Los detalles de las vías moleculares de las células pulmonares que promueven o inhiben la regeneración tisular fueron informados por investigadores de la Escuela de Medicina Perelmen de la Universidad de Pensilvania en celda esta semana. Su objetivo es encontrar nuevas formas de tratar los trastornos pulmonares.
"Necesitamos mejores objetivos", dijo el autor principal Edward E. Morrisey, PhD, profesor de Biología Celular y del Desarrollo y director del Centro Penn de Biología Pulmonar. "Todo lo que tenemos ahora son martillos sin filo que notrabajar "para afecciones como la fibrosis pulmonar idiopática FPI, un trastorno pulmonar cuya causa no se comprende bien. Conocer las células y vías específicas que promueven la reparación y la regeneración frente a la formación de cicatrices en el pulmón ayudará a informar el desarrollo de terapias más precisas y efectivas.
En 2012, la incidencia anual de fibrosis pulmonar idiopática en los Estados Unidos fue de 16 a 17 por cada 100.000 personas. Solo en los Estados Unidos, eso se traduce en 130.000 a 200.000 personas afectadas por FPI. El tejido pulmonar de una persona con fibrosis pulmonarse daña y cicatriza, con tejido grueso y rígido que dificulta la expansión de los pulmones. A medida que empeora, el paciente a menudo tiene una falta de aire extrema y el pulmón, una vez dañado, no puede repararse a sí mismo.
La enfermedad pulmonar obstructiva crónica EPOC es más común que la FPI y se caracteriza por la pérdida de estructuras de intercambio de gases en los pulmones llamadas alvéolos. En los Estados Unidos, más de 30 millones de personas se ven afectadas por la EPOC y rápidamente se está convirtiendo en unLa principal causa de discapacidad y muerte en el mundo. La capacidad de equilibrar la regeneración de estructuras como los alvéolos con la formación de cicatrices es esencial para el mantenimiento adecuado de la función respiratoria.
"El pulmón es uno de los órganos más complejos del cuerpo humano", dijo Morrisey, con docenas de tipos de células, cada una con funciones especializadas como suministrar oxígeno y eliminar el dióxido de carbono de la sangre en el sistema circulatorio intercambio de gases.Otras células producen surfactante y mucosidad para lubricar los espacios de aire para una expansión y contracción suaves, y otras crean una barrera contra los patógenos y la contaminación dañina.
"La complicada estructura de los pulmones es la razón por la que es difícil diagnosticar rápidamente el tipo exacto de enfermedad pulmonar que una persona puede tener con certeza", dijo. "Además, como hay una capacidad de reserva considerable en nuestros pulmones, la mayoría de las personas nodiagnosticado con enfermedades pulmonares como la FPI hasta que la enfermedad haya progresado significativamente ". Este mecanismo de compensación biológica significa que una persona podría perder casi el 50 por ciento de su función pulmonar antes de sentir algún síntoma.
Hay muchos tipos distintos de trastornos pulmonares relacionados con diferentes tipos de células, muchos de los cuales no se han estudiado a fondo. La complejidad del pulmón sugiere que la capacidad de promover la reparación y regeneración en lugar de contribuir a las lesiones que causan enfermedades puede surgir de muycélulas diferentes. Para este estudio, el equipo se centró en las células mesenquimales, que generalmente se cree que desempeñan un papel de apoyo en el mantenimiento de la estructura pulmonar. Encontraron cinco tipos de células distintos basados en un conjunto de genes expresados por cada uno. De estos cinco, se enfocaronen dos.
Un tipo de célula que el laboratorio de Morrisey identificó en el pulmón del ratón que gobierna la autorrenovación de las poblaciones celulares se llama Célula de Nicho Alveolar Mesenquimal MANC. Estas células son críticas para la regeneración de los alvéolos pulmonares. El segundo tipo de célula se llamaCélula progenitora miofibrogénica Axin2 + AMP, que genera células llamadas miofibroblastos que forman tejido cicatricial después de una lesión y probablemente contribuyen a enfermedades como la FPI.
El equipo analizó qué moléculas secretaban estos dos tipos de células y sus receptores celulares de superficie y comparó esta información con bases de datos de moléculas secretadas conocidas y receptores en células adyacentes. "Una de las funciones más importantes de estas células es equilibrar la reparación y la regeneraciónrespuesta después de una lesión que ocurre a menudo debido al ataque continuo del pulmón desde el ambiente exterior ", dijo Morrisey.
Los MANC "buenos" se encuentran en nichos o compartimentos cerca de los alvéolos para promover la renovación de las células de intercambio de gases. Pueden desempeñar un papel clave en el mantenimiento de los alvéolos durante la vida normal del adulto. La disfunción o pérdida de los MANC puedencontribuyen a enfermedades como la EPOC, que implica la pérdida de los alvéolos y la disminución de la función pulmonar. El papel de los AMP "malos" es formar tejido cicatricial durante la cicatrización de la herida. Sin embargo, los AMP pueden crecer fuera de control y provocar enfermedades como la FPI.
A continuación, los investigadores apuntan a identificar estos tipos de células en humanos, en colaboración con el profesor asociado de Cirugía Edward Cantu, III, MD, director quirúrgico asociado de trasplante de pulmón. Morrisey dice que el equipo de Penn quiere apuntar a las MANC para promover la regeneración mientras inhibeAMP para reducir la respuesta fibrótica después de una lesión. Conocer las diferencias moleculares detalladas entre estos dos tipos de células debería ayudar en la próxima generación de terapias dirigidas como la nanomedicina.
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Materiales proporcionado por Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pennsylvania . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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