A pele humana é um órgão notável que serve como uma barreira que nos protege de patógenos, substâncias tóxicas e outros. Nossa pele precisa se renovar constantemente ao longo de nossa vida, bem como mudar seu tamanho para se ajustar e cobrir perfeitamente o corpo. Para cumprir um comportamento tão complexo e dinâmico, cada célula da pele tem uma tarefa específica dependente de sua posição. Cientistas do Instituto Max Planck de Biologia do Envelhecimento, em Colônia, demonstraram agora que a densidade celular e a aglomeração desempenham um papel crítico na instrução de decisões sobre o destino de uma única célula-tronco e no movimento das células em diferenciação para cima dentro do tecido. Isso garante que todos os tipos de células sejam posicionados corretamente no tecido.

A epiderme da pele adulta é composta por diferentes camadas. As células-tronco residem na camada inferior, onde sua tarefa é produzir novas células que então se diferenciam e sobem para a camada superior mais especializada. Este processo de diferenciação envolve mudanças permanentes nas propriedades das células para melhor servir à função de barreira da pele. A pele deve manter um número equilibrado de células-tronco e células diferenciadas, pois a perda do equilíbrio adequado resultaria em uma estrutura de tecido aberrante e, portanto, em seu funcionamento. Como esse equilíbrio intrincado é mantido permaneceu em grande parte desconhecido até recentemente.

"No início do nosso estudo, nos perguntamos como as células da pele sabem onde estão e o que deveriam estar fazendo", explica Yekaterina Miroshnikova, autora principal do estudo e pesquisadora de pós-doutorado no laboratório de Sara Wickström no Instituto Max Planck de Biologia do Envelhecimento. Os pesquisadores analisaram tecidos embrionários de camundongos e células-tronco em cultura e encontraram um mecanismo elegante baseado em orientação mecânica.

O estresse local induzido pela aglomeração leva à diferenciação

"Observamos que a divisão das células-tronco induziu um efeito de aglomeração local na camada de células-tronco, o que deformou as células nas proximidades desse evento. esta compressão e deformação desencadeou a diferenciação da célula vizinha ", explica Miroshnikova. As células aglomeradas e comprimidas mudam suas propriedades, levando à sua 'fuga' do estresse local na camada inferior e movimento ascendente. "O fato de que as células percebem o que seus vizinhos estão fazendo e fazem exatamente o oposto fornece uma maneira muito eficiente e simples de manter o tamanho do tecido, arquitetura e função ", diz Miroshnikova.

Esses resultados demonstram pela primeira vez como um tecido complexo como a pele humana pode gerar e manter sua estrutura por meio de princípios muito simples de auto-organização. No futuro, o grupo continuará usando uma combinação de modelagem computacional e biologia celular para descobrir como as mutações genéticas que ocorrem durante a proliferação de células-tronco afetadas pelo câncer e a mecânica para impedir esse processo.