Cellule staminali da Epidermide,
Pancreas, Fegato
PELLE
organo più esteso del corpo, promettente riserva locale
di diverse popolazioni di cellule staminali adulte,
incluse cellule staminali “committed” e popolazioni
staminali pluripotenti.
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.
Lo strato basale contiene due tipi di cheratinociti :
Stem cells: indifferenziate, slowly-cycling, ampia capacità di
proliferazione.
Transit amplifying cell (TA): replicazione rapida, limitato
potenziale proliferativo.
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
a2b1 (collagen receptor)
a3b1 (laminin receptor)
a5b1 (fibronectin receptor)
a6b4 (laminin receptor)
avb5 (vitronectin receptor)
Le stem cells esprimono alti livelli delle b1 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 differenziamento
terminale regolando la transizione dal compartimento staminale
al 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 staminali
epidermiche
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
Ustioni sul 45-50% della
superfice corporea
Preparazione del sito di
innesto
Escarectomia mediante
escissione tangenziale
del tessuto
Rigenerazione
epidermica
completa e stabile
Transplantation, 1999, 68(6):868-879
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 selfduplication 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 markers
dei precursori neuronali
e pancreatici
Immunostaining: co-espressione di nestina
e PDX-1
Le colonie PMP generano tutte le linee cellulari neuronali
neuroni
astrociti
oligodendrociti
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
Liver stem cells
-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?
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 due
diverse 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
