Per fornire una spiegazione sull’apparente contraddizione tra l’immortalità delle cellule staminali e le osservazioni sperimentali della diversa regolazione e modalità di divisione cellulare, l’ipotesi dell’esistenza di una nicchia staminale è stata formulata per la prima volta nel 1978 da Schofield per descrivere il microambiente specializzato che circonda ed ospita la cellula staminale e che le conferisce le proprietà funzionali che questa possiede e che vengono meno se è allontanata ed isolata dalla nicchia.
La nicchia staminale può quindi essere definita come il microambiente nel quale risiedono le cellule staminali, costituito da tutti i fattori cellulari e molecolari, che interagiscono con queste, regolandone le funzioni e presiedendo al loro mantenimento.
La nicchia staminale è costituita da un insieme di cellule somatiche con disposizione spaziale e localizzazione tissutale specifiche, deputato al mantenimento del pool di cellule staminali di cui quel tessuto dispone. Un ruolo sempre più significativo è attribuito ai costituenti non cellulari della nicchia staminale, quali matrice extracellulare (Extra-Cellular Matrix, ECM), proteine di membrana, proteine di secrezione con azione autocrina/paracrina, molecole non proteiche quali le β-1 integrine e l’Ostepondina.
La nicchia rappresenta inoltre un sistema di ancoraggio fisico per le cellule staminali, realizzato attraverso l’interazione di proteine di membrana, essa produce inoltre numerose molecole che agiscono sulle cellule staminali regolando, in associazione con i programmi genetici intrinseci che ciascuna presenta ed attua, il numero e il destino di tali cellule.
Considerate nel complesso, pertanto, le funzioni della nicchia staminale comprendono:
Adesione e compartimentalizzazione delle cellule staminali.
Mantenimento delle cellule staminali allo stato indifferenziato.
Realizzazione della divisione asimmetrica della cellula staminale attraverso l’orientamento del fuso mitotico:
Mantenimento numerico del pool di cellule staminali di un tessuto
Mantenimento della quiescenza
Modulazione di segnali sistemici che influenzano le funzioni della cellula staminale
Dallo studio delle nicchie staminali (in particolare del midollo osseo, nicchia delle cellule staminali ematopoietico) e da numerosi studi in vivo ed in vitro, è stata definita la cosìdetta gerarchia staminale: ogni compartimento staminale adulto è organizzato quindi secondo una precisa struttura che dalla nicchia (dove risiede la vera cellula staminale per ecellenza) si allontana via via verso la periferia dell’organo o dell’organismo, dove al diminuire del potenziale di self-renewal e multi-differenziativo si ha un aumento di quello proliferativo (caratteristica dei progenitori o precursori) e infine di quello maturativo verso un tipo cellulare specializzato e definito terminalmente differenziato, ovvero la cellula somatica.
L’aver iniziato il processo differenziativo verso uno o più lineage specifici viene definito commitment.
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