Pelle-Credito immagine: Università di Yale
La nostra pelle ci protegge dagli stress meccanici quotidiani, come attriti, tagli e urti. Un aspetto fondamentale di questa funzione – quella di fungere da baluardo contro il mondo esterno – è la straordinaria capacità della pelle di rigenerarsi e guarire. Ma da dove inizia questa capacità di guarigione?
In un nuovo studio pubblicato su Nature Communications, un team interdisciplinare guidato dai laboratori di Kaelyn Sumigray, PhD e Stefania Nicoli, PhD, ha scoperto che, durante le prime fasi dello sviluppo embrionale, le cellule staminali della pelle contribuiscono a formare uno strato protettivo della pelle che accelera la guarigione man mano che l’embrione cresce.
Le loro scoperte rivelano uno dei primi passi nel modo in cui le cellule staminali della pelle imparano a riparare i tessuti: una conoscenza che potrebbe aiutare a progettare innesti cutanei migliori per i trapianti.
“Eravamo curiosi di scoprire come rendere la pelle più resistente alle lesioni”, afferma Nicoli, Professore associato di medicina (cardiologia) e genetica presso lo YSM e coautore senior dello studio. “Abbiamo scoperto un meccanismo che rende la nostra pelle più resistente, il che è entusiasmante perché è un concetto globale che potrebbe essere applicato a tutto il corpo adulto”.
I ricercatori hanno esaminato lo sviluppo negli embrioni di pesce zebra, la cui organizzazione cutanea è simile a quella degli embrioni umani. In particolare, hanno analizzato il sottile strato trasparente di cellule che riveste le pieghe delle pinne di pesce zebra nell’embrione, strutture che si trasformano in pinne durante lo sviluppo, con un processo simile allo sviluppo degli arti nei mammiferi.
Poiché le cellule staminali epidermiche basali (BEC) nella piega della pinna forniscono una zona di pelle più forte e resiliente quando la pinna inizia a formarsi, i ricercatori hanno definito il meccanismo di tale resilienza.
La resilienza della pelle embrionale del pesce zebra dipende da due proteine
I ricercatori hanno scoperto che in regioni e modelli specifici lungo la piega della pinna, le cellule BEC esprimevano due proteine, collagene e laminina, che contribuiscono alla matrice extracellulare, una rete non cellulare di proteine e carboidrati che circonda e sostiene le cellule nei tessuti e negli organi.
Le cellule endoteliali che promuovono la laminina riducono la formazione di desmosomi, complessi proteici che ancorano le cellule tra loro, indebolendo così l’adesione tra le cellule e consentendo una maggiore mobilità durante le lesioni tissutali. Al contrario, le cellule endoteliali che promuovono il collagene aumentano i desmosomi, rafforzando le giunzioni specializzate che in ultima analisi ostacolano la riparazione cutanea.
I ricercatori hanno scoperto che i due percorsi lavorano insieme per dare all’embrione sia lo spazio per far crescere una pinna sia la capacità di guarire rapidamente.
“Le cellule staminali hanno una logica meccanica per costruire uno strato protettivo”, afferma Nicoli. “Questa è la prima prova di questa funzione, che ci fa riconsiderare le proprietà delle cellule staminali“.
Come nel pesce zebra, la pelle dei feti umani allo stadio iniziale è organizzata in due strati: uno strato protettivo esterno chiamato periderma e uno strato sottostante di cellule staminali che separa il periderma dalla matrice extracellulare.
Sumigray, Nicoli e i loro colleghi hanno confrontato i loro risultati nella piega embrionale della pinna di pesce zebra con un modello a doppio strato dell’epidermide umana. La loro modellazione ha rivelato che le matrici di collagene e laminina influenzano in modo simile le cellule cutanee umane. In particolare, hanno scoperto che la laminina inibisce le proteine che guidano la formazione delle giunzioni desmosomiche.
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Questo studio supporta la ricerca in corso sulla comunicazione intratissutale e offre un nuovo approccio per rafforzare le connessioni cellulari all’interno del tessuto protettivo del corpo. I risultati potrebbero aprire nuove strade per sviluppare metodi di guarigione della pelle attraverso l’ingegneria tissutale e la medicina rigenerativa, tra cui la riparazione di organi e i trapianti di pelle.
“Questo ha implicazioni di vasta portata”, afferma Nicoli. “Sebbene le cellule staminali siano presenti in tutto il corpo adulto, in genere rimangono dormienti. Sarebbe entusiasmante se un giorno potessimo guidare le cellule staminali a creare scudi meccanici personalizzati che proteggano i tessuti in cui risiedono”.
Fonte: Università di Yale