As células-tronco prematuramente envelhecidas ou sobrecarregadas são um fator significativo nas doenças pulmonares crônicas? As descobertas de um estudo recém-lançado na STEM CELLS Translational Medicine (SCTM ) dizem que é provável que sim.
O estudo determinou que lesões repetidas no tecido epitelial das vias aéreas causam "envelhecimento biológico" das células-tronco ali localizadas. "Este envelhecimento prematuro das células-tronco traqueobrônquicas (TSCs), por sua vez, pode contribuir para a doença pulmonar crônica", explicou Susan D. Reynolds, Ph.D., do Hospital Infantil Nationwide em Columbus, Ohio, e co-investigador principal do novo estudar junto com Moumita Ghosh, Ph.D., Escola de Medicina da Universidade do Colorado, Anschutz Medical Campus.
Os tecidos epiteliais são encontrados em todo o corpo. Suas funções incluem proteção, secreção, absorção, excreção, filtração, difusão e recepção sensorial. Estudos anteriores indicaram que a capacidade do epitélio de se auto-renovar e diferenciar diminui com o tempo e que essas mudanças diminuem a capacidade regenerativa. Essa perda de função pode fazer com que a célula-tronco específica do tecido e seu tecido doméstico sejam biologicamente mais velhos do que sua idade cronológica. (A idade cronológica é o número de anos desde o nascimento, enquanto a idade biológica é responsável por fatores externos que modificam a função.)
Estudos anteriores também demonstraram que a idade biológica das células pulmonares é maior do que sua idade cronológica em pelo menos duas doenças pulmonares crônicas, fibrose pulmonar idiopática (FPI) e doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC). "Esses trabalhos identificaram o envelhecimento acelerado como um novo processo de doença pulmonar; no entanto, usar essas informações para desenvolver novas terapias para tratar os pacientes requer uma melhor compreensão do envelhecimento cronológico e dos fatores que aumentam a idade biológica", disse o Dr. Reynolds. Esse era um objetivo deste último trabalho.
O envelhecimento biológico está associado ao encurtamento dos telômeros. Os telômeros, encontrados nas extremidades dos cromossomos, evitam a perda de informações genéticas durante a replicação do DNA. Eles encurtam à medida que as células se dividem em resposta à renovação celular normal ou morte celular induzida por lesão.
Em um estudo anterior, os drs. Reynolds, Ghosh e sua equipe desafiaram a ideia de que o TSC mantém sua função ao longo da vida de um indivíduo. Em vez disso, eles sugeriram que a proliferação repetida de TSCs os fez envelhecer biologicamente e perder capacidade funcional – uma teoria apoiada pelas descobertas de seu estudo.
Em nosso último estudo, refinamos esse conceito, mostrando que a lesão ativou apenas uma fração da população de TSC de camundongos e sugeriu que esse processo conservou o potencial mitótico da subpopulação inativa. "
Susan D. Reynolds, Ph.D., Hospital Infantil Nationwide
Depois de expor camundongos ao naftaleno – um hidrocarboneto aromático comumente usado em naftalina e fabricação – eles usaram marcação de cromatina e citometria de fluxo para determinar que essa lesão ativou um subconjunto de TSC, que continuou a proliferar depois que o epitélio foi reparado. Uma segunda exposição ao naftaleno acelerou a proliferação de TSC.
Quando os pesquisadores analisaram por que isso estava acontecendo, eles descobriram que uma nova coorte de TSCs havia sido ativada e era responsável pela regeneração epitelial. Assim, eles concluíram que a ativação parcial do pool de TSC conservou o potencial mitótico do TSC remanescente.
A análise do TSC de camundongo também demonstrou que a maioria dos TSC ativados (96 por cento) não se auto-renovaram, mas, em vez disso, produziram células basais em potencial unitário – o descendente final do TSC – e, portanto, foram perdidas do pool de TSC.
Em resumo, o Dr. Ghosh observou: "Esses estudos em camundongos indicam que a lesão causa ativação seletiva do pool de TSC e que os TSCs ativados estão predispostos a uma proliferação posterior. Também demonstrou que o estado ativado dos TSCs leva à diferenciação terminal."
Em seguida, a equipe analisou o comprimento dos telômeros em TSCs humanos usando células brônquicas e nasais doadas por pessoas com uma doença rara de envelhecimento precoce chamada Disqueratose Congênita (DC), causada por mutações nos telômeros. Como controle, eles também estudaram os TSCs doados por pessoas saudáveis ​​sem a doença.
Assim como com os camundongos, parecia que a proliferação repetida em humanos levou à diferenciação terminal de TSC e um pool de TSC esgotado também. "A frequência de TSC foi significativamente diminuída em pacientes com CD em relação aos controles não-CD, TSC de longa duração não foram detectados em pacientes com CD e TSC de pacientes com CD tinham telômeros curtos", acrescentou o Dr. Reynolds.
"Coletivamente, esses dados dos estudos de TSC em camundongos e humanos indicam que muitos ciclos de lesão / reparo diminuem o potencial reparativo do epitélio e que a magnitude dessa diminuição depende do número de TSCs ativados por cada lesão. Esses estudos identificam o envelhecimento biológico de TSC como um processo que pode impulsionar o desenvolvimento de doenças pulmonares crônicas ", concluíram os pesquisadores.
"Esta última pesquisa adiciona mais conhecimento científico ao que sabemos sobre como a doença pulmonar crônica se desenvolve", disse Anthony Atala, MD, Editor-Chefe do STEM CELLS Translational Medicine e Diretor do Wake Forest Institute for Regenerative Medicine. "Uma melhor compreensão do envelhecimento biológico das células-tronco pode, algum dia, levar a novos tratamentos e terapias."