Las células pulmonares especializadas aparecen en el feto en desarrollo mucho antes de lo que los científicos pensaban anteriormente. Un nuevo estudio en animales informa cómo las células que se convierten en alvéolos, los pequeños compartimentos en los que se produce el intercambio de gases en el pulmón, comienzan sus funciones especializadas muy temprano en la vida prenatal.Los investigadores dicen que investigar las vías de señalización fetal activas en este evento biológico puede ofrecer oportunidades futuras para tratar el daño pulmonar causado por la prematuridad y otras lesiones pulmonares.
Un equipo de investigación del Hospital de Niños de Filadelfia CHOP y la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania se centró en la función básica de la respiración: el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono dentro de las células clave, llamado alveolar tipo 1 y tipo2 celdas.
El mismo equipo de investigación identificó previamente un nuevo linaje celular en los pulmones de ratones y humanos, que llamaron células progenitoras epiteliales alveolares. La nueva investigación, publicada esta semana en PNAS , se utilizó análisis de secuenciación de ARN de una sola célula, estudios de expresión de proteínas y una nueva herramienta de rastreo de linaje para revelar detalles de la formación pulmonar temprana en un modelo de ratón fetal.
"Esta especificación celular comienza notablemente temprano en el desarrollo pulmonar, y siembra progresivamente el alveolo pulmonar prematuro a lo largo de la gestación del feto", dijo el primer autor David B. Frank, MD, PhD, cardiólogo pediátrico en CHOP y miembro de PennCentro de Biología Pulmonar y el Instituto Penn Cardiovascular.
Frank fue uno de los líderes de este estudio, en colaboración con Edward E. Morrisey, PhD, director del Centro Penn de Biología Pulmonar, y Rajan Jain, MD, profesor asistente de Medicina Cardiovascular en Penn.
Los investigadores están interesados en descifrar los conceptos básicos de cómo las células forman su identidad, esencialmente, por qué una célula se convierte en una célula pulmonar en lugar de una célula cardíaca. En particular, entender cómo se forma el pulmón es fundamental porque muchos bebés nacidos prematuramente tienenórganos mal formados. "Lo que encontramos es que las células pulmonares toman su destino previsto mucho antes de lo esperado, que es un paso crítico para poder desarrollar nuevas terapias", dijo Jain.
Las células alveolares comparten características similares tanto en ratones como en humanos: genes, proteínas y sistemas de señalización subyacentes similares, por lo que los mecanismos biológicos encontrados en el estudio actual se consideran relevantes para la forma en que funcionan estas células en humanos, aunque la investigación de seguimiento necesita másestudiar esos mecanismos
El estudio actual encontró que la especificación de las células alveolares comienza simultáneamente con la formación pulmonar temprana, ya que las células en el embrión en desarrollo comienzan a separarse y ramificarse en estructuras especializadas como las vías respiratorias y los alvéolos. Muchas células pulmonares se comprometen con el "destino celular"", sus roles especializados, durante la ramificación de la morfogénesis, que ocurre antes de la formación de la estructura en forma de saco que se convierte en el alveolo pulmonar.
"La presencia temprana de estas células alveolares especializadas puede explicar el hecho de que una minoría de bebés humanos extremadamente prematuros sobrevive incluso con pulmones subdesarrollados", dijo Frank. Agregó que debido a que muchos otros sistemas de órganos además del sistema pulmonar permanecen subdesarrolladosen bebés extremadamente prematuros, la morbilidad y la mortalidad siguen siendo altas en tales casos.
El equipo de investigación planea explorar más a fondo cómo sus hallazgos podrían contribuir a tratamientos futuros. Una mejor comprensión del desarrollo pulmonar podría conducir a herramientas potenciales en la medicina regenerativa, tal vez mediante la manipulación de vías de señalización clave o nuevos objetivos de células progenitoras para desarrollar nuevo tejido pulmonar despuéslesión por prematuridad o por enfermedad pulmonar adquirida.
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Materiales proporcionado por Hospital de Niños de Filadelfia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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