Cientistas descobrem rede celular oculta que impulsiona rápida renovação intestinal

Seu intestino reconstrói completamente seu revestimento interno a cada poucos dias – um dos processos de renovação mais rápidos do corpo humano. Os cientistas descobriram agora que este feito extraordinário é acompanhado por uma rede oculta de células de suporte mesenquimais especializadas que trabalham nos bastidores, revelando um nível inesperado de organização dentro do intestino e oferecendo novas pistas que podem eventualmente informar abordagens para lesões intestinais e doenças inflamatórias intestinais.

Os pesquisadores descobriram um nível inesperado de organização dentro das células que sustentam o intestino, revelando quatro populações distintas de células de suporte mesenquimais especializadas que trabalham juntas para manter um dos tecidos de renovação mais rápida do corpo.

O estudo, liderado pela estudante de doutorado Amal Gharbi e pelo Dr. Michal Shoshkes-Carmel da Universidade Hebraica e publicado em Gastroenterologia e Hepatologia Celular e Molecular (CMGH)concentra-se em células especializadas da linhagem Foxl1 que formam uma rede fina logo abaixo do revestimento intestinal. Os cientistas sabem que estas células são essenciais para apoiar as células estaminais intestinais, mas até agora pensava-se que funcionavam como um único grupo.

Em vez disso, os investigadores descobriram que a rede é composta por quatro populações celulares distintas, cada uma ocupando a sua própria localização ao longo do intestino e transportando um programa genético único.

“Nossas descobertas mostram que essas células são muito mais especializadas do que imaginávamos anteriormente”, disse o Dr. Michal Shoshkes-Carmel. “Cada subtipo parece fornecer um conjunto diferente de sinais dependendo de sua localização, ajudando a coordenar a atividade das células-tronco, a renovação dos tecidos, as respostas imunológicas e a organização geral do intestino”.

O intestino substitui todo o seu revestimento a cada poucos dias, um processo notável impulsionado por células-tronco escondidas dentro de bolsas microscópicas chamadas criptas. À medida que novas células são produzidas, elas migram para cima em direção a projeções semelhantes a dedos, conhecidas como vilosidades, onde amadurecem antes de serem eliminadas. Até agora, os cientistas tinham apenas uma compreensão limitada de como este ciclo contínuo permanecia coordenado com tanta precisão.

Usando sequenciamento de RNA unicelular juntamente com técnicas avançadas de imagem, os pesquisadores criaram o primeiro atlas detalhado de células da linhagem Foxl1 ao longo do eixo cripta-vilosidade. Eles descobriram que cada subtipo produz a sua própria combinação de moléculas sinalizadoras, revelando que diferentes regiões do intestino criam ambientes locais distintos que instruem as células vizinhas sobre como se comportar.

Em vez de encontrar um tipo de célula de suporte realizando muitas tarefas, descobrimos toda uma comunidade de células especializadas. Cada grupo ocupa sua própria vizinhança no intestino e parece se comunicar com as células próximas de uma maneira diferente. É como descobrir uma camada inteiramente nova de organização que estava escondida à vista de todos.”

Amal Gharbi, primeira autora do estudo

Os investigadores identificaram assinaturas genéticas únicas para cada uma das quatro populações celulares, juntamente com moléculas de sinalização distintas que influenciam as células estaminais, as células intestinais vizinhas, os vasos sanguíneos e o sistema imunitário. As descobertas também revelaram vias de comunicação até então desconhecidas entre o revestimento intestinal e as células de suporte subjacentes, apontando para novos mecanismos que ajudam a manter os tecidos saudáveis ​​e a coordenar as respostas imunitárias locais.

Por exemplo, as células que rodeiam a cripta eram ricas em sinais conhecidos por apoiarem as células estaminais intestinais, enquanto as células superiores das vilosidades estavam associadas à regulação imunitária, à arquitectura dos tecidos, à detecção de nutrientes e às respostas metabólicas. Juntas, essas células especializadas formam uma rede de suporte coordenada que ajuda a organizar o intestino de baixo para cima.

As descobertas fornecem aos investigadores uma nova estrutura para compreender como o intestino se mantém ao longo da vida e podem eventualmente orientar novas estratégias para o tratamento de lesões intestinais, doenças inflamatórias intestinais e outras doenças nas quais a reparação dos tecidos é prejudicada.

O próximo passo da equipe é determinar exatamente o que cada uma das quatro populações de células recém-descobertas faz, desligando-as seletivamente ou alterando sua atividade em modelos experimentais. Estudos futuros usando abordagens genéticas direcionadas e imagens de células vivas permitirão aos pesquisadores observar essas células em ação e descobrir como elas contribuem para a regeneração, suporte de células-tronco, sinalização imunológica, renovação epitelial e reparo tecidual.