Células-tronco intestinais detectam Salmonella e viram células de Paneth

Durante muito tempo, acreditou-se que as células-tronco do intestino tinham uma única missão principal. Instaladas na base de pequenas reentrâncias do revestimento intestinal, elas se dividem sem parar para repor as células localizadas acima.

Também se imaginava que as células-tronco intestinais ficavam longe do trabalho pesado de combater infecções. Essa função seria responsabilidade de células imunes especializadas - afinal, células-tronco seriam valiosas demais para serem colocadas em risco.

Agora, porém, um estudo conduzido em Israel derrubou essa ideia.

Pesquisadores observaram células-tronco intestinais a reconhecer bactérias dentro do próprio interior. Esse reconhecimento aciona uma autotransformação rápida e irreversível.

Células-tronco intestinais atacam bactérias

A pesquisa foi conduzida por uma equipe do Weizmann Institute of Science, em colaboração com cientistas da Hebrew University of Jerusalem.

Os pesquisadores mostraram que, quando bactérias invadem células-tronco na mucosa do intestino delgado, essas células “amadurecem” em alta velocidade.

Elas passam a um tipo especializado capaz de produzir substâncias que matam bactérias. A reação é veloz, direcionada e acaba sendo fatal para a própria célula que a inicia.

O trabalho foi liderado por Dr. Sacha Lebon no laboratório do Dr. Moshe Biton, pesquisador de células-tronco no Departamento de Imunologia e Biologia Regenerativa do Weizmann. O grupo também contou com a colaboração do Dr. Matan Hofree, da Hebrew University.

O achado contraria a suposição de longa data de que células-tronco intestinais seriam imunologicamente passivas.

Até então, considerava-se que elas estariam protegidas por células imunes ao redor, mas que não teriam capacidade de reagir por conta própria.

Observando uma invasão bacteriana

A equipe concentrou a análise no revestimento do intestino delgado, que se renova mais rapidamente do que quase qualquer outro tecido do corpo.

As células-tronco ficam na base de pequenas “bolsas” chamadas criptas, dividindo-se continuamente para substituir as células de cima. Esse padrão já havia sido documentado em estudos anteriores sobre células-tronco intestinais.

Para acompanhar uma invasão bacteriana em tempo real, os cientistas alimentaram camundongos com Salmonella marcada com um sinal fluorescente verde.

Em até 24 horas, as bactérias haviam avançado até o fundo das criptas.

Cerca de 7% das células do revestimento intestinal continham invasores brilhantes no interior. A expectativa era ver a destruição do compartimento regenerativo. O que apareceu foi o oposto: aceleração do processo.

Células-tronco fazem um sacrifício

Uma análise de expressão gênica em nível individual mostrou para que lado as células-tronco invadidas “viraram”.

Elas ativaram o programa das células de Paneth - células intestinais especializadas que armazenam proteínas antibacterianas em grânulos e as liberam para eliminar invasores.

Seguir esse caminho exigia abrir mão de algo importante. Células-tronco podem sobreviver por anos. Células de Paneth, quando maduras, não conseguem.

Após a conversão, essas novas células deixam de se dividir e perdem a capacidade de regenerar tecido. Elas se comprometem com uma única tarefa antibacteriana e com uma vida útil muito menor.

“Na prática, uma célula-tronco infectada se ‘sacrifica’, aceitando uma vida mais curta para impedir uma infecção prolongada e permitir que as células-tronco restantes restaurem o tecido”, disse Biton.

Percebendo o invasor

O que dispara essa mudança? Cada célula-tronco intestinal possui complexos proteicos chamados inflamassomas - sensores internos que detectam assinaturas químicas associadas à invasão bacteriana.

Esses sensores também existem em células do sistema imune. Porém, nessas células, o sinal geralmente provoca morte celular programada para conter a infecção.

Nas células-tronco, o desfecho parece ser outro: amadurecimento acelerado.

Quando os pesquisadores inativaram uma proteína essencial para o funcionamento do inflamassoma, a resposta de maturação desapareceu por completo.

As proteínas antibacterianas que as células de Paneth normalmente liberam no intestino não chegaram ao local onde as bactérias estavam.

Defesa sem ajuda do sistema imune

Para verificar se as células-tronco conduziam esse processo sozinhas, a equipe repetiu o experimento em camundongos geneticamente modificados para não terem um sistema imune funcional.

A resposta permaneceu. Ela foi tão eficaz quanto na presença do sistema imune amplo.

Antes deste estudo, ninguém havia observado células-tronco atuando como seus próprios “primeiros socorristas” diante de uma infecção.

O mesmo padrão surgiu quando tecido intestinal humano cultivado em laboratório foi exposto à Salmonella.

Novas pistas sobre a doença de Crohn

Esse mecanismo pode ter um lado menos favorável. O grupo comparou a assinatura gênica das células-tronco com dados genéticos de pessoas com doença de Crohn e encontrou essa assinatura elevada em pacientes.

O padrão chama atenção porque a doença de Crohn envolve, em parte, inflamação crônica e infecções bacterianas frequentes no intestino. Essa relação foi discutida em uma revisão recente.

Ainda não se sabe com clareza em que direção vai essa ligação. Um amadurecimento excessivo poderia alimentar a inflamação que marca a doença.

Ou poderia ocorrer o inverso - com as células-tronco trabalhando além do normal sob pressão bacteriana como consequência do quadro.

“Nós levantamos a hipótese de que a diferenciação excessiva de células-tronco em células maduras com atividade antibacteriana pode contribuir para a inflamação crônica exagerada observada na doença de Crohn”, disse Biton.

Implicações mais amplas do estudo

A descoberta adiciona uma peça nova à biologia de células-tronco. Em vez de espectadoras passivas, elas podem agir como respondentes ativos: detectam bactérias invasoras e executam um programa próprio de defesa.

Esse programa talvez não se limite à Salmonella. Os mesmos sensores podem identificar danos genéticos ou estresse metabólico, levando à maturação para eliminar células comprometidas antes que causem problemas.

A maturação acelerada pode se revelar uma estratégia geral do organismo para remover células-tronco danificadas antes que elas impulsionem doenças - potencialmente incluindo o câncer.

No futuro, terapias voltadas a ajustar essa resposta podem se mostrar úteis na doença de Crohn, em infecções bacterianas intestinais e em cânceres alimentados por células-tronco que se comportam de forma inadequada.