Sentire la pressione: in che modo l’intestino percepisce il bisogno di essere riparato
La maggior parte delle persone pensa che l’intestino reagisca al cibo consumato o ai microbi presenti al suo interno. Ma ogni giorno, inoltre, il nostro intestino viene allungato, schiacciato e compresso mentre il cibo transita nell’apparato digerente. Secondo Ditte Skovaa Andersen, professoressa associata presso l’Università di Copenaghen(si apre in una nuova finestra), queste forze fisiche potrebbero essere importanti quanto i segnali chimici nel mantenimento della salute intestinale. «L’intestino è sottoposto a continui stiramenti, contrazioni e pressioni mentre digerisce e fa transitare il cibo nell’apparato digerente», ha spiegato. «Queste forze meccaniche aiutano le cellule intestinali a regolare la crescita, il ripristino e l’assorbimento delle sostanze nutritive.» Grazie al supporto del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, Andersen ha definito, nell’ambito del progetto MECHANOGUT, in che modo le cellule staminali intestinali rilevano e rispondono a queste forze. Il suo lavoro si è concentrato sulla meccanosensibilità, ovvero la capacità delle cellule di avvertire e reagire ai cambiamenti nel loro ambiente fisico.
Una fabbrica in grado di autorinnovarsi
L’intestino si rinnova costantemente. Le cellule vecchie vengono eliminate e sostituite da quelle nuove generate dalle cellule staminali intestinali. Comprendere come queste cellule staminali sappiano quando dividersi e quale tipo di cellule produrre è una questione fondamentale nella biologia rigenerativa. «Spesso descrivo l’intestino come una fabbrica in grado di autorinnovarsi», ha affermato Andersen. «Le cellule staminali producono continuamente nuove cellule per sostituire quelle vecchie, e stiamo studiando in che modo le forze fisiche generate dalla perdita di cellule vecchie o danneggiate contribuiscano a guidare tale processo». Per studiare questi meccanismi, Andersen ha utilizzato il moscerino della frutta, la Drosophila, un potente organismo modello che condivide molti dei processi biologici fondamentali presenti anche negli esseri umani. «L’intestino della mosca ci consente di osservare questi processi in un organismo vivente con un livello di precisione difficile da raggiungere nei mammiferi», ha spiegato.
Cellule staminali e percezione del danno
Una delle scoperte fondamentali del progetto riguarda le cellule staminali, che sembrano in grado di rilevare quando le cellule circostanti sono andate perdute o sono state danneggiate. I ricercatori hanno scoperto che un recettore meccanosensibile, noto come CIRL/Latrofillina(si apre in una nuova finestra), diventa altamente attivo in seguito a un danno a carico del rivestimento intestinale. I risultati prodotti suggeriscono che le cellule staminali utilizzino questa via per rilevare i cambiamenti nell’ambiente circostante e coordinare il ripristino dei tessuti. «La nostra ipotesi è che le cellule staminali utilizzino questa via per rilevare la perdita delle cellule mature circostanti e coordinare la propria differenziazione al fine di sostituire le cellule perse», ha aggiunto Andersen. Questo processo è particolarmente importante per il mantenimento della barriera intestinale, ovvero lo strato protettivo che permette alle sostanze nutritive di entrare nell’organismo, pur impedendo l’ingresso di batteri nocivi e tossine. Se la barriera si indebolisce, può insorgere un’infiammazione che contribuisce a causare disturbi digestivi e altri problemi di salute.
Ripercussioni al di là dell’intestino
Questi risultati potrebbero, in futuro, aiutare gli scienziati a comprendere meglio patologie quali le malattie infiammatorie intestinali e la ridotta capacità di ripristino dei tessuti correlata all’età. «I segnali meccanici si stanno affermando come fattori determinanti nelle malattie gastrointestinali, quali la malattia infiammatoria intestinale e il cancro del colon-retto», ha osservato Andersen. Più in generale, questo lavoro mette in evidenza una consapevolezza sempre più diffusa nel campo della biologia: le cellule non rispondono solo agli stimoli chimici, ma anche alle forze fisiche e comprendere l’interpretazione di questi segnali meccanici potrebbe quindi ripercuotersi ben oltre il sistema digestivo. Svelando il modo in cui le cellule staminali integrano le informazioni fisiche con i segnali biologici, MECHANOGUT sta aiutando i ricercatori a comprendere non solo come l’intestino si rigeneri, ma anche il modo in cui i tessuti viventi complessi mantengono la loro struttura per tutta la vita.
