Enfermedades comunes como la indigestión y la acidez de estómago, así como las úlceras pépticas, la gastritis autoinmune y el cáncer de estómago y esófago tienen algo en común. – Implican alteraciones de la actividad normal de las células parietales (PC) del estómago, las únicas células del cuerpo que producen ácido. A pesar de su importancia médica, se sabe poco sobre las vías moleculares y genéticas que dirigen la generación y maduración de las PC a partir de células madre.
Con el objetivo de obtener nuevos conocimientos sobre la generación de PC, investigadores de la Facultad de Medicina de Baylor e instituciones colaboradoras identificaron los genes que expresaban preferentemente las PC emergentes para guiar su desarrollo. Descubrieron un «programa de entrenamiento» que impulsa el desarrollo de PC a partir de células madre y su posterior maduración hasta convertirlas en células secretoras de ácido activas. Publicado en Célula madre celularlos hallazgos pueden conducir a nuevas estrategias para regular la función de la PC en diferentes entornos de enfermedades.
«Las PC secretan ácido clorhídrico, que genera un ambiente fuertemente ácido en el estómago con efectos beneficiosos, como matar bacterias en alimentos contaminados, facilitar la digestión de los alimentos y promover la absorción de minerales como fosfato, calcio y hierro. Pero el ácido también puede ser peligroso, causando condiciones que van desde reflujo hasta úlceras pépticas y hemorragias gástricas que pueden poner en peligro la vida», afirmó el autor correspondiente, el Dr. Jason Mills, profesor de medicina y gastroenterología de Herman Brown y codirector del Centro de Enfermedades Digestivas (DDC) del Centro Médico de Texas en Baylor.
Estudiar cómo se generan estas células puede ayudar a los científicos a comprender las condiciones en las que el estómago deja de producir PC, lo que da como resultado un estómago libre de ácido que promueve el cáncer gástrico. O lo contrario, condiciones en las que el estómago produce demasiadas PC y demasiado ácido.
«Nuestro primer paso fue generar suficientes PC para estudiar su desarrollo y maduración», dijo la coprimera autora del estudio, la Dra. Mahliyah Adkins-Threats, estudiante de posgrado en el laboratorio de Mills mientras trabajaba en este proyecto. «Las PC tienen una vida útil larga (alrededor de dos meses), por lo que necesitábamos un sistema que nos permitiera caracterizar el proceso de diferenciación de las PC en un tiempo más corto».
Los investigadores trabajaron con un modelo de ratón en el que eliminaron las PC existentes. «Esto desencadenó la producción de nuevas células en las que pudimos captar un primer vistazo a los pasos moleculares y morfológicos involucrados cuando las células en el epitelio gástrico se comprometen a convertirse en PC y luego madurar», dijo Adkins-Threats.
Utilizando la secuenciación de ARN unicelular, una técnica para identificar los genes expresados por una célula, el equipo identificó qué genes activaban o desactivaban las células a medida que se convertían en PC más maduras.
Los investigadores descubrieron que de todos los genes expresados por las células, había uno, el receptor gamma relacionado con el estrógeno (ERRγ), un gen implicado en la regulación del metabolismo celular, que se expresaba tanto en células parietales muy jóvenes como en células parietales completamente funcionales. ERRγ fue suficiente para que las células se convirtieran en PC.
«Las células PC progenitoras que estaban comprometidas a expresar ERRγ estaban destinadas a convertirse eventualmente en PC maduras», dijo Mills, miembro y codirector asociado de educación sobre el cáncer en el Centro Integral del Cáncer Dan L Duncan. «Nuestros hallazgos indican que ERRγ es responsable de regular la diferenciación y maduración de estas PC secretoras de ácido».
«Es importante destacar que cuando eliminamos el Esrrg gen en el epitelio gástrico, secciones gástricas enteras carecían por completo de células del linaje PC, lo que indica que este gen no sólo es suficiente sino que también es necesario para que las células madre se comprometan con el linaje PC», dijo Adkins-Threats. «Vemos a ERRγ como el ‘entrenador’ de estas células madre jóvenes. ; es el único gen que orquesta la dinámica de las vías metabólicas que dan forma a las células madre para convertirlas en PC completamente maduras».
El coprimer autor Sumimasa Arimura, Yang-Zhe Huang, Margarita Divenko, Sarah To, Heather Mao, Yongji Zeng, Jenie Y. Hwang, Joseph R. Burclaff y Shilpa Jain también contribuyeron a este trabajo. Los autores están afiliados a una de las siguientes instituciones: Baylor College of Medicine, Washington University atSt. Louis, la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, la Universidad Estatal de Carolina del Norte, la Universidad de Salud de Texas en San Antonio y el Centro Médico del Hospital Infantil de Cincinnati.
Este estudio fue apoyado por las siguientes subvenciones: Programa de becas de investigación para graduados de la Fundación Nacional de Ciencias DGE-2139839/1745038, así como múltiples subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud, incluidas: T32 DK077653, T32 GM007067, una subvención piloto del programa financiado por NIDDK. DDC (P30 DK56338), NIDDK R01 DK094989 y DK110406 y NCI R01 CA239645.