Per agire come una robusta barriera contro gli agenti patogeni e allo stesso tempo assorbire i nutrienti necessari, il rivestimento dell'intestino deve rigenerarsi quotidianamente per rimanere all'altezza del compito. Le cellule staminali residenti nell'intestino sono responsabili di soddisfare questa esigenza di riparazione e ricostituzione costanti, ma ciascuna cellula staminale deve affrontare decisioni che dipendono dalle condizioni generali dell'intestino e dalle esigenze del momento. Decisioni sbagliate e scarsa coordinazione potrebbero causare malattie intestinali o cancro.

Un nuovo studio suggerisce che le cellule staminali sono in grado di integrare i segnali dell'ambiente circostante e coordinare il loro comportamento attraverso il tessuto attraverso reti di vascolarizzazione nelle loro immediate vicinanze.

Gli scienziati di Rockefeller hanno scoperto che i capillari linfatici, sottili vasi che trasportano le cellule immunitarie e drenano i liquidi dai tessuti, rappresentano un hub di segnalazione che comunica con le cellule staminali per regolare la loro attività. Con la guida molecolare dei linfatici, le cellule staminali producono cellule figlie per ripopolare il rivestimento intestinale o autorinnovarsi per ricostituire la riserva di cellule staminali.

I risultati, pubblicati sulla rivista Cell Stem Cell , forniscono nuove informazioni sui componenti intestinali primari la cui comunicazione interrotta può contribuire a disturbi intestinali, come la malattia infiammatoria intestinale. "La chiave per curare queste malattie sarà capire chi parla con chi in questo ecosistema e come possiamo ripristinare le reti di comunicazione", afferma Rachel Niec, studiosa clinica nel laboratorio di Elaine Fuchs.

Comunicazioni nella cripta

Le cellule staminali intestinali risiedono nelle cosiddette cripte, che si trovano alla base di rientranze fitte nel rivestimento intestinale. Le cellule staminali possono rinnovarsi e rimanere nella cripta, o differenziarsi in cellule specializzate, che poi migrano fuori dalla cripta per ricostituire il rivestimento dell'intestino. "Per capire come le cellule staminali bilanciano l'autorinnovamento con la differenziazione, avevamo bisogno di un quadro più completo delle nicchie delle cripte", afferma Marina Schernthanner, una studentessa laureata nel laboratorio Fuchs.

Per ingrandire la cripta, il team ha utilizzato una suite di tecniche, tra cui la trascrittomica unicellulare e spaziale, che ha consentito loro di identificare i tipi di cellule in posizioni specifiche e di studiarne le molecole di segnalazione. I risultati hanno mostrato che i capillari linfatici, che formano un'intima connessione con le cellule staminali nella cripta, producono una serie di proteine ​​note per essere importanti per il funzionamento delle cellule staminali.

Una proteina precedentemente sottovalutata, REELIN, è emersa come una delle migliori candidate per la mediazione delle comunicazioni tra linfatici e cellule staminali. Manipolando la quantità di REELIN nelle colture di organoidi intestinali coltivate in laboratorio in alcuni esperimenti e sopprimendola geneticamente nei topi in altri, i ricercatori hanno scoperto che il REELIN governa direttamente il comportamento rigenerativo delle cellule staminali intestinali.

Il coinvolgimento del sistema linfatico nel funzionamento delle cellule staminali è un concetto relativamente nuovo. Uno studio precedente del team di Fuchs ha rivelato che i linfatici sono anche strettamente coinvolti con le cellule staminali della pelle e svolgono un ruolo chiave nella rigenerazione dei capelli. Lì, tuttavia, sono le cellule staminali del follicolo pilifero che segnalano ai capillari linfatici. Controllando le loro interazioni con i linfatici, le cellule staminali sincronizzano la rigenerazione dei capelli attraverso il tessuto. "Questo suggerisce che i linfatici possono essere una caratteristica conservata delle nicchie delle cellule staminali, ma la loro relazione con le cellule staminali è probabilmente adattata alle esigenze di ciascun tessuto", afferma Niec.