Regenerasi dan Perputaran Epitel

Epitel adalah salah satu jaringan dengan pembaharuan tercepat dalam tubuh. Karena terletak di permukaan yang terpapar, sel-selnya terus-menerus hilang dan harus diganti, sebuah proses yang didorong oleh sel punca dan sel progenitor residen. Pembaharuan menjaga integritas sawar sambil memungkinkan jaringan untuk memperbaiki diri setelah cedera, dan laju perputaran sangat bervariasi di antara epitel yang berbeda.

Definition

Regenerasi dan perputaran epitel adalah penggantian sel epitel yang hilang dari permukaan secara terus-menerus melalui proliferasi dan diferensiasi sel punca dan sel progenitor residen, menjaga homeostasis jaringan dan memungkinkan perbaikan.

Scope

Topik ini mencakup konsep perputaran epitel, sistem sel punca dan sel progenitor yang menopangnya (dengan kripta usus dan epidermis sebagai model yang telah banyak dipelajari), keseimbangan antara proliferasi dan diferensiasi yang menjaga homeostasis, dan perbaikan setelah cedera. Ini memperlakukan hal-hal ini sebagai materi referensi histologi dan biologi sel dan bukan sebagai panduan klinis.

Core questions

• Mengapa epitel membutuhkan pembaharuan terus-menerus, dan seberapa cepat hal itu terjadi?
• Di mana sel punca epitel terletak di jaringan seperti usus dan kulit?
• Bagaimana keseimbangan antara proliferasi dan diferensiasi dipertahankan?
• Bagaimana perbaikan epitel setelah cedera berhubungan dengan perputaran normal?

Key concepts

• Perputaran jaringan dan laju pembaharuan
• Sel punca dan sel penguat transit (progenitor)
• Aksis kripta-vili usus
• Lapisan basal epidermis sebagai kompartemen sel punca
• Keseimbangan proliferasi dan diferensiasi (homeostasis)
• Perbaikan setelah cedera
• Organoid sel punca (struktur kripta-vili in vitro)

Key theories

Teori unitarian (asal tunggal) pembaharuan epitel usus

Cheng dan Leblond mengusulkan bahwa beberapa jenis sel terdiferensiasi dari epitel usus halus semuanya berasal dari populasi sel punca yang umum di kripta, sebuah model yang kemudian didukung oleh identifikasi sel punca kripta.

Mechanisms

Pada epitel yang memperbarui diri, sel punca dalam kompartemen yang terdefinisi membelah untuk menghasilkan progenitor penguat transit yang berproliferasi dan kemudian berdiferensiasi saat bergerak menuju permukaan, tempat sel-sel dewasa dilepaskan. Cheng dan Leblond (1974) mengajukan teori unitarian bahwa sel-sel terdiferensiasi dari epitel usus halus memiliki asal kripta yang sama; pekerjaan selanjutnya mengidentifikasi sel-sel kolumnar dasar kripta yang mengekspresikan Lgr5 sebagai sel punca residen (Barker et al., 2007), dan sel tunggal semacam itu dapat menghasilkan organoid kripta-vili yang mengatur diri sendiri dalam kultur (Sato et al., 2009). Pada epidermis, sel punca di lapisan basal menopang penggantian ke atas yang berkelanjutan dari epitel berlapis (Blanpain dan Fuchs, 2009). Aktivitas seumur hidup dari sistem sel punca ini juga menghubungkan homeostasis epitel dengan penuaan dan kanker (Rossi et al., 2008).

Clinical relevance

Epitel yang memperbarui diri dengan cepat sensitif terhadap gangguan yang menargetkan sel-sel yang membelah, dan pembaharuan yang tidak teratur relevan dengan penyembuhan luka dan kanker, yang sering muncul pada epitel dengan perputaran tinggi. Hubungan-hubungan ini dirangkum sebagai latar belakang biologis dan tidak dimaksudkan sebagai saran diagnostik atau pengobatan.

Evidence & guidelines

Penjelasan pembaharuan sel di sini didasarkan pada studi pelabelan klasik dan pada biologi sel punca modern, termasuk identifikasi sel punca kripta melalui penelusuran garis keturunan dan eksperimen organoid (Cheng dan Leblond, 1974; Barker et al., 2007; Sato et al., 2009; Blanpain dan Fuchs, 2009).

History

Studi pelabelan autoradiografi pertengahan abad ke-20 mengungkapkan bahwa epitel seperti lapisan usus terus-menerus memperbarui diri dan mengarahkan Cheng dan Leblond (1974) pada teori unitarian tentang sel punca kripta yang umum. Identitas molekuler sel punca ini ditetapkan pada tahun 2007 dengan penanda Lgr5 (Barker et al., 2007), dan demonstrasi tahun 2009 bahwa sel punca tunggal membentuk organoid (Sato et al., 2009) membuka pendekatan eksperimental baru untuk pembaharuan epitel.

Key figures

• Charles Leblond
• Hazel Cheng
• Hans Clevers
• Nick Barker
• Elaine Fuchs

Seminal works

• cheng-leblond-1974
• barker-2007
• sato-2009

Frequently asked questions

Seberapa cepat epitel usus memperbarui diri?

Lapisan usus halus adalah salah satu jaringan yang paling cepat memperbarui diri dalam tubuh; pada manusia, sel-sel permukaannya biasanya diganti dalam beberapa hari, dengan sel-sel baru diproduksi oleh sel punca di dasar kripta.

Di mana sel punca yang memperbarui epidermis kulit?

Sel punca di lapisan basal epidermis (dan di struktur terkait seperti folikel rambut) membelah untuk mengganti sel-sel yang terus-menerus terlepas dari permukaan kulit, menopang epitel berlapis.