La médula ósea contiene una segunda población de células troncales denominadas células tr oncales mesenquimáticas (MSC, «mesenchymal stem cells»). La MSC, reconocida originalmente como «fibroblasto» de estroma, fue identificada como una célula con capacidad de diferenciarse a células del tejido óseo. Estudios posteriores demostraron que estas células son multipotentes dado que pueden diferenciarse a células correspondientes a tejidos mesenquimáticos tales como hueso, cartílago, tendón, músculo, tejido adiposo y estroma hematopoyético. De este modo se ha demostrado que, en el organismo adulto, las MSC participan en la homeostasis celular de tejidos mesenquimáticos y además en los procesos de regeneración/reparación frente a situaciones de daño. Las MSC no solo se encuentran en el estroma de la médula ósea, sino que también en sangre periférica, hígado fetal y sangre de cordón umbilical.
En cultivo, las MSC crecen como células adher entes, tienen una mor fología fibroblastoide y requieren de suero fetal para crecer. La capacidad de estas células de crecer in vitro y de poder ser subcultivadas (expansión) es muy alta y depende de factores tales como la edad o condición de la médula ósea del donante de la cual fueron. Las MSC, después
de moderados (≤ 5-7) ciclos de subcultivo
mantienen su cariotipo, actividad telomerasa y potencial de diferenciación, sin embargo después de ser exhaustivamente subcultivadas muestran evidentes signos de senescencia, apoptosis y una pérdida en la capacidad de diferenciación. Las MSC no tienen un perfil antigénico exclusivo y su caracterización se realiza sobre la base de la expresión de un conjunto de mar cador es los cuales son compartidos con otros tipos celulares (linajes mesenquimáticos maduros, células endoteliales, células epiteliales). Dentro de los marcadores más representativos y utilizados se destaca la expresión de los antígenos mesenquimáticos
SH2, SH3, SH4, α-actina de músculo esquelético (ASMA) y STRO-1, como también la ausencia de marcadores hematopoyéticos CD34, CD14 y CD45.
Al examinar la progresión de las MSC por el ciclo celular, se ha encontrado que sobre el 90% de estas células se encuentran en fase G0/G1 y solo un (10%) en fases S+G2/M. Dentro de la población en G0/G1, se ha determinado que entre un 10-20% de las células se encuentran en el estado de quiescencia o G0. Estas células corresponden a progenitores mesenquimáticos tempramos y no-compr ometidos en difer enciación a los diversos linajes mesenquimáticos (¿“r eal” célula tr oncal mesenquimática ?). Por otro lado, la mayoría de las MSC que están en ciclo celular corresponden a progenitores mesenquimáticos tardíos y que han adquirido un compromiso de diferenciación en alguno de los linajes (figura 2-1).
Figura 2-1. Jerarquía proliferativa y de diferenciación de la célula troncal mesenquimática. En este esquema
de diferenciación los progenitores mesenquimáticos se encuentran subdivididos en tres subpoblaciones: células troncales mesenquimáticas correspondientes a MSC no compr ometidas, pr ogenitor es mesenquimáticos comprometidos con un linaje mesenquimático y células maduras. Los progenitores comprometidos han sido denominados como unidades formadoras de colonias (CFU) y su potencial de difer enciación por S, estr oma hematopoyético; O, osteoblastos; C, condrocitos; T, tenocitos; A, adipocitos; skM, células de músculo esquelético; smM, células de músculo liso; cM, células de músculo cardiaco; As, astrocitos; Ol, oligodendrocitos y N, neuronas. El esquema ha sido estructurado en base a estudios con cultivos expandidos de células progenitoras mesenquimáticas de la médula ósea adulta (Adaptado de Minguell 2001).
La proliferación o mantención de las MSC, según sea su grado de compromiso, es regulada por varios factores de crecimiento como PDGF, TGFβ1, EGF y FGFs. El compromiso de una MSC a seguir un camino particular de diferenciación
implica la expresión y/o activación de factores de transcripción determinados, tales como Cbfa- 1 o PPARγ para los linajes osteogénico y adipogénico, respectivamente. A su vez un progenitor comprometido, progresa por esa vía de diferenciación hasta generar el fenotipo maduro debido a que se expresan y/o activan genes y proteínas asociadas a la función del tejido maduro que la célula diferenciada formará. Así, para el linaje osteogénico se producirán osteocalcina y osteopontina y para el adiposo se sintetizará la enzima lipoprotein lipasa. A pesar que se conocen muchos inductores para el compromiso y diferenciación in vitro de las MSC, los factores que operan in vivo no han sido identificados aún. Por otro lado, numerosos estudios tanto in vivo como in vitro han demostrado que éstas células además de diferenciarse a los tejidos mesenquimáticos ya señalados, también pueden diferenciarse a células de linajes no mesenquimáticos (tabla 2- 1). Así, estas células troncales adultas también presentan plasticidad y pareciera por lo tanto que su potencial de diferenciación es más amplio que lo inicialmente supuesto.
El alto poder expansivo ex vivo de las MSC, junto a su capacidad de ser les confiere un enorme atractivo para ser usadas en terapias biológicas. Como componente celular del estroma de la médula ósea, la MSC forma parte del proceso hematopoyético. Desde esta perspectiva la MSC contribuye a la conformación del microambiente hematopoyético, a través de la producción tanto de citoquinas y factores de cr ecimiento (señales solubles) como de moléculas de adhesión y matriz extracelular (tabla 2-2). Por lo tanto, se ha planteado que la MSC puede ser un blanco celular atractivo para regular, en forma indirecta la hematopoyesis, como por ejemplo en acelerar y hacer mas eficiente la reconstitución hematopoyética post- trasplante de HSCH. Otra propiedad muy interesante de las MSC es su capacidad de establecer interacciones con progenitores específicos de células efectoras del sistema inmune y modular así su función. En el contexto de estas interacciones, la MSC expr esa antígenos del complejo principal de histocompatibilidad (HLA: “Human leucocyte antigen”) de clase I, pero no de clase II, los que sí pueden ser expresados frente a estímulos como IFN-γ. A pesar de la expresión de los antígenos de HLA, las MSC escapan al reconocimiento y no activan linfocitos T alorreactivos en cultivo. Por otro lado las MSC tienen pr opiedades inmunosupr esoras mediadas por citoquinas, son capaces de inhibir
Tabla 2-2. Células troncales; mesenquimáticas: expresión de citoquinas y sus receptores y de componentes de matriz extracelular
Tipo de proteína Componente específico
Citoquinas y factores IL-1a, IL-6, IL-7, IL-8, IL-11, IL-12, IL-14, IL-15, IL-27, LIF, SCF, Flt-3 ligando, GM-CSF,
de crecimiento G-CSF, M-CSF.
Receptores IL-1R, IL-3R, IL-4R, IL-6R, IL-7R, IL-10R, IL-13R, IL-17R, LIFR, SCFR, G-CSFR, IFN- γR, TNFIR, TNFIIR, TGFβIR, TGFβIIR, bFGFR, PDGFR, EGFR.
Moléculas de αvβ3, αvβ5, α1, α2, α3, α5, αv, β1, β3, β4, ICAM-1, ICAM-2, VCAM-1, ALCAM-1, LFA-
adhesión 3, L-selectina, endoglina, CD44.
Matriz extracelular Colágenos I, II, IV, V, VI, fibronectina, laminina, proteoglicanos, hialuronato.
*: revisiones generales sobre el tema: Prockop, 1997, Minguell, 2001
la proliferación de linfocitos T activados y de reducir la incidencia de enfermedad injerto contra huésped. Estas observaciones apoyan el
uso de MSC alogeneicas, con fines inmunomodulador es en pacientes no compatibles.
5. CÉLULAS TRONCALES DE LA MÉDULA