Celda de penacho

Las células del penacho son células quimiosensoriales en el revestimiento epitelial de los intestinos . Se encuentran células en penacho similares en el epitelio respiratorio, donde se las conoce como células en cepillo . [1] El nombre "mechón" se refiere a las microvellosidades en forma de cepillo que se proyectan desde las células. Por lo general, hay muy pocas células en penacho presentes, pero se ha demostrado que aumentan considerablemente en momentos de una infección parasitaria . [2] Varios estudios han propuesto un papel para las células del penacho en la defensa contra las infecciones parasitarias. En el intestino, las células en penacho son la única fuente de interleucina 25 secretada (IL-25). [3] [4][5]

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Imagen 3D de células del penacho de yeyuno de ratón  : una criosección flotante se inmunoteñió con un marcador de células del penacho (anticuerpo anti-fosfoespecífico contra Girdin tirosina-1798; anticuerpo pY1798 de Immuno-Biological Laboratories) siguiendo un método establecido (Kuga D et al. . Journal of histoquímica y citoquímica 65 (6) 347-366, Mizutani y et al. Journal of experimentos visualizados (133) e57475). MUESTRA: Yeyuno de ratón DDY flotante crioseccionado (verde: fosfo-Girdina en tirosina 1798, rojo: faloidina, azul: DAPI) preparado por Iida M, Tanaka M, Asai M en el Instituto de Investigación del Desarrollo, Centro de Servicios Humanos de Aichi (Kasugai Japón ). Video en 3D editado por Ito T (Nikon Instech Japan). MICROSCOPIO: NIKON A1R-TiE. LENTE OBJETIVA: Plan Apo λ 60x Oil.

Se requiere ATOH1 para la especificación de células de penacho, pero no para el mantenimiento de un estado diferenciado maduro, y la eliminación de Notch da como resultado un mayor número de células de penacho. [5]

El tracto gastrointestinal (GI) humano está lleno de células en penacho en toda su longitud. Estas células estaban ubicadas entre las criptas y las vellosidades. En el polo basal de todas las células se expresó DCLK1 . No tenían la misma morfología que la descrita en estudios con animales, pero mostraban un borde en cepillo apical del mismo grosor. Se encontró colocalización de sinaptofisina y DCLK1 en el duodeno , lo que sugiere que estas células juegan un papel neuroendocrino en esta región. Un marcador específico de las células del penacho intestinal es la quinasa de microtúbulos - quinasa 1 similar a la cortina doble (DCLK1). Las células del penacho que son positivas en esta quinasa son importantes en la quimiosensación gastrointestinal, la inflamación o pueden hacer reparaciones después de lesiones en el intestino. [6]

Una clave para comprender el papel de las células en penacho es que comparten muchas características con las células quimiosensoriales de las papilas gustativas. Por ejemplo, expresan muchos receptores gustativos y aparatos de señalización gustativa. Esto podría sugerir que las células en penacho podrían funcionar como células quimiorreceptoras que pueden detectar muchas señales químicas a su alrededor. Sin embargo, con más investigaciones nuevas, se sugiere que las células en penacho también pueden ser activadas por el aparato receptor del gusto. Estos también pueden ser desencadenados por diferentes moléculas pequeñas, como el succinato y los aeroalergenos . Se sabe que las células del penacho segregan varias moléculas que son importantes para las funciones biológicas. Debido a esto, las células en penacho actúan como sensores de peligro y desencadenan una secreción de mediadores biológicamente activos. A pesar de esto, las señales y los mediadores que segregan dependen totalmente del contexto. Por ejemplo, las células en penacho que se encuentran en la uretra responden a los compuestos amargos mediante la activación del receptor del gusto. Esto luego da como resultado un aumento del Ca2 + intracelular y la liberación de acetilcolina . Se cree que esto desencadena una activación de varias otras células en las proximidades, lo que conduce al reflejo del detrusor de la vejiga y a un mayor vaciado de la vejiga . [7]

Células penacho en inmunidad tipo 2

Se ha descubierto que las células del penacho en los intestinos de los ratones se activan por infecciones parasitarias. Esto conduce a una secreción de IL25 . IL25, que es el activador clave de las células linfoides innatas de tipo 2. Esto inicia y amplifica la respuesta de las citocinas de tipo 2, caracterizada por la secreción de citocinas de las células ILC2. [7] La remodelación tisular durante la respuesta inmune tipo 2 se basa en la citocina iterleucina (IL) -13. Esta interleucina es producida principalmente por células linfoides innatas del grupo 2 (ILC2) y células T auxiliares tipo 2 (Th2) ubicadas en la lámina propia . Además, durante la infección por gusanos, la cantidad de células en penacho aumenta drásticamente. La hiperplasia de células en penacho y células caliciformes es un sello distintivo de la infección de tipo 2 y está regulada por un circuito de señalización de retroalimentación. La IL-25 producida por las células del penacho induce la producción de IL-13 por las ILC2 en la lámina propia. La IL-13 luego interactúa con los progenitores epiteliales no comprometidos para afectar su selección de linaje hacia las células caliciformes y en penacho. Como resultado, la IL-13 es responsable de la remodelación espectacular del epitelio de los enterocitos a epitelio que está dominado por células en penacho y caliciformes. Sin IL-25 de las células del penacho, la eliminación de los gusanos se retrasa. La respuesta inmune de tipo 2 se basa en células en penacho y la respuesta se reduce severamente sin la presencia de estas células, lo que confirma la importante función fisiológica de estas células durante la infección por gusanos. [8] La activación de las células Th2 es una parte importante de este ciclo de retroalimentación. La activación de las células del penacho en el intestino está relacionada con el metabolito succinato, que es producido por un parásito y se une al receptor Sucnr1 específico de las células del penacho en su superficie. Además, el papel de las células del penacho intestinal puede ser importante para la regeneración local en el intestino después de una infección. [7]

Las células de penacho se identificaron por primera vez en la tráquea y el tracto gastrointestinal en roedores, debido a su morfología típica, mediante microscopía electrónica . El sistema tubulovesicular característico y el haz apical de microfilamentos que están conectados al penacho por microvellosidades largas y gruesas, que alcanzan la luz, les dieron su nombre. [1] Esta figura dio a estas células su nombre y toda la morfología copetuda. La distribución y el tamaño de las microvellosidades de las células del penacho son muy diferentes de los de los enterocitos vecinos. Además, las células del penacho, en comparación con los enterocitos, no tienen una red terminal en la base de las microvellosidades apicales. [9] Otras características de las células del penacho son: membrana apical bastante estrecha que hace que las células del penacho se vean como pellizcadas en la parte superior, microfilamentos prominentes de actina que se extienden hasta la célula y terminan justo encima del núcleo, vesículas apicales vastas pero en gran parte vacías que forman una red tubulovesicular, en el lado apical del núcleo de las células hay un aparato de Golgi , deficiencia de retículo endoplásmico rugoso y desmosomas con unión estrecha que fija las células del penacho a sus vecinas. [8] La forma del cuerpo de la célula del penacho varía y depende del órgano. Las células del penacho en el intestino son cilíndricas y estrechas en los extremos apical y basal. Las células del penacho alveolar son más planas en comparación con las células del penacho intestinal y de la vesícula biliar que tienen una forma cúbica. Las diferencias en las células del penacho pueden reflejar las funciones específicas de sus órganos. Las células del penacho expresan proteínas quimiosensoriales, como TRPM5 y α-gustducina. Estas proteínas indican que las neuronas vecinas pueden inervar células en penacho. [9]

Las células en penacho se pueden identificar mediante tinción para citoqueratina 18, neurofilamentos, filamentos de actina, tubulina acetilada y DCLK1 para diferenciar entre células en penacho y enterocitos. [5]

Las células del penacho se encuentran en el intestino y el estómago, y como células del cepillo pulmonar en el tracto respiratorio, desde la nariz hasta los alvéolos. [10]

Una pérdida de tolerancia a los antígenos que aparecen en el medio ambiente causa la Enfermedad Inflamatoria Intestinal (EII) y la Enfermedad de Crohn (EC) en personas que son más susceptibles genéticamente. La colonización por helmintos induce una respuesta inmunitaria de tipo 2, provoca la curación de la mucosa y logra la remisión clínica. Durante una infección intensa, las células del penacho pueden hacer su propia especificación y la hiperplasia de las células del penacho es una respuesta clave a la expulsión del gusano. Esto muestra que la modulación de la función de las células del penacho puede ser eficaz en el tratamiento de la enfermedad de Crohn. [11]

Infecciones por helmintos

Se ha demostrado que las células del penacho utilizan receptores gustativos en la detección de muchas especies de helmintos diferentes. El aclaramiento de helmintos en ratones que carecían de la función del receptor del gusto (Trpm5 o / -gustducin KO) o suficientes células en penacho (Pou2f3 KO) se vio afectado en comparación con el de los ratones de tipo salvaje. Esto muestra que las células de los mechones son importantes para desempeñar un papel protector durante las infecciones por helmintos. Se observó que la IL-25 derivada de células en penacho mediaba la respuesta protectora, iniciando respuestas inmunes de tipo 2. [12]

Las células de penacho se descubrieron por primera vez en la tráquea de la rata y en el estómago del ratón . [5]

A finales de la década de 1920, el Dr. Chlopkov estaba siguiendo un proyecto sobre las etapas de desarrollo de las células caliciformes que se encuentran en los intestinos. En el microscopio encontró una célula con un haz de microvilos inusualmente largos que se elevaban hacia la luz intestinal. Pensó que había encontrado una célula caliciforme intestinal en etapa temprana, pero en realidad era el primer informe de un nuevo linaje epitelial que ahora llamamos célula en penacho. En 1956, dos científicos: Rhodin y Dalhamn, describieron un penacho de células en la tráquea de la rata y más tarde, durante el mismo año, Järvi y Keyriläinen encontraron células similares en el estómago del ratón. [8]

Las células del penacho generalmente se encuentran en los órganos del epitelio columnar derivados del endodermo . En roedores, definitivamente se han encontrado. Por ejemplo, en la tráquea, el timo, el estómago glandular, la vesícula biliar, el intestino delgado, el colon, el tubo auditivo, el conducto pancreático y la uretra. La mayoría de las veces, las células en penacho son células aisladas y ocupan <1% del epitelio. En la vesícula biliar del ratón y en la bilis de la rata y en el conducto pancreático, las células del penacho son más abundantes pero aún aisladas. [8]

  • Lista de tipos de células humanas derivadas de las capas germinales

  1. ↑ a b Gerbe F, Jay P (noviembre de 2016). "Células del penacho intestinal: centinelas epiteliales que unen señales luminales al sistema inmunológico" . Inmunología de las mucosas . 9 (6): 1353-1359. doi : 10.1038 / mi.2016.68 . PMID  27554294 .
  2. ^ Leslie M (28 de marzo de 2019). "Acercándose a un misterio centenario, los científicos están averiguando qué hacen las 'células del penacho' del cuerpo". Ciencia . doi : 10.1126 / science.aax4947 .
  3. ^ Harris N (marzo de 2016). "INMUNOLOGÍA. La enigmática célula de penacho en inmunidad". Ciencia . 351 (6279): 1264–5. Código bibliográfico : 2016Sci ... 351.1264H . doi : 10.1126 / science.aaf5215 . PMID  26989236 . S2CID  206648737 .
  4. ^ Howitt MR, Lavoie S, Michaud M, Blum AM, Tran SV, Weinstock JV, et al. (Marzo de 2016). "Las células del penacho, las células quimiosensoriales del gusto, orquestan la inmunidad del parásito tipo 2 en el intestino" . Ciencia . 351 (6279): 1329–33. Código Bibliográfico : 2016Sci ... 351.1329H . doi : 10.1126 / science.aaf1648 . PMC  5528851 . PMID  26847546 .
  5. ^ a b c d Gerbe F, Legraverend C, Jay P (septiembre de 2012). "Las células del penacho del epitelio intestinal: especificación y función" . Ciencias de la vida celular y molecular . 69 (17): 2907-17. doi : 10.1007 / s00018-012-0984-7 . PMC  3417095 . PMID  22527717 .
  6. ^ O'Donnell, Anne Marie; Nakamura, Hiroki; Puri, Prem (10 de noviembre de 2019). " " Tuft Cells ": un nuevo jugador en la enfermedad de Hirschsprung". Revista europea de cirugía pediátrica . 30 (1): s – 0039–1700549. doi : 10.1055 / s-0039-1700549 . ISSN  0939-7248 . PMID  31707728 .
  7. ^ a b c Nevo S, Kadouri N, Abramson J (junio de 2019). "Células del penacho: de la mucosa al timo". Cartas de inmunología . 210 : 1–9. doi : 10.1016 / j.imlet.2019.02.003 . PMID  30904566 .
  8. ^ a b c d von Moltke J (2018). "Células del penacho intestinal" . Fisiología del tracto gastrointestinal . Elsevier. págs. 721–733. doi : 10.1016 / b978-0-12-809954-4.00031-1 . ISBN 978-0-12-809954-4. Consultado el 29 de enero de 2020 .
  9. ^ a b Banerjee A, McKinley ET, von Moltke J, Coffey RJ, Lau KS (mayo de 2018). "Interpretación de la heterogeneidad en la estructura y función de las células del penacho intestinal" . La Revista de Investigación Clínica . 128 (5): 1711-1719. doi : 10.1172 / JCI120330 . PMC  5919882 . PMID  29714721 .
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  12. ^ Steele SP, Melchor SJ, Petri WA (noviembre de 2016). "Tuft Cells: nuevos jugadores en colitis" . Tendencias en Medicina Molecular . 22 (11): 921–924. doi : 10.1016 / j.molmed.2016.09.005 . PMC  5159242 . PMID  27717671 .