dão origem a células maduras das vias aéreas.

"Essas células-tronco precisam manter um equilíbrio realmente delicado", disse Gomperts, que também é co-diretor do programa de biologia do câncer e de células-tronco no Centro Compreensivo de Câncer da UCLA Jonsson . "Eles precisam produzir a quantidade certa de muco e células ciliadas para manter as partículas nocivas fora dos pulmões, mas também precisam se auto-replicar para garantir que haverá células-tronco suficientes para responder à próxima lesão". 

No novo estudo, os pesquisadores examinaram camundongos com lesões pulmonares, analisando como os diferentes tipos de células encontradas no nicho - o ambiente de suporte que envolve as células-tronco basais das vias aéreas - trabalham juntos para orquestrar a resposta do reparo.

Eles descobriram que um grupo de moléculas conhecido como via de sinalização Wnt / beta-catenina é ativado para estimular as células-tronco basais das vias aéreas a responder a lesões. Os pesquisadores ficaram surpresos ao descobrir que esse grupo de moléculas se origina em um tipo de célula para iniciar a proliferação e outro tipo de célula para iniciar a diferenciação.

Na fase de proliferação do reparo, uma célula do tecido conjuntivo chamada fibroblasto secreta a molécula Wnt, que sinaliza para as células-tronco que é hora de se auto-renovar. Na fase de diferenciação do reparo, a molécula Wnt é secretada por uma célula epitelial, que compõe o revestimento de tecidos e órgãos, para sinalizar às células-tronco que é hora de produzir células maduras das vias aéreas.

Compreender como a regeneração ocorre nos pulmões saudáveis ​​é um primeiro passo crítico para entender como a doença pode surgir quando o processo dá errado. Buscando informações sobre o papel que esse processo e as células que o ativam podem desempenhar na doença, os cientistas estudaram sua atividade em ratos mais velhos.

"Ficamos surpresos ao descobrir que, nas vias aéreas envelhecidas, a via de sinalização Wnt / beta-catenina é ativa nas células-tronco, mesmo quando não há lesão, em contraste com as vias aéreas jovens, onde é ativada apenas quando necessário", disse Cody Aros , o primeiro autor do artigo, um estudante de medicina da UCLA que concluiu recentemente sua pesquisa de doutorado. “Quando esse caminho está ativo, estimula as células-tronco a produzir mais células e células aéreas - mesmo que não sejam necessárias.”

Pesquisas anteriores do laboratório de Gomperts estabeleceram uma ligação entre uma via Wnt / beta-catenina mais ativa e o câncer de pulmão.

"Quanto mais uma célula se divide, maior a probabilidade de ocorrer um erro ou mutação na revisão e levar ao câncer", disse Gomperts.   

O novo artigo baseia-se nesse trabalho, estabelecendo não apenas o que dá errado, mas precisamente quando dá errado em pessoas saudáveis, como parte do processo de envelhecimento.

"Essas descobertas nos dão uma ideia de quais tipos de células são importantes, qual caminho é importante e quando podemos pensar em intervir com terapias para prevenir a formação de câncer", disse Aros.

Este trabalho foi financiado pelo Programa de Treinamento para Cientistas Médicos da UCLA, Institutos Nacionais de Saúde, uma bolsa de pós-graduação da Rose Hills Foundation do Centro de Pesquisa em Células-Tronco da UCLA, o Programa de Pesquisa em Doenças Relacionadas ao Tabaco, um Programa de Pesquisa sobre Doenças Relacionadas ao Tabaco, um STOP Cancer Award e o UCLA Jonsson Comprehensive Cancer Center e Centro de Pesquisa de Células-Tronco da UCLA Programa Ablon Scholars.

 

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