Célula basal

En la epidermis, las células basales funcionan como células madre unipotentes. ^{[ 5 ]} Ubicadas en la capa más baja de la epidermis , el estrato basal , las células basales se dividen continuamente para reponer las células escamosas que componen la superficie de la piel. ^{[ 6 ]} Cada vez que una célula basal se divide, crea dos células hijas, una es una célula basal idéntica y la otra es una nueva célula somática que experimenta diferenciación terminal . Estas células son empujadas gradualmente a través de las capas de la epidermis por la proliferación constante de más células nuevas, diferenciándose y aplanándose gradualmente a medida que ascienden. Esto finalmente da como resultado células escamosas funcionales en la capa más externa de la epidermis, las más abundantes de las cuales se llaman queratinocitos .

La división continua de las células basales epidérmicas conduce a una renovación completa de la epidermis cada 40-56 días en humanos y cada 8-10 días en ratones. ^{[ 7 ]}

Este proceso de proliferación y diferenciación está regulado por múltiples factores genéticos y ambientales, incluyendo un gradiente de calcio, vitaminas A y D, factor de crecimiento epidérmico (EGF), factor de transcripción p63 y factor de crecimiento transformante alfa (TGF-α). ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

Los errores en los mecanismos reguladores de las células basales epidérmicas pueden causar diversas afecciones agudas y crónicas, como la psoriasis y el carcinoma basocelular , que es el tipo más común de cáncer de piel y representa el 80 % de todos los casos. ^{[ 12 ] [ 13 ]} Debido a la importancia estructural de la epidermis, los defectos en la proliferación y diferenciación de las células basales también pueden contribuir a deformidades como el labio leporino y el síndrome de Gorlin . ^{[ 14 ] [ 15 ]}

En el tracto respiratorio , las células basales funcionan como células madre multipotentes, capaces de regenerar todos los tipos de células epiteliales, incluidas las células secretoras, ciliadas e intermedias. Se localizan en la capa mucosa del epitelio respiratorio y, por lo general, permanecen inactivas. Sin embargo, cuando una célula epitelial funcional se daña, una célula basal se activa para diferenciarse en el tipo celular apropiado y reemplazar la célula dañada. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

Además de funcionar como células madre, existen nuevas evidencias que sugieren que las células basales indiferenciadas también contribuyen a las funciones inmunitarias del epitelio respiratorio mediante la secreción de ARNasa. Esta función ayuda a preservar las capacidades inmunitarias del epitelio respiratorio incluso cuando está dañado y en proceso de reparación. ^{[ 18 ]}

En el epitelio respiratorio, existe una capa de células intermedias entre las células basales y las diferenciadas. Estas células intermedias se encuentran en un estado transitorio. Han iniciado el proceso de diferenciación, pero aún no están completamente diferenciadas y, por lo tanto, pueden diferenciarse según sea necesario, aunque tienen una capacidad proliferativa limitada. Desempeñan un papel importante para asegurar que el epitelio pueda repararse rápidamente en respuesta a un daño. ^{[ 19 ]}

El proceso de diferenciación de las células basales respiratorias está regulado por múltiples factores, incluidos factores de transcripción como FOXJ1 , FOXA3 , Sox2 y p53 , proteínas como LEF-1 e interleucinas IL-1α e IL-33 , así como otras citocinas . ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]} Sin embargo, el control primario de la diferenciación de las células respiratorias basales es la vía de señalización Notch , que es el principal determinante de en qué se diferencia la célula basal. ^{[ 23 ]} Los altos niveles de actividad de NOTCH conducen a la diferenciación en una célula secretora, mientras que los bajos niveles conducen a la diferenciación en una célula ciliada.

El tracto gastrointestinal está compuesto por el esófago, el estómago, el intestino delgado y el intestino grueso, y cada capa está revestida por un epitelio distinto pero similar que contiene células basales. Si bien la función general de estas células basales es similar en todo el tracto, los mecanismos, funciones y productos específicos de estas células pueden variar según la capa en la que se encuentren. Por ejemplo, aunque las células basales tanto del esófago como del estómago funcionan como células progenitoras multipotentes, son fundamentalmente diferentes porque las células basales esofágicas forman parte de un epitelio escamoso estratificado , mientras que las células basales gástricas forman parte de un epitelio cilíndrico simple . Funcionalmente, esto significa que, dado que un epitelio simple tiene solo una capa de células de espesor, las células diferenciadas deben difundirse a lo largo del plano de la membrana basal en lugar de hacerlo verticalmente a través del resto del epitelio. Además, los productos reales de estas células varían sustancialmente, ya que las células basales esofágicas producen principalmente células epiteliales escamosas, que funcionan como una barrera física pasiva entre la luz del esófago y los tejidos subyacentes, mientras que las células basales gástricas se diferencian en una variedad de células secretoras y absorbentes que proporcionan las funciones principales del estómago, incluidas las células absorbentes, las células principales y las células parietales. ^{[ 24 ]}

En el estómago, las células basales generalmente se ubican en la región del istmo, o cerca de la parte superior, de las glándulas gástricas , una ubicación que les permite diferenciarse fácilmente dentro de la glándula y luego difundirse bidireccionalmente a medida que se diferencian, yendo ya sea a la fosa gástrica superior o a la base de la glándula gástrica para reponer las células dañadas. Debido al ambiente hostil creado por el interior ácido del estómago, las células basales se propagan continuamente, dependiendo de una variedad de vías y moléculas de señalización para comunicar qué tipo de células han sido dañadas y necesitan ser reemplazadas. Estos reguladores de la proliferación y diferenciación incluyen la proteína Sox9 , las vías de señalización Wnt y Notch , BMP 2, 4 y 7 (que pueden funcionar como supresores de tumores) y EGF. ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]} Estos procesos existen en un estado delicado, y cualquier error o interrupción en estas vías puede causar una variedad de dolencias. Por ejemplo, una infección por Helicobacter pylori puede causar una sobreexpresión de EGF que conduce a una diferenciación excesiva de las células basales en células de gastrina , lo que a su vez puede conducir a gastritis atrófica , un precursor bien estudiado del cáncer gástrico. ^{[ 29 ]} Además, si los genes que codifican para Jag1 o Jag2 están mutados o eliminados, esto puede causar una interrupción de la vía de señalización Notch crítica, lo que a su vez puede causar un crecimiento y diferenciación incontrolados y desregulados que conducen a la tumorigénesis. ^{[ 30 ]}

Al igual que las células basales gástricas, las células basales intestinales se propagan continuamente. De hecho, debido al papel vital que desempeña el intestino delgado en la absorción de nutrientes, las células basales del intestino delgado presentan la tasa de recambio más alta de todas las células del cuerpo, creando un epitelio completamente nuevo aproximadamente cada 5-7 días. ^{[ 31 ] [ 32 ]} Dentro de los intestinos, las células basales se localizan en la base de las invaginaciones intestinales conocidas como criptas , donde son nutridas y protegidas por las células de Paneth y el microambiente circundante. Estas células basales funcionan entonces como progenitoras multipotentes, capaces de diferenciarse en seis tipos celulares distintos, regulados por mecanismos muy similares a los observados en otras células basales gastrointestinales. ^{[ 33 ]} A medida que las células se diferencian, migran desde la cripta hacia la luz, hasta que finalmente mueren y se liberan en la luz intestinal, para luego ser reemplazadas pronto por una nueva célula.