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amerigo-salvadori
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Cellule staminali da Epidermide, Pancreas, Fegato
organo più esteso del corpo, promettente riserva locale di diverse popolazioni di cellule staminali adulte, incluse cellule staminali “committed” e popolazioni staminali pluripotenti.
PELLE
EPIDERMIDE: funzione di protezione
È un epitelio pluristratificato ad elementi labili. È formata da 5 strati di cheratinociti, nel cui contesto si trovano altre cellule.
L'epidermide si accresce dalle cellule basali verso lo strato corneo, con un processo di cheratinizzazione che ha una durata di 3-4 settimane e che si conclude con la formazione di cheratina (ammassi cornei) a diretto contatto con l'esterno.
Stem cells: indifferenziate, slowly-cycling, ampia capacità di proliferazione.
Transit amplifying cell (TA): replicazione rapida, limitato potenziale proliferativo.
Lo strato basale contiene due tipi di cheratinociti :
Localizzazione delle stem cells nella pelle
Epidermide: strato basale (organizzazione in clusters) strato spinoso e granulare follicoli piliferi (porzione esterna)
Derma: follicoli piliferi cellule non follicolari
Le stem cells del derma possono dare origine:-cellule neuronali (neuroni e glia)-derivati del mesoderma (osteociti, condrociti, cellule muscolari e adipociti)-cellule ematopoietiche
Vantaggi per l’utilizzo di cellule staminali epidermiche
Le cellule sono facilmente accessibili ed isolabili (biopsia cutanea)
Le cellule presentano alcuni privilegi immunitari (basso numero di cellule immunitarie) : potenziale uso per trapianti allogenici
Utilizzo come bersaglio in terapia genica e in ingegneria tissutale
Organizzazione dei cheratinociti nell’epidermide umana
Integrine espresse nei cheratinociti
21 (collagen receptor)
31 (laminin receptor)
51 (fibronectin receptor)
64 (laminin receptor)
v5 (vitronectin receptor)
Le stem cells esprimono alti livelli delle 1 integrine rispetto alle TA: questo consente di isolare ciascuna subpopolazione di cheratinociti e di determinarne la sua localizzazione a livello dell’epidermide
L’espressione costitutiva di c-Myc promuove il differenziamentoterminale regolando la transizione dal compartimento staminaleal transit amplifying
Caderine espresse nei cheratinociti
E -P- caderine: molecole di adesione che mediano le adesioni intercellulari calcio-dipendente
L’alterazione dell’espressione di tali molecole comporta una diminuzione della proliferazione dei cheratinociti ed un incremento del differenziamento terminale
Le molecole di adesione rappresentano una importante componente della nicchia della cellula staminale
Prelievo di cute per la coltivazione dei cheratinociti
E’ praticamente simile ad una biopsia cutanea. E’ necessario inviare al laboratorio un piccolo frammento di cute a tutto spessore del paziente (2 cm x 1 cm) prelevato da un’area sana, possibilmente nascosta (regione retroauricolare, regione inguinale)
I cheratinociti coltivati saranno pronti dopo un tempo medio di circa tre settimane.
Tecnica di coltivazione dei cheratinociti su fibrina
La fibrina non induce variazione clonale e perdita di cellule staminaliepidermiche
La velocità di crescita ed il potenziale di proliferazione non sono alterati dal nuovo sistema culturale
L’attecchimento dei cheratinociti nei siti di innesto è alta, riproducibile e permanente
La fibrina riduce significativamente i costi delle colture autogene ed elimina i problemi relativi al maneggiamento e trasporto
I cheratinociti coltivati in vitro generano foglietti coesivi di epitelio stratificato che mantiene le caratteristiche dell’epidermide
Colture di cheratinociti autologhi sono ampiamente utilizzate per il trattamento di estese aree ustionate e per la rigenerazione epidermica
LIMITI: infezioni, preparazione del sito di innesto (dermoabrasione,escarectomia o necrectomia, escarotomia)
- fibrina + fibrina
Trattamento di pazienti con estese ustioni
Transplantation, 1999, 68(6):868-879
Ustioni sul 45-50% dellasuperfice corporea
Preparazione del sito di innesto
Escarectomia medianteescissione tangenziale del tessuto
Rigenerazione epidermicacompleta e stabile
Pancreas
Stem cells pancreatiche
-I progenitori pancreatici svolgono un ruolo maggiore durante lo sviluppo embrionale
-Non ci sono evidenze che dimostrano in maniera definitiva la presenza di progenitori pancreatici o di stem cells nell’organismo adulto: sembra che il meccanismo di regolazione delle cellule beta sia dovuto ad un self-duplication piuttosto che ad un differenziamento delle stem cells
-Sembra plausibile che i progenitori intervengano in determinati momenti di stress contribuendo al mantenimento dell’equilibrio tissutale: “facultative progenitors”
Stem cells pancreatiche
-Localizzazione: dotto pancreatico
-La replicazione delle cellule ( incorporazione BrdU) del dotto incrementa in seguito a diversi insulti che provocano un danno tissutale
-Il destino di queste cellule ed il loro contributo al pancreas esocrino ed endocrino resta ancora da dimostrare
Stem cells pancreatiche
-Osservazione: cellule Beta isolate nel tessuto esocrino
-Ipotesi: cellule presenti negli acini possono transdifferenziare in cellule endocrine
-Il destino di queste cellule resta ancora da dimostrare
Stem cells pancreatiche
-Alcuni studiosi suggeriscono l’esistenza di progenitori, localizzati nelle isole pancreatiche, capaci di proliferare e differenziare in cellule beta
-Espressione nelle isole di putativi stem- progenitor cells markers
Markers putativi dei progenitori pancreatici
●PDX1●Ormone pancreatico YY●Tirosina idrossilasi●Acido Beta-galattosidasi●NGN3●Nestina ?●Citocheratine
RT-PCR per i markersdei precursori neuronalie pancreatici
Immunostaining: co-espressione di nestina e PDX-1
Le colonie PMP generano tutte le linee cellulari neuronali
astrociti oligodendrociti
neuroni
Le colonie PMP generano cellule Beta pancreatiche
Le colonie PMP generano isole endocrine e cellule esocrine
Isole endocrine Acini pancreatici
Cellule pancreatiche stellari
Liver Stem Cells and Prospects for Liver Reconstitution by Transplanted Cells
HEPATOLOGY, February 2006
-Ci sono diverse evidenze sulla presenza di stem cells-progenitori nel fegato fetale
-L’esistenza di tali cellule nel tessuto adulto rimane ancora da stabilire
-Dove risiedono?
Liver stem cells
The liver stem cells niche
Migliore candidato per la nicchia delle stem cells del fegato: canale di Hering
Oval cells-Popolazione eterogenea di cellule che proliferano sotto condizioni fisiopatologiche.
-In questa popolazione sono presenti cellule che esprimono uno o più marcatori ematopoietici staminali: c-kit, CD34, Sca-1, Thy-1.Probabile origine da HSC?
-Le cellule ovali “attivate” esprimono: markers specifici delle cellule epiteliali biliari (CK-7, 8, 18, 19, OV-6)markers degli epatoblasti fetali immaturi (AFP, GGT, piruvato chinasi)
-Le cellule ovali “attivate” sono in stretto contatto con le cellule stellate del fegato le quali secernano fattori di crescita necessari per la loro crescita e proliferazione
Cellule staminali epatiche durante lo sviluppo embrionale
-ED 8: le cellule staminali dell’endoderma iniziano a proliferare e differenziare-ED 8,5-9,5: specificità verso la linea epiteliale epatica; richiesta di segnali mesodermici (fibroblast growth factor) e mesenchimali (bone morphogenetic protein)-ED 11-15: rapida espansione degli epatoblasti-ED 16: fase di “commitment”: divergenza degli epatoblasti in duediverse linee cellulari. Il differenziamento in epatociti è regolato da HGF (hepatocyte growth factor) e da OSM (oncostatina M) laddove il differenziamento in colangiociti è regolato da notch