Los fibroblastos dérmicos son células dentro de la capa de la dermis de la piel que son responsables de generar tejido conectivo y permitir que la piel se recupere de una lesión. [1] Usando orgánulos (particularmente el retículo endoplasmático rugoso ), los fibroblastos dérmicos generan y mantienen el tejido conectivo que une capas celulares separadas. [2] Además, estos fibroblastos dérmicos producen las moléculas de proteína que incluyen laminina y fibronectina que componen la matriz extracelular . Al crear la matriz extracelular entre la dermis y la epidermis, los fibroblastos permiten que las células epiteliales de la epidermis fijen la matriz, lo que permite que las células epidérmicas se unan de manera efectiva para formar la capa superior de la piel.
Los fibroblastos dérmicos se derivan de células madre mesenquimales del cuerpo. [3] Al igual que los fibroblastos corneales, la proliferación de fibroblastos dérmicos puede ser estimulada por la presencia del factor de crecimiento de fibroblastos (FGF). [3] Los fibroblastos no parecen estar completamente diferenciados o especializados. Después de examinar los marcadores CD de las células de fibroblastos, los investigadores de BioMed Central descubrieron que estas células carecen de "marcadores distintivos", lo que confirma que estas células pueden diferenciarse aún más. [3]
Un ejemplo de una mayor diferenciación de los fibroblastos dérmicos es que, tras una lesión, los fibroblastos dérmicos pueden dar lugar a miofibroblastos , células fibroblásticas con características de músculo liso. Las células dérmicas se diferencian en miofibroblastos alterando su expresión génica de actina (que está silenciada en los fibroblastos dérmicos). [4] Cuando los fibroblastos dérmicos expresan actina, las células pueden contraerse lentamente. Esta contracción desempeña un papel fundamental en la cicatrización de heridas y la fibrosis . Al cerrar los tejidos, los miofibroblastos diferenciados sellan la piel después de una lesión (evitando así la infección pero induciendo la formación de cicatrices). [4] Los miofibroblastos también pueden derivar de fuentes distintas de los fibroblastos. Según la evidencia de la expresión de α-SMA en lesiones pulmonares, los miofibroblastos pueden "surgir de novo" directamente a partir de células madre mesenquimales. [5]
A diferencia de otros tipos de células fibroblastos, los fibroblastos dérmicos tienen muchas menos probabilidades de transformarse en otros tipos de células. [4] Por ejemplo, cuando un fibroblasto dérmico y un fibroblasto corneal se colocan en las mismas concentraciones de factor de crecimiento de fibroblastos, el fibroblasto dérmico no se diferenciará ni cambiará. Como señalaron el Dr. J. Lewis y el Dr. A. Johnson, autores de Microbiology of the Cell , "los fibroblastos de la piel son diferentes" y se comportan de manera diferente a otras células fibroblastos ante estímulos químicos idénticos. [4]
Además, los fibroblastos dérmicos tienen menos probabilidades de replicarse en entornos in vivo e in vitro que otros tipos de fibroblastos. Los fibroblastos dérmicos requieren concentraciones mucho más altas de factor de crecimiento de fibroblastos (FGF) para poder replicarse celular. [4]
Los fibroblastos dérmicos son responsables de crear la matriz extracelular (ECM) que organiza las células epiteliales escamosas estratificadas de la epidermis en un tejido unificado. Además, los fibroblastos dérmicos crean largas bandas fibrosas de tejido conectivo que anclan la piel a la fascia del cuerpo. Por lo tanto, sin fibroblastos dérmicos, el órgano más grande y pesado no se adheriría firmemente a la estructura del cuerpo.
Dado que los fibroblastos dérmicos desempeñan un papel fundamental en la cicatrización de heridas, los investigadores están intentando generar fibroblastos dérmicos maduros para reparar quemaduras de segundo y tercer grado. [6] Cuando el cuerpo sufre una quemadura de tercer grado, la capa dérmica de la piel se destruye completamente por el calor (y todas las células fibroblastos dentro del sitio de la herida mueren). Sin fibroblastos, el sitio de la herida no puede regenerar la matriz extracelular y las células de la epidermis no pueden proliferar sobre el sitio de la herida. [6] Por lo tanto, sin fibroblastos dérmicos, la piel no puede recuperarse adecuadamente de la lesión. Sin embargo, al diferenciar células madre mesenquimales de otras regiones del cuerpo e inyectarlas en el sitio de la herida, los científicos pueden restaurar fibroblastos dérmicos en las regiones quemadas del cuerpo. Al restaurar fibroblastos en las regiones quemadas, el cuerpo puede restaurar la matriz extracelular dentro del sitio de la herida y recuperarse de la lesión. [7] Como se señaló, "La dermis lesionada también se repara mediante el reclutamiento y la proliferación de fibroblastos que producen matriz extracelular y factores promotores del crecimiento de queratinocitos". [7]
De manera similar, el FGF se está insertando en selladores de fibrina para mejorar la reparación y el sellado a largo plazo del tejido. [6] Se ha demostrado experimentalmente que el FGF-1 estimula el tejido adhesivo del propio cuerpo para desarrollar y sellar eficazmente la herida (impidiendo así la infección y mitigando la formación de cicatrices). [6] El uso de FGF para estimular la actividad de los fibroblastos es un medio más eficaz para sellar el tejido que los selladores de tejidos actuales debido a la naturaleza robusta del colágeno que compone el tejido conectivo. Un estudio realizado por investigadores de la Universidad de Alabama examinó las propiedades adhesivas de los adhesivos tisulares de fibrina. Las pruebas descubrieron que los adhesivos de fibrina incluso en su concentración médica prevista (29 mg/ml en el sitio de la herida) tenían una resistencia al corte de solo 17,6 kilopascales. [8] Además, otro estudio realizado en la Universidad de California determinó que el módulo (la tensión/deformación) de los adhesivos de fibrina era en promedio de 53,56 kPA. [9] Para sellar los tejidos, el cuerpo humano utiliza colágeno y elastina para obtener una resistencia al corte superior. El colágeno tipo I, que incluye hebras de colágeno agrupadas en fibrillas fuertes, tiene una estructura trihelicoidal única que aumenta la integridad estructural de las proteínas. De hecho, un estudio realizado por el Departamento de Medicina del University College de Londres determinó experimentalmente que el colágeno tipo I puro tiene un módulo de 5 GPa a 11,5 GPa. [10] Por lo tanto, el colágeno tipo I puro tiene una integridad estructural casi un millón de veces mayor que la fibrina. Por lo tanto, el colágeno es mucho más difícil de deformar que la fibrina, y las fibras de colágeno crean enlaces mucho más fuertes entre los tejidos que las hebras de polímero de fibrina.
Al generar proteínas adhesivas como la fibronectina, los fibroblastos se utilizan en los laboratorios de investigación para ayudar a cultivar células que suelen demostrar bajas tasas de supervivencia in vitro. Por ejemplo, los fibroblastos se han utilizado para aumentar la tasa de supervivencia de las células madre humanas que experimentan fácilmente la apoptosis celular . Como señalaron los investigadores del Instituto de Células Madre de Harvard, las células dérmicas "las células madre humanas de queratinocitos podrían propagarse in vitro cuando se cultivan en células alimentadoras de fibroblastos". [7]
Además de mejorar el cultivo y la proliferación de células madre, los fibroblastos dérmicos también pueden convertirse en células madre. Aunque las células dérmicas muestran menos plasticidad que otros tipos de fibroblastos, los investigadores aún pueden convertir estas células en células pluripotentes inducidas (IPC). [7]
Como señalaron los investigadores del Instituto de Células Madre de Harvard, los investigadores obtuvieron fibroblastos de un ratón con anemia de células falciformes y, utilizando un virus, "reprogramaron estas células para convertirlas en células madre pluripotentes, corrigieron la deficiencia genética mediante recombinación homóloga y redirigieron estas células pluripotentes hacia los linajes hematopoyéticos, y trasplantaron estas células modificadas a ratones irradiados letalmente". [7] Los animales que recibieron el tratamiento con células madre de fibroblastos mostraron mayores niveles de actividad, lo que indica una recuperación del trastorno. [7]