8 Origine embrionale delle cellule della tiroide C: Un problema irrisolto
Le cellule parafollicolari della ghiandola tiroidea possiedono caratteristiche neuroendocrine condivise dalle cellule neuroendocrine in altri organi, ad esempio polmoni, intestino, prostata e ghiandole surrenali. Secondo la nostra attuale comprensione, le cellule della tiroide C provengono dal NC simili alle cellule cromaffine adrenergiche del midollo surrenale. Questo concetto si basa principalmente sulle scoperte nel 1970 da Le Douarin e colleghi che utilizza quaglia–pulcino chimere sono stati in grado di monitorare la diffusione di NCC a diversi organi e tessuti (per una panoramica storica, vedere Dupin, Creuzet, & Le Douarin (2006), che comprende anche il CT-la produzione di cellule del ultimobranchial ghiandole (Le Douarin & Le Lievre, 1970; Polak et al., 1974). Il fatto che la MTC, una maligna C-derivate da cellule di tumore della tiroide, è causata da mutazioni germinali nel proto-oncogene RET (c-ret) che è preferenzialmente espresso in NCC (Pachnis, Mankoo, & Costantini, 1993) e che MTC coesiste con feocromocitoma in pazienti con neoplasia endocrina multipla di tipo 2 (Moline & Ita, 2011) è coerente con questa ipotesi. Tuttavia, prove circostanziali basate su una serie di osservazioni suggeriscono che le cellule C tiroidee dei mammiferi potrebbero avere un’altra origine presumibilmente endoderma che argomenta contro il concetto prevalente di MTC come tumore neuroectodermico.
L’origine ultimobranchiale delle cellule parafollicolari, originariamente suggerita da osservazioni microscopiche leggere nella tiroide del cane (Godwin, 1937), fu documentata sperimentalmente per la prima volta nel 1967 dall’assorbimento specifico di ammina fluorescente nelle cellule embrionali ultimobranchiali e negli stadi successivi alle cellule C tiroidee definitive (Pearse& Carvalheira, 1967). Successivamente è stato dimostrato utilizzando la stessa tecnica di etichettatura che le cellule presenti nella quarta sacca faringea da cui si sviluppa l’UB hanno mostrato simili caratteristiche di assorbimento e decarbossilazione del precursore amminico (APUD) (Pearse & Polak, 1971a). Sulla base dei risultati che tali cellule APUD sono state incontrate anche nel mesenchima situato tra il tubo neurale e l’epidermide e che si estende negli archi faringei, è stato postulato che l’endoderma della sacca è stato invaso da NCC in una fase precoce, cioè prima che le gemme UB fuori e migra, e che queste cellule erano i precursori delle cellule Tuttavia, come mostrato in un documento di accompagnamento degli stessi autori, l’assorbimento di ammine non era limitato alla quarta sacca ma più ampiamente distribuito nell’endoderma precedente inclusa l’intera faringe, suggerendo che le cellule enteroendocrine in generale sono derivate da NC (Pearse & Polak, 1971b). Successivamente, numerosi studi di tracciatura del lignaggio hanno squalificato un’origine NC delle cellule endocrine intestinali e hanno dimostrato che le cellule staminali endodermiche possono differenziarsi in fenotipi sia esocrini che endocrini (maggio & Kaestner, 2010). Sebbene le cellule della tiroide C appartengano alla serie APUD di cellule neuroendocrine, l’uso di questa caratteristica come marker di origine embrionale non è apparentemente sostenibile.
Lineage tracing impiegando Wnt1CRE per tracciare stabilmente NCC embrionale e la loro progenie mediante ricombinazione con un gene reporter Rosa26 è noto per etichettare fedelmente l’intero mesenchima dell’arco faringeo negli embrioni di topo (Jiang et al., 2000). Come Wnt1 è espressa transitoriamente in piastra neurale dorsale del tubo neurale, e migratori NCC a tutti i livelli assiali, ma in nessun altro luogo nell’embrione (Echelard, Vassileva, & McMahon, 1994), è probabile che tutti i NC-derivate le cellule sono contrassegnati da questa tecnica, come dimostra la distribuzione prevista inoltre nel cranio-mesenchima, tratto di efflusso cardiaco, sistema nervoso periferico, midollare del surrene, e melanociti della pelle (Jiang et al., 2000). È interessante notare che, sebbene l’UB sia tutto circondato da ectomesenchima di origine NC, nessuna cellula che esprime il gene reporter è stata trovata per infiltrarsi nell’UB in qualsiasi fase, e inoltre, le cellule della tiroide C non erano etichettate (Kameda, Nishimaki, Chisaka, Iseki, & Sucov, 2007). Questa scoperta contraddice quindi le precedenti nozioni di NCC che invadono la sacca faringea e suggerisce che le cellule di topo C non sono derivate da NC o appartengono a una sottopopolazione che non condivide le caratteristiche tipiche dello stelo di NC.
Le cellule della tiroide C esprimono Nkx2-1 (Katoh et al., 2000; Mansouri et al., 1998; Suzuki, Kobayashi, Katoh, Kohn, & Kawaoi, 1998) e Nkx2-1 regola l’espressione genica CT (Suzuki, Lavaroni, et al. nel 1998, Suzuki, Katagiri, Ueda, & Tanaka, 2007). Questa notevole parentela con le cellule follicolari tiroidee si applica anche allo stadio progenitore. Pertanto, Nkx2-1 è espresso nell’UB e nessuna cellula C si trova nel residuo di UB nei topi knockout Nkx2-1 (Kimura et al., 1996). Che l’UB porti effettivamente i progenitori delle cellule C è evidenziato dalla differenziazione delle cellule C che producono CT nei topi Pax8-null in cui il primordio tiroideo mediano è già regredito (Mansouri et al., 1998). Infatti, la maggior parte delle cellule dell’UB residuo coexpress Nkx2-1 e CT in questo mutante (Mansouri et al., 1998). È interessante notare che Nkx2-1 non sembra giocare un ruolo nella formazione e nel germogliamento dell’UB, ma è richiesto per la sua fusione con la tiroide e la sopravvivenza a lungo termine anche dei precursori delle cellule C che risiedono lì (Kusakabe, Hoshi, & Kimura, 2006). Nkx2-1+/− gli embrioni mostrano anche un difetto di fusione in cui l’UB scarsamente integrato forma strutture cistiche in cui le cellule Nkx2-1/calcitonina-positive sono abbondanti (Kusakabe, Hoshi, & Kimura, 2006). Insieme, questo indica che la propagazione del lignaggio delle cellule C è altamente dipendente dall’attività trascrizionale di Nkx2-1 presumibilmente nell’epitelio UB.
La ritenzione di cellule C nel residuo di UB si osserva anche negli embrioni con difetti di fusione tiroide–UB causati dalla delezione di geni che non sono specificamente espressi nei primordi tiroidei, ad esempio Hoxa3 (Manley& Capecchi, 1998), Eya1 (Xu et al., 2002), e Hes1 (Carre et al., 2011; Kameda et al., 2013). Nessuna cellula C viene rilevata nella tiroide di mutanti di topo in cui l’UB manca in relazione alla mancata formazione degli archi e delle sacche faringee inferiori, ad esempio, come osservato dopo la cancellazione di Tbx1 (Fagman et al., 2007). Tutti questi studi supportano l’origine ultimobranchiale delle cellule C della tiroide.
Finora, non ci sono segnalazioni di cellule C nella tiroide di topi privi di UB, indicando che i progenitori della tiroide dall’anlage della linea mediana non possono divergere verso il lignaggio delle cellule C. Tuttavia, due documenti suggeriscono che la tiroide umana potrebbe avere questa plasticità. In primo luogo, le cellule della tiroide C non sono ablate nei pazienti con sindrome di DiGeorge (Pueblitz, Weinberg, & Albores-Saavedra, 1993) in cui non solo il timo e la paratiroidea non si sviluppano, ma si presume che l’UB manchi a causa dello sviluppo difettoso di tutti gli archi e le sacche faringee posteriori (Liao et al., 2004). Più recentemente, i tiroidi linguali ectopici situati lontano dall’origine dell’UB sono stati trovati per contenere cellule C (Abu-Khudir et al., 2010; Vandernoot, Sartelet, Abu-Khudir, Chanoine, & Deladoey, 2012). Sebbene questa sia una possibilità intrigante, non si può escludere che l’UB si sia sviluppato normalmente e si sia fuso con la tiroide in queste situazioni. Ad esempio, i pazienti di DiGeorge sono aploinsufficienti di TBX1, mentre per riprodurre malformazioni simili nei topi è necessaria l’omozigosità del gene eliminato (Liao et al., 2004). È quindi possibile che il fenotipo DiGeorge sia più mite negli esseri umani rispetto ai topi. Tuttavia, la plasticità inversa in cui l’UB adotta caratteristiche tipiche del primordio follicolare è evidente, ad esempio, Pax8 è espressa ectopicamente nell’UB negli embrioni Eya1−/−, il che potrebbe spiegare la presenza di colloide nel residuo di UB (Xu et al., 2002). Che UB possono contribuire alla C le cellule e le cellule follicolari della tiroide umani in precedenza è stato evidenziato (Williams, Toyn, & Harach, 1989), anche se va notato che i follicoli generato da UB epitelio sono ultrastructurally distinto e, probabilmente, funzionalmente diverso da follicoli derivata dalla linea mediana anlage almeno nei roditori (Neve & Wollman, 1971; Wollman & Hilfer, 1978; Wollman & Neve, 1971).
Le cellule della tiroide C condividono molte caratteristiche delle cellule enteroendocrine in quanto sono sia neuronali che epiteliali, quest’ultima evidenziata dall’espressione di E-caderina (Kameda, Nishimaki, Chisaka, Iseki,& Sucov, 2007). Simile ai neuroni, le cellule neuroendocrine richiedono l’attività trascrizionale di Mash1 per differenziarsi in direzione neuronale (maggio& Kaestner, 2010). Nello sviluppo della tiroide, Mash1 è espresso da E11.5 in avanti in un numero crescente di cellule UB, mentre i segni di differenziazione neuronale coincidono con l’inizio dell’espressione CT quando le cellule si sono già infiltrate nella ghiandola tiroidea (Kameda, Nishimaki, Miura, Jiang, & Guillemot, 2007). È interessante notare che nei topi mutanti Mash1-null, l’UB si sviluppa apparentemente normalmente fino al momento della fusione con la tiroide della linea mediana con la quale l’UB regredisce completamente per apoptosi e le cellule C mancano nella tiroide matura (Kameda, Nishimaki, Miura, Jiang, & Guillemot, 2007). Ciò indica che Mash1 non solo è necessario affinché le cellule C acquisiscano un fenotipo neuronale, ma agisce anche come fattore di sopravvivenza sia per i precursori delle cellule C che per l’epitelio UB.
RET è espresso non solo in NC che invade gli archi faringei ma anche nell’endoderma faringeo posteriore (Pachnis et al., 1993). In un modello murino di MEN2A, il RET mutante induce sia il MTC che il cancro papillare della tiroide (PTC) noto per derivare dalle cellule epiteliali follicolari della tiroide (Reynolds et al., 2001). La mutazione RET può anche dare origine a PTC nei pazienti con MTC (Melillo et al., 2004). Sebbene queste osservazioni possano essere casuali, suggeriscono una relazione più stretta tra le cellule C e il lignaggio follicolare derivato da endoderma/endoderma di quanto ci si potrebbe aspettare se i precursori delle cellule C fossero esclusivamente di origine NC.
In sintesi, l’origine embrionale delle cellule C della tiroide sia che si tratti di NC o endoderma o forse entrambi rimane una controversia. Il problema può essere risolto solo tracciando il lignaggio dei progenitori dell’endoderma foregut per escludere o verificare che i precursori delle cellule C del topo e le cellule epiteliali di UB siano identici.