Midollo osseo: la luce e il buio influiscono sulla produzione di cellule staminali

Midollo osseo: la luce e il buio influiscono sulla produzione di cellule staminali

La produzione di cellule staminali nel midollo osseo è influenzata dagli stimoli del corpo nei confronti della luce e del buio. La scoperta arriva dai ricercatori israeliani del Weizmann Institute of Science, in collaborazione con colleghi del Brasile e di altri Paesi.

Questa scoperta, pubblicata sulla rivista Cell Stem Cell, suggerisce che adeguare i tempi di raccolta delle cellule staminali a questi cicli giornalieri può aiutare ad aumentare il successo del loro trapianto.

Il midollo osseo reintegra quotidianamente il sangue con miliardi di cellule mature di breve durata, mantenendo nel contempo un pool completo di cellule staminali immature.

La dottoressa Karin Golan del laboratorio del prof. Tsvee Lapidot del Dipartimento di Immunologia del Weizmann con sede a Rehovot, e altri suoi colleghi, dopo aver misurato per 24 ore il numero di cellule staminali nel midollo dei topi, hanno scoperto che ci sono due picchi nella produzione di queste cellule: alle 11 e alle 23.

I picchi servivano a scopi diversi e sono stati generati da meccanismi diversi.

Durante il picco del mattino mattutino, un gran numero di cellule staminali e progenitrici, che proliferavano per divisione cellulare, stavano maturando e differenziandosi nei diversi tipi di cellule necessarie a reintegrare il sangue. Allo stesso tempo, i vasi sanguigni del midollo osseo sono diventati più permeabili, facilitando l’uscita delle cellule differenziate nella circolazione.

Durante il picco di buio della notte, al contrario, una maggiore quantità di cellule del midollo osseo ha acquisito le caratteristiche di cellule staminali indifferenziate, cioè non specializzate. Quando queste cellule sono state trapiantate nei topi riceventi, sono state inserite nel midollo osseo e lo hanno ricostruito in modo più rapido rispetto alle cellule raccolte durante il picco mattutino.

I ricercatori, come viene spiegato in comunicato dell’Istituto Weizmann, hanno inoltre scoperto che i picchi delle cellule staminali non si verificano quando non sono presenti due sostanze: il neurotrasmettitore norepinefrina (NE) e una molecola del sistema immunitario chiamata fattore di necrosi tumorale (TNF), che è normalmente noto per causare morte cellulare e infiammazione.

Queste due molecole sono essenziali per la produzione di cellule staminali indifferenziate e cellule ematiche mature.

Al mattino, la luce stimola la differenziazione e la migrazione delle cellule staminali, la sera invece la produzione della melatonina consente un aumento delle cellule staminali indifferenziate. Gli scienziati hanno scoperto che iniettando la melatonina nei topi, il picco serale, durante il quale c’è una maggiore produzione di cellule staminali indifferenziate, avveniva al mattino.

I risultati dello studio suggeriscono che nei pazienti umani, è possibile aumentare il successo dei trapianti pretrattando i donatori di midollo osseo con melatonina, o con altre molecole, in modo da regolare i cicli di luce e buio per la produzione di cellule staminali.

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