MADRID, 14 Feb. (EUROPA PRESS) -
Un estudio reciente dirigido por la Univesidad de Kioto (Japón) explica un sistema de protección de las células madre intestinales durante el envejecimiento mediante una señalización equilibrada. Además, descubrieron información fundamental sobre la interacción entre estas vías de señalización para apoyar el mantenimiento de las células madre a lo largo del tiempo.
Tal y como recoge 'Cell Reports', el profesor asociado Takuya Yamamoto y la investigadora May Nakajima-Koyama han revelado que mantener un delicado equilibrio entre la señalización del interferón gamma (IFN-y) y la quinasa regulada por señales extracelulares (ERK)/proteína quinasa activada por mitógenos (MAPK) es esencial para preservar la población de células madre intestinales durante el envejecimiento.
Los investigadores compararon los tejidos intestinales de ratones jóvenes y viejos. El trabajo desarrolla cómo el epitelio intestinal exhibe la tasa de renovación celular más alta en el cuerpo adulto. Esto requiere una regulación constante y precisa de las células madre intestinales (ISC) para sostener la producción de nuevos enterocitos absorbentes y células secretoras. Es decir, incluidas las células de Paneth, caliciformes, en penacho y enteroendocrinas.
Así, impulsadas por factores de crecimiento y citocinas derivadas del nicho de células madre y las células inmunes circundantes, múltiples vías de señalización regulan estrechamente la autorrenovación y diferenciación de las ISC. A pesar de los cambios relacionados con el envejecimiento en el entorno intestinal, las ISC generan continuamente nuevas células para mantener esta alta renovación a lo largo de la vida, lo que sugiere la existencia de mecanismos protectores que protegen a las ISC de las fluctuaciones microambientales. Sin embargo, los mecanismos subyacentes siguen siendo en gran medida desconocidos.
Para entender cómo el envejecimiento influye en las células madre embrionarias, el equipo de investigación examinó los tejidos intestinales de ratones jóvenes (de 2 a 4 meses) y viejos (de 22 a 27 meses), que tienen una esperanza de vida media de aproximadamente dos años. Utilizando ratones con un gen marcador de Lgr5 , los investigadores descubrieron que el conjunto de células madre embrionarias se mantiene incluso con el envejecimiento.
Los análisis histológicos revelaron además que, si bien la capacidad proliferativa de las células madre embrionarias permanece inalterada, la capacidad proliferativa de las células progenitoras disminuye con la edad. Además, observaron una mayor diferenciación de las células madre embrionarias en células enteroendocrinas, que producen hormonas intestinales y desempeñan un papel clave en la regulación del metabolismo de todo el cuerpo.
Para obtener más información sobre los cambios relacionados con el envejecimiento, los investigadores analizaron los perfiles de expresión genética de más de 10.000 células individuales de intestinos jóvenes y viejos para examinar sus patrones de expresión genética a nivel de célula individual. Su análisis identificó alteraciones específicas de cada tipo de célula y relacionadas con la edad en la expresión genética, con cambios notables en la maduración de los enterocitos.
Además, observaron una regulación positiva dependiente de la edad de los genes metabólicos, lo que sugiere que los enterocitos envejecidos pueden experimentar una maduración mejorada y adaptaciones metabólicas en comparación con sus contrapartes más jóvenes. Estos hallazgos implican que las células diferenciadas pueden ser más susceptibles a los efectos del envejecimiento que las células madre inducidas por el envejecimiento.
A continuación, los investigadores realizaron un análisis in silico para predecir los factores reguladores previos e identificaron varias vías de señalización candidatas que pueden contribuir a la inducción de marcadores de envejecimiento. Para validar la participación de estas vías, trataron organoides intestinales (miniintestinos en cultivo) con moléculas bioactivas que se sabe que influyen en las vías candidatas. Sus hallazgos revelaron que la activación de la señalización de IFN-y y la inactivación de la señalización de ERK/MAPK contribuyen a los cambios relacionados con la edad en el epitelio intestinal.
Utilizando modelos de ratón, los investigadores confirmaron además que estas alteraciones de la señalización se producen en el intestino delgado con el envejecimiento. Sin embargo, los efectos combinados de estos cambios de señalización en la homeostasis intestinal aún no se han dilucidado por completo.
De esta forma, el estudio reveló que la interacción entre la señalización de ERK/MAPK e IFN-y desempeña un papel clave en el envejecimiento del epitelio intestinal. Los hallazgos sugieren que el epitelio intestinal de los mamíferos ha desarrollado un mecanismo de señalización que prioriza la preservación de las células madre intestinales, posiblemente a expensas de las células diferenciadas, lo que puede contribuir a los cambios metabólicos relacionados con la edad en el cuerpo.
Restaurar las actividades de señalización de ERK/MAPK e IFN-y simultáneamente a un estado más juvenil podría representar una estrategia terapéutica antienvejecimiento prometedora con impactos mínimos en las células madre intestinales.
