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fibroblasto dérmico

Los fibroblastos dérmicos son células de la dermis que se encargan de generar tejido conectivo y permitir la recuperación de la piel tras una lesión. [ 1 ] Mediante orgánulos (e...

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Los fibroblastos dérmicos son células de la dermis que se encargan de generar tejido conectivo y permitir la recuperación de la piel tras una lesión. [ 1 ] Mediante orgánulos (en particular, el retículo endoplasmático rugoso ), los fibroblastos dérmicos generan y mantienen el tejido conectivo que une las distintas capas celulares. [ 2 ] Además, estos fibroblastos dérmicos producen proteínas como la laminina y la fibronectina, que componen la matriz extracelular . Al crear la matriz extracelular entre la dermis y la epidermis, los fibroblastos permiten que las células epiteliales se adhieran a ella , facilitando así la unión de las células epidérmicas para formar la capa superior de la piel.

Progenitores celulares y análogos

Los fibroblastos dérmicos se derivan de células madre mesenquimales dentro del cuerpo. [ 3 ] Al igual que los fibroblastos corneales, la proliferación de fibroblastos dérmicos puede ser estimulada por la presencia del factor de crecimiento de fibroblastos (FGF). [ 3 ] Los fibroblastos no parecen estar completamente diferenciados o especializados. Después de examinar los marcadores CD de las células fibroblásticas, los investigadores de BioMed Central descubrieron que estas células carecen de "marcadores distintivos", lo que confirma que estas células pueden diferenciarse aún más. [ 3 ]

Un ejemplo de diferenciación adicional de los fibroblastos dérmicos es que, tras una lesión, estos pueden dar lugar a miofibroblastos , células fibroblásticas con características de músculo liso. Las células dérmicas se diferencian en miofibroblastos alterando la expresión de su gen de actina (que está silenciado en los fibroblastos dérmicos). [ 4 ] Cuando los fibroblastos dérmicos expresan actina, las células pueden contraerse lentamente. Esta contracción desempeña un papel fundamental en la cicatrización de heridas y la fibrosis . Al cerrar los tejidos, los miofibroblastos diferenciados sellan la piel después de una lesión (previniendo así la infección, pero induciendo la formación de cicatrices). [ 4 ] Los miofibroblastos también pueden derivarse de fuentes no fibroblásticas. Basándose en la evidencia de la expresión de α-SMA en lesiones pulmonares, los miofibroblastos pueden "surgir de novo" directamente de células madre mesenquimales. [ 5 ]

Función y características celulares

A diferencia de otros tipos de fibroblastos, los fibroblastos dérmicos tienen mucha menos probabilidad de transformarse en otros tipos celulares. [ 4 ] Por ejemplo, cuando un fibroblasto dérmico y un fibroblasto corneal se colocan en las mismas concentraciones de factor de crecimiento de fibroblastos, el fibroblasto dérmico no se diferenciará ni se transformará. Como señalan el Dr. J. Lewis y el Dr. A. Johnson, autores de Microbiología de la Célula , "los fibroblastos de la piel son diferentes" y se comportan de manera distinta a otros fibroblastos ante estímulos químicos idénticos. [ 4 ]

Además, los fibroblastos dérmicos tienen menos probabilidades de replicarse tanto en entornos in vivo como in vitro que otros tipos de fibroblastos. Los fibroblastos dérmicos requieren concentraciones mucho más altas del factor de crecimiento de fibroblastos (FGF) para replicarse. [ 4 ]

Los fibroblastos dérmicos son responsables de la formación de la matriz extracelular (MEC), que organiza las células epiteliales escamosas estratificadas de la epidermis en un tejido unificado. Además, los fibroblastos dérmicos crean largas bandas fibrosas de tejido conectivo que anclan la piel a la fascia del cuerpo. Por lo tanto, sin los fibroblastos dérmicos, el órgano más grande y pesado no se adheriría firmemente a la estructura corporal.

Aplicaciones clínicas

Dado que los fibroblastos dérmicos desempeñan un papel fundamental en la cicatrización de heridas, los investigadores están intentando generar fibroblastos dérmicos maduros para reparar quemaduras de segundo y tercer grado. [ 6 ] Cuando el cuerpo sufre una quemadura de tercer grado, la capa dérmica de la piel se destruye por completo debido al calor (y todas las células fibroblastos dentro del sitio de la herida perecen). Sin fibroblastos, el sitio de la herida no puede regenerar la matriz extracelular y las células de la epidermis no pueden proliferar sobre el sitio de la herida. [ 6 ] Por lo tanto, sin fibroblastos dérmicos, la piel no puede recuperarse adecuadamente de la lesión. Sin embargo, al diferenciar células madre mesenquimales de otras regiones del cuerpo e inyectarlas en el sitio de la herida, los científicos pueden restaurar los fibroblastos dérmicos en las regiones quemadas del cuerpo. Al restaurar los fibroblastos en las regiones quemadas, el cuerpo puede restaurar la matriz extracelular dentro del sitio de la herida y recuperarse de la lesión. [ 7 ] Como se señaló, "la dermis lesionada también se repara mediante el reclutamiento y la proliferación de fibroblastos que producen matriz extracelular y factores promotores del crecimiento de queratinocitos". [ 7 ]

De manera similar, el FGF se está insertando en selladores de fibrina para mejorar la reparación y el sellado de tejidos a largo plazo. [ 6 ] Se ha demostrado experimentalmente que el FGF-1 estimula el desarrollo del propio tejido adhesivo del cuerpo y sella eficazmente la herida (deteniendo así la infección y mitigando la formación de cicatrices). [ 6 ] El uso de FGF estimula la actividad de los fibroblastos es un medio más eficaz para sellar el tejido que los selladores de tejido actuales debido a la naturaleza robusta del colágeno que compone el tejido conectivo. Un estudio realizado por investigadores de la Universidad de Alabama examinó las propiedades adhesivas de los adhesivos de tejido de fibrina. Las pruebas encontraron que los adhesivos de fibrina, incluso en su concentración médica prevista (29  mg/mL en el sitio de la herida), tenían una resistencia al corte de solo 17,6 kilopascales. [ 8 ] Además, otro estudio realizado en la Universidad de California determinó que el módulo (la tensión/deformación) de los adhesivos de fibrina era en promedio de 53,56 kPa. [ 9 ] Para unir los tejidos, el cuerpo humano utiliza colágeno y elastina para obtener una resistencia al corte superior. El colágeno tipo I, que incluye hebras de colágeno agrupadas en fibrillas fuertes, tiene una estructura trihelicoidal única que aumenta la integridad estructural de las proteínas. De hecho, un estudio realizado por el Departamento de Medicina del University College London determinó experimentalmente que el colágeno tipo I puro tiene un módulo de 5 GPa a 11,5 GPa. [ 10 ] Por lo tanto, el colágeno tipo I puro tiene una integridad estructural casi un millón de veces mayor que la fibrina. En consecuencia, el colágeno es mucho más difícil de deformar que la fibrina, y las fibras de colágeno crean enlaces mucho más fuertes entre los tejidos que las hebras del polímero de fibrina.

Células madre

Mediante la generación de proteínas adhesivas como la fibronectina, los fibroblastos se utilizan en laboratorios de investigación para ayudar al cultivo de células que normalmente presentan bajas tasas de supervivencia in vitro. Por ejemplo, se han utilizado fibroblastos para aumentar la tasa de supervivencia de células madre humanas que sufren fácilmente apoptosis . Como señalan investigadores del Instituto de Células Madre de Harvard, las células dérmicas "queratinocitos humanos [células madre] podrían propagarse in vitro cuando se cultivan sobre células alimentadoras de fibroblastos". [ 7 ]

Además de mejorar el cultivo y la proliferación de células madre, los fibroblastos dérmicos también pueden convertirse en células madre. Si bien las células dérmicas muestran menor plasticidad que otros tipos de fibroblastos, los investigadores aún pueden transformarlas en células pluripotentes inducidas (CPI). [ 7 ]

Como señalaron investigadores del Instituto de Células Madre de Harvard, obtuvieron fibroblastos de un ratón con anemia falciforme y, utilizando un virus, "reprogramaron estas células para convertirlas en células madre pluripotentes, corrigieron la deficiencia genética mediante recombinación homóloga y redirigieron estas células pluripotentes hacia los linajes hematopoyéticos, trasplantando estas células modificadas genéticamente a ratones irradiados letalmente". [ 7 ] Los animales que recibieron el tratamiento con células madre de fibroblastos mostraron mayores niveles de actividad, lo que indica una recuperación del trastorno. [ 7 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Heridas y cicatrización" . Ciencia de la piel . L'Oreal. Archivado del original el 25 de abril de 2012. Consultado el 2 de octubre de 2011 .
  2. ↑ Darling, David (10 de septiembre de 2011). "Hipodermis" . Enciclopedia de la Ciencia .
  3. 1 2 3 Shamis, Yulia; Hewitt, Kyle J; Carlson, Mark W; Margvelashvilli, Mariam; Dong, Shumin; Kuo, Catherine K; Daheron, Laurence; Egles, Christophe; Garlick, Jonathan A (2011). "Los fibroblastos derivados de células madre embrionarias humanas dirigen el desarrollo y la reparación de equivalentes de piel humana en 3D" . Stem Cell Research & Therapy . 2 (1): 10. doi : 10.1186/scrt51 . PMC 3092150. PMID 21338517 .  
  4. 1 2 3 4 5 Alberts, B.; A. Johnson; J. Lewis (2002). "Fibroblastos y sus transformaciones: la familia de células del tejido conectivo" . Microbiología de la célula (4.ª ed.). Nueva York: Garland Science. 
  5. ↑ Hinz, Boris; Phan, Sem H.; Thannickal, Víctor J.; Galli, Andrea; Bochaton-Piallat, Marie-Luce; Gabbiani, Giulio (2007). "El miofibroblasto" . La Revista Estadounidense de Patología . 170 (6): 1807– 16. doi : 10.2353/ajpath.2007.070112 . PMC 1899462 . PMID 17525249 .  
  6. 1 2 3 4 Akita, Sadanori; Akino, Kozo; Imaizumi, Toshifumi; Hirano, Akiyoshi (2008). "El factor de crecimiento de fibroblastos básico acelera y mejora la cicatrización de quemaduras de segundo grado". Reparación y regeneración de heridas . 16 (5): 635– 41. doi : 10.1111/j.1524-475X.2008.00414.x . PMID 19128258 . S2CID 24954846 .  
  7. 1 2 3 4 5 6 Lapouge, Gaelle; Blanpain, Cédric (2008). Silberstein, Leslie (ed.). "Aplicaciones médicas de las células madre epidérmicas" . StemBook . doi : 10.3824/stembook.1.27.1 . PMID 20614607 . 
  8. ↑ Sierra, David H.; Feldman, Dale S.; Saltz, Renato; Huang, Shu (1992). "Un método para determinar la resistencia adhesiva al corte de los selladores de fibrina". Journal of Applied Biomaterials . 3 (2): 147– 51. doi : 10.1002/jab.770030210 . PMID 10147711 . 
  9. ↑ Azadani, Ali N.; Matthews, Peter B.; Ge, Liang; Shen, Ye; Jhun, Choon-Sik; Guy, T. Sloane; Tseng, Elaine E. (2009). "Propiedades mecánicas de los adhesivos quirúrgicos utilizados en el reemplazo de la raíz aórtica". The Annals of Thoracic Surgery . 87 (4): 1154– 60. doi : 10.1016/j.athoracsur.2008.12.072 . PMID 19324142 . 
  10. ↑ Wenger, Marco PE; Bozec, Laurent; Horton, Michael A.; Mesquida, Patrick (2007). "Propiedades mecánicas de las fibrillas de colágeno☆" . Biophysical Journal . 93 (4): 1255– 63. Bibcode : 2007BpJ....93.1255W . doi : 10.1529/biophysj.106.103192 . PMC 1929027. PMID 17526569 .  
  • Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian, eds. (2002). «Fibroblastos y sus transformaciones: la familia de células del tejido conectivo» . Biología molecular de la célula (4.ª  ed.). Nueva York: Garland Science. ISBN 978-0-8153-3218-3.
  • Akita, Sadanori; Akino, Kozo; Imaizumi, Toshifumi; Hirano, Akiyoshi (2008). "El factor de crecimiento de fibroblastos básico acelera y mejora la cicatrización de quemaduras de segundo grado". Reparación y regeneración de heridas . 16 (5): 635– 41. doi : 10.1111/j.1524-475X.2008.00414.x . PMID 19128258 . S2CID 24954846 .  
  • Phan, SH (2008). " Biología de fibroblastos y miofibroblastos" . Actas de la Sociedad Torácica Americana . 5 (3): 334– 7. doi : 10.1513/pats.200708-146DR . PMC 2645244. PMID 18403329 .  
  • Lapouge, Gaelle; Blanpain, Cédric (18 de septiembre de 2008). Silberstein, Leslie (ed.). "Aplicaciones médicas de las células madre epidérmicas" . Stembook . doi : 10.3824/stembook.1.27.1 . PMID 20614607 .