El aislamiento de células madre del folículo piloso y queratinocitos epidérmicos de la piel dorsal de ratón

Las células madre adultas (SCS) son esenciales para el mantenimiento de la homeostasis del tejido mediante la sustitución de las células que mueren y la reparación de tejidos dañados después de la lesión. Estos SCs se definen por su capacidad para someterse a continua auto-renovación y de diferenciarse en diferentes linajes de células ^{de 1-3.} Los sistemas más estudiados, que son dependientes de SCs adultos para su reposición, incluyen el sistema hematopoyético, el intestino y el ^1,2,4 piel.

Durante la embriogénesis, la piel comienza como una sola capa de células epidérmicas. Morfogénesis del folículo piloso (HF) se inicia cuando las células mesenquimales pueblan la piel y forman una dermis de colágeno subyacentes ^5. Especializado células mesenquimales, que luego constituyen la papila dérmica (DP), organizan directamente debajo de la capa epidérmica y estimulan el epitelio para formar plácodas pelo que empiezan a crecer hacia abajo ^6. Altamente la proliferación de células de la matriz, situadas en la parte inferior de la HF,envolver estas células mesenquimales y formar el bulbo del cabello, mientras que la capa interior comienza a diferenciarse en cilindros concéntricos para formar el eje del pelo (HS) y la vaina circundante interior raíz (IRS) ^2,3.

En la vida postnatal la epidermis de la piel se compone de tres compartimentos: la epidermis interfolicular (IFE), la glándula sebácea (SG) y el HF. En contraste con el IFE y SG que están en un constante estado de homeostasis, el HF es una dinámica mini-órgano que se somete a ciclos continuos de crecimiento (anágena), destrucción (catágena) y el resto (telógeno) ^4,7. Las células madre del folículo piloso (HFSCs) que el combustible este ciclo perpetuo, residen en un nicho especializado dentro de la HF conocida como la protuberancia ^4. Durante la fase anágena los HFSCs salen de la protuberancia, a raíz de las señales de activación de la DP, comenzar la proliferación y descienden hacia abajo creando así un largo camino lineal de células conocidas como la vaina externa de la raíz (ORS) ^8-10. Las células de la matriz, querodear la DP en la base de la HF, rápido ciclo y migrar hacia arriba someterse a la diferenciación terminal generando así el SA y el IRS ¹⁰ (Figura 1). La duración de la fase anágena determina la longitud del cabello y depende de la capacidad de proliferación y diferenciación de las células de la matriz ^6. Cuando el HF entra en la fase catágena, las células de la matriz de amplificación de tránsito en el alto el bulbo proliferen, sufren apoptosis y regresión por completo mientras tira de la DP hacia arriba hasta que llega a la parte no cíclica del HF ^8,11. Durante este retracción el HF forma una estructura temporal conocido como la hebra epitelial, que es característico de la fase catágena, y contiene muchas células apoptóticas. En ratones, catágena dura entre 3-4 días y es altamente sincronizada en el primer ciclo del pelo. Cuando el HF alcanza telogen todos HFSCs convierten en reposo. Las distintas etapas del ciclo de HF también se caracterizan por cambios en el color de la piel del ratón debido a melanin producción. Los cambios en la piel de negro durante la fase anágena a gris oscuro durante catágena a rosa durante el telógeno ^6,7,12,13.

Figura 1: El ciclo del folículo piloso. El HF se compone de una parte superior permanente y una porción de ciclismo más baja constante remodelación que se somete a ciclos continuos de rápido crecimiento (anágena), destrucción (catágena) y una fase de relativa inactividad o reposo (telógeno). Por favor, haga clic aquí para ver una mayor versión de esta figura.

El SCS manteniendo el HF se identificaron inicialmente usando experimentos de persecución, con timidina tritiada, que revelaron una población de células de retención de la etiqueta de ciclo lento (LRC) que residían en la región permanente del HF justo debajo de la SG ^14. Los avances en HFSCcaracterización reveló un pequeño número de marcadores que se pueden utilizar para identificar y aislar SCs específicos del nicho HF ^15. Tal vez el mejor marcador para el enriquecimiento de HFSCs es CD34, un marcador de superficie celular también identificado como un marcador SC hematopoyético en los seres humanos ^16. Dentro de este CD34 ⁺ poblaciones dos poblaciones distintas también se han aislado en base a la expresión de la integrina α6 ^2. Otro marcador es la queratina 15 (K15), que está altamente expresado en la región protuberancia, co-localiza con la expresión de CD34 y un promotor K15 se utiliza para la orientación y el aislamiento de HFSCs en animales transgénicos ^15,17-19. En la última década varias otras poblaciones distintas de HFSCs y células progenitoras también se han reportado para residir dentro de la HF ^17,20-27.

Una característica interesante adicional de HFSCs es su contribución a la reparación de la piel. En condiciones normales HFSCs reponer el HF y no participan en la homeostasis del IFE. Howeembargo, en respuesta a heridas, estas células salir de su nicho SC y ayuda en la repoblación del IFE ^9. Recientemente hemos demostrado que los ratones que eliminan de la pantalla gen Sept4 / arte pro-apoptótica un mayor número de CD34, K15 y Sox9 ⁺ HFSCs, que demuestran una resistencia a la apoptosis. HFSCs fueron aisladas de Sept4 / ARTE ^{– / –} pieles dorsales utilizando células activadas por fluorescencia (FACS) y no había más que un aumento de dos veces en el número de células CD34 ⁺ y K15 ⁺ HFSCs. Estos Sept4 / ARTE ^{– / –} HFSCs se expandieron in vitro y no sólo dio lugar a más colonias, pero también fueron capaces de resistir las condiciones más duras en comparación con los controles ^28.

Como resultado de tener un mayor número de HFSCs, Sept4 / ARTS ^{– / –} ratones curados significativamente más rápido en respuesta a lesiones escisión de la piel. Sorprendentemente, Sept4 / arte ^{– / –} ratones displayeda gran número de FCs regeneradas a partir de la herida, y cicatrices significativamente más pequeñas. Además, los ratones eliminados de XIAP (ligada al X inhibidor de la apoptosis), el objetivo bioquímica de ARTE, demostraron alteración de la cicatrización ^28.

Nuestros resultados y el trabajo realizado en otros laboratorios han demostrado que HFSCs sirven como un modelo ideal para el estudio de la biología y la función de SCs adultos. Aquí, se describe la metodología para el enriquecimiento y aislamiento de HFSCs y queratinocitos epidérmicos en base a la expresión de cuatro marcadores: α6 integrina; β1 integrina; Sca-1 (un marcador de queratinocitos epidérmicos) y CD34. Aislamiento similar de K15 ⁺ HFSCs también se puede realizar utilizando el ratón K15 reportero ^GFP-19.