La nostra pelle ci protegge dagli stress meccanici quotidiani, come attriti, tagli e urti. Un aspetto fondamentale di questa funzione – quella di fungere da baluardo contro il mondo esterno – è la straordinaria capacità della pelle di rigenerarsi e guarire. Ma dove inizia questa capacità di guarigione?
In un nuovo studio pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Communications, un team interdisciplinare, guidato dai laboratori di Kaelyn Sumigray e Stefania Nicoli, ha scoperto che, durante le prime fasi dello sviluppo embrionale, le cellule staminali della pelle contribuiscono a formare uno strato protettivo cutaneo che accelera la guarigione man mano che l’embrione cresce.
I loro risultati rivelano uno dei primi passi nel modo in cui le cellule staminali della pelle imparano a riparare i tessuti: una conoscenza che potrebbe aiutare a progettare innesti cutanei migliori per i trapianti.
“Eravamo curiosi di scoprire come rendere la pelle più resistente alle lesioni”, afferma Nicoli, professore associato di medicina (cardiologia) e genetica presso lo YSM e co-autore senior dello studio. “Abbiamo scoperto un meccanismo che rende la nostra pelle più resistente, il che è entusiasmante perché è un concetto globale che potrebbe essere applicato a tutto il nostro corpo adulto”.
Gli embrioni di pesce zebra
I ricercatori hanno esaminato lo sviluppo negli embrioni di pesce zebra, la cui organizzazione cutanea è simile a quella degli embrioni umani. Nello specifico, hanno analizzato il sottile strato trasparente di cellule che riveste le pieghe della pinna del pesce zebra nell’embrione, strutture che si trasformano in pinne durante lo sviluppo, con un processo simile allo sviluppo degli arti nei mammiferi.
Poiché le cellule staminali epidermiche basali (BEC) nella piega della pinna forniscono una regione di pelle più forte e resistente quando la pinna inizia a formarsi, i ricercatori hanno definito il meccanismo di tale resilienza.
I ricercatori hanno scoperto che in regioni e strutture specifiche lungo la piega della pinna, le BEC esprimevano due proteine, collagene e laminina, che contribuiscono alla matrice extracellulare, una rete non cellulare di proteine e carboidrati che circonda e sostiene le cellule nei tessuti e negli organi.
Le cellule staminali embrionali (BEC) che promuovono la laminina riducono la formazione di desmosomi – complessi proteici che ancorano le cellule tra loro – indebolendo così l’adesione tra le cellule e consentendo una maggiore mobilità durante le lesioni tissutali.
Al contrario, le cellule staminali embrionali (BEC) che promuovono il collagene aumentano i desmosomi, rafforzando le giunzioni specializzate che in ultima analisi ostacolano la riparazione della pelle.
Due percorsi che lavorano in sinergia
I ricercatori hanno scoperto che i due percorsi lavorano in sinergia per dare all’embrione sia lo spazio per far crescere una pinna sia la capacità di guarire rapidamente.
“Le cellule staminali hanno una logica meccanica per costruire uno strato protettivo”, afferma Nicoli. “Questa è la prima prova di questa funzione, che ci fa riconsiderare le proprietà delle cellule staminali”.
Come nel pesce zebra, la pelle fetale umana precoce è organizzata in due strati: uno strato protettivo esterno chiamato periderma e uno strato sottostante di cellule staminali che separa il periderma dalla matrice extracellulare.
Sumigray, Nicoli e i loro colleghi hanno confrontato i loro risultati nella piega della pinna embrionale del pesce zebra con un modello a doppio strato dell’epidermide umana.
La loro modellazione ha rivelato che le matrici di collagene e laminina influenzano in modo simile le cellule cutanee umane. In particolare, hanno scoperto che la laminina inibisce le proteine che guidano la formazione delle giunzioni desmosomiche.
Questo studio supporta la ricerca in corso sulla comunicazione intratissutale e offre un nuovo approccio per rafforzare le connessioni cellulari all’interno del tessuto protettivo del corpo. I risultati potrebbero aprire nuove strade per sviluppare metodi di guarigione della pelle attraverso l’ingegneria tissutale e la medicina rigenerativa, tra cui la riparazione di organi e i trapianti di pelle.
“Questo ha ampie implicazioni”, afferma Nicoli. “Sebbene le cellule staminali siano presenti in tutto il corpo adulto, in genere rimangono dormienti. Sarebbe entusiasmante se un giorno potessimo guidare le cellule staminali a creare scudi meccanici personalizzati che proteggano i tessuti in cui risiedono”.
