Celulele „vomită” deșeurile printr-un mecanism ascuns de vindecare care ar putea alimenta și cancerul

Un nou studiu realizat de WashU Medicine identifică o modalitate până acum necunoscută prin care celulele elimină deșeurile într-un proces care le ajută să revină la o stare similară cu cea a celulelor stem pentru a favoriza vindecarea după leziuni. Aici, trei celule stomacale de șoarece (numerotate) sunt prezentate eliminând resturile celulare prin cavități (albe) care se formează în membranele lor. Cercetătorii au numit noul proces de eliminare „cathartocytosis”, combinând rădăcinile grecești care înseamnă curățarea celulară, arată Science Daily.

Procesul de purificare recent descoperit în celulele gastrice sugerează modul în care recuperarea după leziuni poate merge prost

Când sunt rănite, celulele au răspunsuri bine reglate pentru a promova vindecarea. Acestea includ un proces de autodistrugere studiat îndelung, care curăță celulele moarte și deteriorate, precum și un fenomen identificat mai recent, care ajută celulele mai vechi să revină la ceea ce pare a fi o stare mai tânără, pentru a ajuta la regenerarea țesutului sănătos, scrie Science Daily.

Acum, un nou studiu efectuat pe șoareci, condus de cercetătorii de la Facultatea de Medicină a Universității Washington din St. Louis și de la Colegiul de Medicină Baylor, dezvăluie un proces de purificare celulară necunoscut până acum, care poate ajuta celulele rănite să revină mai rapid la o stare similară cu cea a celulelor stem. Cercetătorii au numit această reacție nou descoperită „catartocitoză”, preluând din rădăcinile grecești ale cuvintelor care înseamnă curățarea celulară.

După o leziune, rolul celulei este de a repara acea leziune

Publicat online în revista Cell Reports, studiul a utilizat un model de șoarece cu leziuni stomacale pentru a oferi noi informații despre modul în care celulele se vindecă sau nu se vindecă în răspuns la leziuni, cum ar fi cele cauzate de o infecție sau o boală inflamatorie.

„După o leziune, rolul celulei este de a repara acea leziune. Dar mecanismul celular matur al celulei pentru a-și îndeplini funcția normală stă în cale”, a spus primul autor, Jeffrey W. Brown, MD, PhD, profesor asistent de medicină în cadrul Diviziei de Gastroenterologie la WashU Medicine. „Deci, această curățare celulară este o modalitate rapidă de a scăpa de acel mecanism, astfel încât să poată deveni rapid o celulă mică, primitivă, capabilă să prolifereze și să repare leziunea. Am identificat acest proces în tractul gastro-intestinal, dar bănuim că este relevant și în alte țesuturi.”

Eliminarea deșeurilor

Brown a comparat procesul cu „voma” sau eliminarea deșeurilor, care, în esență, adaugă o scurtătură, ajutând celula să se descongestioneze și să se concentreze pe regenerarea țesuturilor sănătoase mai repede decât ar fi capabilă dacă ar putea efectua doar o degradare graduală și controlată a deșeurilor.

Ca în cazul multor scurtături, și aceasta are potențiale dezavantaje: potrivit cercetătorilor, catartocitoza este rapidă, dar dezordonată, ceea ce poate ajuta la înțelegerea modului în care răspunsurile la leziuni pot merge prost, în special în cazul leziunilor cronice. De exemplu, cathartocitoza continuă ca răspuns la o infecție este un semn de inflamație cronică și de deteriorare celulară recurentă, care constituie un teren propice pentru cancer. De fapt, dezordinea purulentă a deșeurilor celulare ejectate care rezultă din toată această cathartocitoză poate fi, de asemenea, o modalitate de a identifica sau urmări cancerul, potrivit cercetătorilor.

Un proces celular nou

Cercetătorii au identificat catartocitoza în cadrul unui important răspuns regenerativ la leziuni numit paligenoză, care a fost descris pentru prima dată în 2018 de autorul principal al studiului actual, Jason C. Mills, MD, PhD. Acum la Baylor College of Medicine, Mills a început această lucrare în timp ce era membru al facultății în Divizia de Gastroenterologie la WashU Medicine, iar Brown era cercetător postdoctoral în laboratorul său.

În paligenoză, celulele lezate se îndepărtează de rolurile lor normale și suferă un proces de reprogramare către o stare imatură, comportându-se ca niște celule stem care se divid rapid, așa cum se întâmplă în timpul dezvoltării. Inițial, cercetătorii au presupus că dezorganizarea mașinăriei celulare în pregătirea pentru această reprogramare are loc în întregime în interiorul compartimentelor celulare numite lizozomi, unde deșeurile sunt digerate într-un proces lent și controlat.

De la început, însă, cercetătorii au observat resturi în afara celulelor. Inițial, au considerat acest lucru neimportant, dar cu cât vedeau mai multe deșeuri externe în studiile lor timpurii, cu atât Brown începea să bănuiască că se întâmpla ceva deliberat. El a utilizat un model de leziune a stomacului la șoareci care a declanșat reprogramarea celulelor mature într-o stare de celule stem, făcând evident că răspunsul de „vomitare” – care se producea acum simultan în toate celulele stomacului – era o caracteristică a paligenozei, nu o eroare. Cu alte cuvinte, procesul de vomitare nu era doar o scurgere accidentală ici și colo, ci un mod standard, recent identificat, în care celulele se comportau ca răspuns la leziuni.

Deși au descoperit că cathartocitoza are loc în timpul paligenozei, cercetătorii au afirmat că celulele ar putea utiliza cathartocitoza pentru a elimina deșeurile în alte situații mai îngrijorătoare, cum ar fi conferirea celulelor mature capacitatea de a începe să se comporte ca celulele canceroase.

Dezavantajul reducerii dimensiunilor

Deși procesul de catartocitoză recent descoperit poate ajuta celulele rănite să treacă prin paligenoză și să regenereze țesutul sănătos mai rapid, compromisul vine sub forma unor produse reziduale suplimentare care ar putea alimenta stările inflamatorii, făcând leziunile cronice mai greu de rezolvat și corelându-se cu un risc crescut de dezvoltare a cancerului.

„În aceste celule gastrice, paligenoza – revenirea la starea de celule stem pentru vindecare – este un proces riscant, mai ales acum că am identificat reducerea riscantă a catartocitozei în cadrul acesteia”, a spus Mills. „Aceste celule din stomac au o durată de viață lungă, iar celulele îmbătrânite dobândesc mutații. Dacă multe celule mutante mai vechi revin la starea de celule stem în efortul de a repara o leziune – iar leziunile alimentează adesea inflamația, cum ar fi în timpul unei infecții – există un risc crescut de a dobândi, perpetua și extinde mutații dăunătoare care duc la cancer pe măsură ce aceste celule stem se multiplică.”

Sunt necesare mai multe cercetări, dar autorii suspectează că catartocitoza ar putea juca un rol în perpetuarea leziunilor și inflamației în infecțiile cu Helicobacter pylori din intestin. H. pylori este un tip de bacterie cunoscută pentru infectarea și deteriorarea stomacului, provocând ulcere și crescând riscul de cancer de stomac.

Descoperirile ar putea indica, de asemenea, noi strategii de tratament pentru cancerul de stomac și, poate, pentru alte tipuri de cancer gastro-intestinal. Brown și colaboratorul WashU Medicine, Koushik K. Das, MD, profesor asociat de medicină, au dezvoltat un anticorp care se leagă de părți ale deșeurilor celulare eliminate în timpul catartocitozei, oferind o modalitate de a detecta când se poate produce acest proces, în special în cantități mari. În acest fel, catartocitoza ar putea fi utilizată ca marker al stărilor precanceroase, ceea ce ar permite detectarea și tratarea precoce.

„Dacă am înțelege mai bine acest proces, am putea dezvolta modalități de a stimula răspunsul de vindecare și, poate, în contextul leziunilor cronice, de a bloca celulele deteriorate care suferă catartocitoză cronică să contribuie la formarea cancerului”, a spus Brown.