Un genunchi julit se vindecă de la sine, iar pielea își reînnoiește suprafața toată viața. În spatele ambelor procese stă o mică rezervă de Celule încă nespecializate, care se pot divide mult timp și pot produce atât alte celule stem, cât și celule care se specializează. Ele refac și înlocuiesc țesuturile pe tot parcursul vieții. din stratul inferior al pielii. Aproape nimeni nu se întrebase însă dacă rezerva aceasta funcționează la fel la bărbați și la femei.
Filmările făcute timp de cinci luni pe pielea vie a unor șoareci arată că nu funcționează la fel. La femele, când o celulă stem a pielii se divide, cele două Cele două celule care rezultă când o celulă se divide. Una față de cealaltă, sunt „celule surori”. tind să meargă în pas: fie se divid din nou, fie se maturizează, dar împreună.
La masculi, fiecare celulă fiică acționează mai mult pe cont propriu, iar Principalul hormon sexual masculin, produs mai ales de testicule și, în cantități mult mai mici, de ovare și de glandele suprarenale. Influențează, printre altele, masa musculară, pilozitatea și producția de spermatozoizi. face ca aceste celule să se maturizeze și să părăsească mai devreme stratul de celule stem. Femelele și-au vindecat și o rană mică mai repede decât masculii. Experimentele s-au făcut pe șoareci și au fost completate de un test de urmărire pe celule de piele umane cultivate în laborator.
„Asta aruncă lumină asupra unor observații clinice care, până acum, nu aveau o explicație biologică. Deschide un evantai larg de întrebări noi, de la biologia fundamentală a celulelor stem până la aspecte clinice precum vindecarea rănilor, dezvoltarea cancerului și bolile autoimune”, a declarat Cédric Blanpain, în al cărui laborator de la Université Libre de Bruxelles s-au făcut filmările.
140 de zile de filmări pe aceeași bucată de piele
Pielea se reînnoiește de jos în sus: celulele stem din Stratul bazal, cel mai adânc strat al epidermei, adică al părții exterioare a pielii. Aici stau celulele stem care produc continuu celule noi pentru suprafață. se divid, iar o parte dintre celulele fiice se maturizează și urcă spre suprafață, unde, în cele din urmă, se desprind.
Ca să poată urmări procesul luni la rând pe aceeași zonă de piele, cercetătorii din Laboratorul de Celule Stem și Cancer al lui Blanpain au tatuat un mic semn pe urechea fiecărui șoarece. Apoi, cu ajutorul unui medicament, au făcut ca celule răzlețe din stratul inferior să strălucească în roșu, verde sau albastru, astfel încât fiecare celulă luminoasă și descendenții ei să poată fi deosebiți de celulele vecine.
Șoarecii au fost filmați sub anestezie timp de 140 de zile, la început o dată pe săptămână, iar spre final o dată pe lună. În total, cercetătorii au urmărit 1.171 de Grupul format dintr-o celulă marcată și toți descendenții ei. Urmărind cum crește sau scade numărul lor, cercetătorii pot reconstitui când s-au divizat celulele și când au părăsit stratul. la 10 șoareci, 5 femele și 5 masculi. Cele mai multe au rămas mici: 58% nu au depășit trei celule în cele 5 luni.
La femele, celulele surori merg în pas
Benjamin Simons, fizician la Institutul Gurdon al Universității din Cambridge, a condus partea matematică a cercetării. Grupul lui, care construiește modele ale felului în care se reînnoiesc țesuturile, a folosit aceste familii mici ca să lămurească o chestiune pe care biologii o dezbăteau de decenii.
O celulă stem a pielii nu devine celulă matură dintr-un singur pas. Mai întâi produce o celulă intermediară, care se poate divide doar de câteva ori, iar descendenții acesteia sunt cei care se maturizează.
Tot din aceste date a ieșit la iveală și diferența dintre sexe: la șoarecii femele, familiile cu număr par de celule erau mult mai numeroase decât cele cu număr impar. Tiparul s-a menținut pe toată durata celor cinci luni și a apărut inclusiv în pielea de pe spate și de pe coadă. Masculii aveau, în schimb, mai multe familii cu număr impar.
Numerele pare sunt cele pe care le-ar produce două celule surori care acționează împreună. Dacă se divid în același timp, familia crește de la două celule la patru; dacă se maturizează și o părăsesc în același timp, scade de la patru la două. Filmările au scos puternic în evidență acest tipar la femele și doar slab la masculi.
Familiile de celule ale femelelor erau, în medie, și mai mari, iar mai puține dintre ele s-au oprit devreme din creștere: 52% au rămas la cel mult trei celule, față de 65% dintre familiile masculilor.
Fără ovare, perechile aproape dispar
Hormonii feminini s-au dovedit importanți pentru formarea perechilor: îndepărtarea ovarelor a șters aproape complet tiparul cu număr par. Proporția celulelor surprinse în diviziune într-un interval de patru ore a scăzut de la 7,2% la 4,9%, iar estradiolul, o formă de estrogen, a readus-o la 7,6%.
Celulele pielii au receptori pentru estrogen, așa că hormonul poate acționa direct asupra lor.
Testosteronul scoate celulele mai repede din rezervă
Ca să vadă cât de repede părăsesc celulele noi stratul de celule stem, echipa le-a marcat pe cele aflate în diviziune și a revenit după patru zile pentru a identifica perechile de celule fiice.
La masculi, în 47% dintre perechi una dintre celulele fiice ieșise deja din stratul inferior, față de 21% la femele. Celulele masculilor părăseau stratul mult mai repede.
Castrarea a redus procentul masculilor la 14%, aproape de cel al femelelor. O formă activă de testosteron a inversat efectul: la masculii castrați care au primit hormonul, procentul a urcat de la 10% la 31%. Aceleași celule din stratul inferior au receptorul de care se leagă testosteronul.
Diferența nu venea din cromozomi. Echipa a folosit șoareci modificați genetic astfel încât să dezvolte testicule indiferent dacă erau Combinațiile de cromozomi sexuali. La mamifere, femelele au de regulă doi cromozomi X (XX), iar masculii un X și un Y (XY). În mod normal, o genă de pe cromozomul Y declanșează formarea testiculelor.. La cei cu testicule, celulele ieșeau mai repede din strat, iar din acest punct de vedere animalele XX nu se deosebeau de cele XY.
Castrarea a schimbat și evoluția pe termen lung: în săptămânile care au urmat, familiile de celule ale masculilor castrați au trecut la tiparul cu număr par, cel observat la femele.
Rănile femelelor s-au închis mai repede
Echipa a făcut câte o rană rotundă, cu diametrul de aproximativ 6 mm, în pielea rasă de pe spatele a 11 femele și 12 masculi. În următoarele 12 zile, rănile femelelor s-au închis mai repede.
La două zile după rănire, banda de celule în diviziune din jurul rănii era, la femele, cu aproximativ o treime mai lată decât la masculi și cuprindea cu circa jumătate mai multe celule care se divideau. Până în a patra zi, diferența se micșorase mult.
În laborator, testosteronul împinge în sus și celulele umane
Testul pe celule umane s-a făcut pe Model de piele crescut în laborator, în care celulele formează mai multe straturi suprapuse, ca în pielea reală: cele noi apar la bază și urcă spre suprafață pe măsură ce se maturizează. crescută în laborator, pornind de la celule prelevate din resturile de piele rămase după operații abdominale și la sân. Unele culturi au primit forma activă a testosteronului, altele nu.
Hormonul nu a schimbat numărul celulelor care s-au divizat, ci locul în care au ajuns celulele noi. Echipa a comparat câte cinci probe din fiecare variantă: la trei zile după marcare, în culturile cu hormon urcaseră în straturile superioare 37,2% dintre celule, față de 24,6% în cele fără.
Un al doilea tip de cultură, obținut din pielea feței a trei persoane, a indicat același rezultat în două din cele trei cazuri. În ambele situații e vorba de efectul hormonului asupra celulelor umane într-o placă de cultură, nu asupra organismului uman.
Un răspuns la șoareci, o întrebare deschisă la oameni
Se știa deja că estrogenul ajută la vindecarea rănilor, inclusiv la vârstnicii care primeau o cremă cu acest hormon, și că hormonii masculini încetinesc vindecarea la șoareci. Explicația obișnuită ținea de efectele acestor hormoni asupra inflamației și asupra structurii de susținere care menține celulele pielii la locul lor.
Echipa lui Blanpain a pus însă închiderea mai rapidă a rănilor la femele pe seama celulelor pielii înseși: după rănire, acestea au reacționat mai repede și au funcționat mai strâns coordonat. Altfel spus, la șoareci hormonii sexuali nu influențează doar ce se petrece în jurul celulelor stem ale pielii, ci și comportamentul lor: cei feminini susțin lucrul în pereche, iar testosteronul grăbește ieșirea celulelor din stratul de rezervă.
Nici celelalte explicații nu sunt scoase din discuție: celulele imune și structura de susținere a pielii răspund și ele la testosteron, iar echipa nu a putut exclude ca acestea să contribuie la diferențele dintre sexe. Studiul are și alte limite: șoarecii aveau două luni când au început experimentele, iar aproape toate filmările s-au făcut pe pielea urechii.
Rămâne de văzut dacă, la bărbați și la femei, celulele stem ale pielii lucrează în perechi, așa cum au făcut-o cele de șoarece. Nu se știe nici ce înseamnă acest comportament în pereche pentru cancerul de piele, în care tocmai aceste celule stem au un rol-cheie.
„Sexul este un parametru prea des neglijat în biologie și medicină. Vom investiga acum diferențele dintre bărbați și femei în apariția și evoluția cancerelor de piele, precum și mecanismele moleculare care stau în spatele acestor diferențe”, a spus Blanpain.
Ca să se afle cum stau lucrurile la oameni, ar fi nevoie tocmai de ce a avut studiul pe șoareci și i-a lipsit celui in vitro: aceleași celule, urmărite timp de câteva luni în piele vie.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Cercetătorii au găsit o metodă de a distruge bacteriile intestinale periculoase fără să le afecteze pe cele benefice
Oamenii de știință ar fi dezlegat un mister vechi de miliarde de ani din evoluția ADN-ului
Oamenii de știință leagă un zahăr neobișnuit din carnea roșie de un risc de diabet cu 63% mai mare
60.000 de muncitori, 18 ani și peste 130 de galerii săpate sub un munte, pentru un reactor care n-a pornit niciodată
