Células madre: somos lo que comemos  

Una investigación con células madre de Friburgo muestra cómo un producto de desecho de vitamina A regula las funciones celulares en la formación de la sangre

10 de noviembre de 2021

Las células madre sanguíneas que residen en la médula ósea aseguran que nuestro sistema sanguíneo reciba suministro de células sanguíneas frescas, especialmente en situaciones de emergencia como infecciones o inflamación. Fuera de estas situaciones de emergencia, las células madre sanguíneas permanecen en un estado de latencia para proteger su potencial único. El laboratorio de Nina Cabezas-Wallscheid en el Instituto Max Planck de Inmunobiología y Epigenética en Friburgo está investigando las complejas redes reguladoras que preservan estas capacidades excepcionales. El equipo reveló cómo un metabolito único producido a partir de la vitamina A, anteriormente considerado un subproducto basura, regula la función de las células madre sanguíneas.

Las células madre sanguíneas, también conocidas como células madre hematopoyéticas (HSC), son un tipo de célula fascinante, que forma la base de nuestro sistema hematopoyético. Residiendo principalmente en la médula ósea, son las únicas células que son capaces de reponer a largo plazo todo el sistema sanguíneo. Cada vez que estas células se activan y se dividen, pierden potencia y posiblemente pueden adquirir mutaciones que podrían resultar en una transformación leucémica. Por esta razón, suelen permanecer en un estado de inescencia muy profunda en el que no se dividen y tienen una demanda de energía muy baja. Sin embargo, en situaciones de emergencia como infecciones virales o pérdida severa de sangre, generan todo tipo de células sanguíneas, incluidas las células del sistema inmunitario como los leucocitos.

Las células madre hematopoyéticas (HSC) se encuentran en la parte superior de la jerarquía hematopoyética y están inactivas. Diferentes estímulos de estrés, por ejemplo infecciones, pueden activar este tipo de célula rara. Para mantener su función, las HSC dependen de señales bioquímicas como la vitamina A / ácido retinoide (AR). Las HSC se basan en Cyp26b1, una enzima convencionalmente considerada para limitar los efectos de la AR en la célula. En contraste con la visión tradicional, Cyp26b1 es indispensable para la producción del metabolito activo 4-oxo-RA. Además, el receptor beta de AR (Rarb) es necesario para la transmisión completa de la señalización mediada por 4-oxo-RA para mantener las células madre. Aumentar imagen
Las células madre hematopoyéticas (HSC) se encuentran en la parte superior de la jerarquía hematopoyética y están inactivas. Diferentes estímulos de estrés, por ejemplo infecciones, pueden activar este tipo de célula rara. Para mantener su función, las HSC dependen de señales bioquímicas como la vitamina A / ácido retinoide (AR). Las HSC se basan en Cyp26b1, una enzima convencionalmente considerada para limitar los efectos de la AR en la célula. En contraste con la visión tradicional, Cyp26b1 es indispensable para la producción del metabolito activo 4-oxo-RA. Además, el receptor beta de AR (Rarb) es necesario para la transmisión completa de la señalización mediada por 4-oxo-RA para mantener las células madre.
[menos]

Nina Cabezas-Wallscheid y su equipo en el Instituto Max Planck de Inmunobiología y Epigenética están interesados en el destino de las HSC. Su objetivo es comprender cómo se regulan y mantienen las diferentes funciones fundamentales de las células madre. "Un enfoque que sigue nuestro laboratorio es analizar el metabolismo de este tipo de célula rara. Durante los últimos años, se ha vuelto cada vez más evidente que los productos intermedios y finales de los procesos metabólicos desempeñan un papel activo en la regulación del destino celular", dice Nina Cabezas-Wallscheid.

El metabolismo celular convierte a los nutrientes en energía y biomoléculas esenciales que son clave para regular las funciones celulares y, en consecuencia, el destino celular. Las diferentes firmas metabólicas permiten que las células, incluidas las células madre, cumplan sus funciones en diferentes microambientes. Se ha demostrado que las vitaminas en particular regulan la función de HSC. "Las vitaminas pueden actuar como cofactores de enzimas que regulan la actividad del ADN. Otros estudios han demostrado que las vitaminas suprimen la leucemogénesis al cambiar el estado de metilación del ADN en las HSC", dice Katharina Schönberger, coautora del estudio. Pero trabajar con estos metabolitos pequeños y a menudo transitorios en las HSC es extremadamente difícil. "La baja frecuencia de células madre sanguíneas, solo unos pocos miles por organismo, conduce a desafíos técnicos. Hemos puesto mucho esfuerzo en establecer protocolos e integrar datos ómicos de bajo consumo de última generación para una investigación exhaustiva de la interacción entre el metabolismo de las células madre, la transcripción y la epigenética", dice la coautora Nadine Obier del laboratorio Cabezas-Wallscheid.

El metabolito "basura" de la vitamina A regula la función de HSC

Uno de los centros metabólicos más altamente enriquecidos observados por el equipo fue el metabolismo de la vitamina A / ácido retinoico (AR). Es importante destacar que la deficiencia humana de vitamina A está asociada con la inmunodeficiencia y es prevalente entre los niños de los países en desarrollo. Las terapias actuales se basan en la suplementación con vitamina A y son efectivas en solo alrededor del 20 por ciento de los casos. Curiosamente, el grupo encontró que mantener a los ratones en una dieta libre de vitamina A condujo a una profunda pérdida de HSC y su identidad metabólica. Para comprender mejor el mecanismo de señalización de la vitamina A en las HSC, el equipo realizó extensos estudios knockout funcionales in vitro e in vivo. Como resultado, el equipo descubrió un eje de señalización de RA no clásico que regula la función HSC. Mostraron que las HSC se basan en una enzima llamada Cyp26b1, que convencionalmente se cree que limita los efectos de la AR en las células al catalizar la conversión de at-AR bioactiva a 4-oxo-RA.

En contraste con la visión tradicional, demostraron que Cyp26b1 es indispensable para la producción del metabolito activo 4-oxo-RA, que transmite principalmente señales a través del receptor beta de AR (Rarb). En general, los hallazgos del equipo enfatizan cómo un solo metabolito puede controlar el destino de las células madre al instruir atributos epigenéticos y transcripcionales.

 
loading content
Go to Editor View