Las células mesenquimales osteoprogenitoras y la reparación de los tejidos: un nuevo concepto terapeutico.

CHASSEING NA.

Buenos Aires, Argentina.

Congreso; XXII Reunión Anual de la Asociación Argenina de Osteología y Metabolismo Mineral.; 2005

Asociación Argenina de Osteología y Metabolismo Mineral.

El resumen de la conferencia (Conferencia VI) se presenta a continuación y es el que figura en el Libro del Congreso.   En los últimos años, evidencias experimentales mostraron que durante la etapa adulta las células madres, los progenitores comprometidos y las células maduras de un determinado linaje tisular no mantienen su especificidad en forma irreversible (1, 2).  Observaciones, que permiten afirmar que bajo ciertas circunstancias  las células madres presentes en los distintos tejidos, así como los progenitores comprometidos y ciertas células diferenciadas presentes en los mismos, tienen las propiedades de diferenciarse, desdiferenciarse y transdiferenciarse dando células maduras del mismo o distinto origen. La transdiferenciación  se define como la conversión de la célula de un linaje tisular específico en otra célula de un linaje completamente diferente, con la pérdida de sus marcadores específicos y función inicial, adquiriendo así marcadores y función del nuevo linaje específico.   La propiedad de transdiferenciación  de la célula madre adulta dio lugar al concepto de  plasticidad  (Stem Cell Plasticity), el cual es función del microambiente estromal  (factores solubles, componentes de la matriz extracelular, células accesorias y estromales) del tejido que se necesite recuperar (3). Las células madres son  células indiferenciadas que se caracterizan por su capacidad de auto-renovación, su alto potencial de proliferación y su diferenciación en progenitores comprometidos no auto-renovables y células efectoras diferenciadas (1, 4).  Las células madres han sido clasificadas por su potencial de desarrollo como totipotenciales (capaces de dar todos los tipos de células embrionarias y extra-embrionarias), pluripotenciales (capaces de dar todos los tipos celulares embrionarios), multipotenciales (capaces de dar un gran número de linajes celulares) oligopotenciales (capaces de dar un número más limitado de linajes celulares que la multipotencial) y unipotenciales ( capaces de contribuir con un sólo linaje celular específico) (1, 5) .  Ejemplo de totipotencial es un embrión, de pluripotenciales son las células derivadas de la masa interna de los blastocitos (inner cell mass=ICM) y de  multipotenciales son las células madres adultas hematopoyéticas (HSC) y mesenquimales (MSC) de organismos post-natales  (1). Las células madres adultas multipotenciales han sido descriptas en distintos tejidos y algunas han sido caracterizadas recientemente ( HSC y MSC en médula ósea (MO) y sangre periférica; célula madre neural en sistema nervioso central; célula madre hepática en los canales de Hering; célula madre pancreática intra-islotes del páncreas; células madres de piel en la lámina basal de la epidermis y folículo piloso; célula madre epitelial en pulmón; célula madre del epitelio intestinal; célula madre del músculo esquelético en fibras musculares) (6). Las diferencias más  importantes encontradas entre la célula madre adulta (ASC) y la embriogénica/ fetal  (ESC y  FSC) son: ESC y FSC= célula madre pluripotencial, con alto potencial proliferativo,  responsables del desarrollo embriogénico  y organogénesis.   Diferenciación  a todas las especies celulares.   Pueden mantenerse 6 meses sin diferenciarse (auto-renovación). Su estudio a originado profundos conflictos éticos.  Para transplantes debe ser autóloga por el problema de rechazo que origina en el huésped. Y ASC: célula madre multipotencial, con alto y bajo potencial proliferativo, responsable de la reparación de tejidos.  Diferenciación limitada. Pueden mantenerse 4 días sin diferenciarse y  se pueden subcultivar durante 7 subcultivos sin que se desdiferencien y transdiferencien a células tumorales.  Tiene funciones inmunosupresoras.  Para transplantes puede administrarse  ASC autóloga o alogénica (1, 6-8). En este trabajo nos interesa hacer especial referencia a la naturaleza, biología y perspectivas del uso terapéutico de la MSC, en particular de MO. La MO esta compuesta por dos compartimentos, uno el hematopoyético (HSC y progenitores comprometidos con los distintos linajes específicos) y otro, el estromal o microambiente hematopoyético (células estromales propiamente dichas, células accesorias, componentes de matriz extracelular y factores solubles) (9).  Dentro de las células estromales encontramos MSC, progenitores estromales, fibroblastos, macrófagos, endoteliales y adipocitos (10). Todas las células estromales de MO derivan de la MSC con excepción del macrófago que deriva de la HSC. Las MSC se conocen también como células estromales o progenitores mesenquimales de MO.  Las MSC son células quiescentes, in-vitro comienzan a proliferar frente aún estímulo adecuado (PDGF, FGF-2, TGF-b, EGF, entre otros) (11, 12).  Las MSC y los progenitores estromales son células adherentes al plástico,  no fagocíticas, capaces de diferenciarse, in vivo e in vitro, en líneas celulares específicas del mismo origen como osteocitos, condrocitos, adipocitos, tenocitos, células musculares y células estromales (2, 13, 14).  Sin embargo, las MSC pueden transdiferenciarse en diferentes tipos celulares de distinto origen como células neuronales, hepáticas, pancreáticas, renales, y mioblastos, entre otras (2, 15, 16). Las MSC son capaces de originar unidades formadoras de colonias fibroblásticas (CFU-F) in vitro, es decir cada CFU-F se origina de una MSC.  Por lo tanto, la alteración de la capacidad de clonado de la MSC para dar CFU-F podría representar un mecanismo no caracterizado previo a una falla en la plasticidad de la MSC y de los progenitores estromales para diferenciarse y transdiferenciarse a células de distintos linajes (endodérmico, mesodérmico y ectodérmico).  En cultivos de MO realizados en medio a con 20% de suero bovino fetal, la forma celular estromal que predomina dentro de cada CFU-F es la fusiforme, característica de células estromales de naturaleza fibroblástica (prolil 4hidroxilasa , CD44, stro-1, positivas) (17-19). Cada CFU-F esta compuesta por  células estromales diferenciadas, progenitores  y células madres de distinto potencial de diferenciación (multi, cuatro, tri, bi, unipotencial) y proliferación, de ahí la importancia de aislarlas, caracterizarlas y estudiar su funcionalidad antes de ser utilizados para la reparación de tejidos o terapia génica (20 ). La MSC de MO son células madres que no se renuevan permanente, se forman en ciertos períodos, crecen in vitro en fase sólida, presentan vida media larga, forman parte de una estructura compleja como es el microambiente hematopoyético de MO y su fenotipo presenta plasticidad (21).  La mayor evidencia de la existencia de MSC, se deriva de los experimentos de cultivo largo de MO, donde la función de estas células estromales es crear un microambiente hematopoyético apropiado para favorecer la auto-renovación, proliferación y diferenciación de HSC y los progenitores hematopoyéticos a través de la liberación de citoquinas (IL-6, IL-8, IL-11, IL-12, IL14, IL-15, etc), -factores de crecimiento (LIF, G-CSF, GM-CSF, M-CSF, Flt-3, SCF, PDGF, trombopoyetina, etc), metaloproteinasas (MMP2 y MMP9), componentes de matriz extracelular (fibronectina, colágeno I, III y IV, laminina, proteoglicanos de heparán sulfato,   de dermatán sulfato, de condroitin sulfato y acido hialurónico). Es decir, crear un microambiente adecuado para mantener la homeostasis de la hematopoyesis (22, 23). Como se dijo anteriormente el ensayo in vitro utilizado para identificar MSC  de MO es el ensayo de CFU-F, el cual nos informa del número  y potencialidad de la MSC in vivo.  Por otro lado, Friedenstein y colab., en 1961 fueron los primeros en demostrar que las células derivadas de MO eran capaces de favorecer la osteogénesis (24). Respecto a la caracterización fenotípica de las MSC de MO grandes progresos han sido realizados  utilizando un separador de células activadas por  fluorescencia (FACS) y la técnica de separación magnética. Los estudios de marcadores de superficies de MSC en cultivo mostraron positividad para Stro-1, SH2, SH3, SH4 y negatividad para CD34, CD45, CD14, CD133 (20).  Por otro lado, en trabajos de caracterización fenotípica realizados con células progenitoras mesenquimales no expandidas de MO humana adulta fresca, se han identificado dos fracciones celulares, una CD45-CD14-/CD73+ y otra  CD45-CD14-/CD49a+ (25).   La expresión antigénica temprana de CD73 y CD49a  es una característica  que define a las MSC pero hasta el momento  no se conoce su significado funcional.  En el nacimiento, la frecuencia es de 1 MSC / 104 células mononucleares  de MO, declinando esta relación a 1 MSC / 2x106 células mononucleares en los individuos de 80 años (26). Un gran número de preguntas relacionadas con la biología de la MSC quedan por resolver.  Estas están relacionadas con su sobreviva, su capacidad de homing post-transplante, la relación entre su fenotipo inmune y su función como tal, su forma de administración sistémica o local y si sus propiedades de auto-renovación, diferenciación y transdiferenciación se mantienen post-transplante. Por lo tanto, de las preguntas expuestas surge la necesidad de continuar avanzando en los conocimientos de la biología de la MSC para  acortar la distancia entre la esperanza de su potencial uso en  la clínica y su real aplicación terapéutica.   Referencias: 1- Wagers AJ, Weissman IL.   Plasticity of adult stem cell. Cell 116: 639-648, 2004. 2- La Russa VF, Schwarzenberger P, Miller A, et al. 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