CELULAS MESENQUIMALES Y ENVEJECIMIENTO

MR2 Edgar Rodríguez Villanueva

Hospital Arzobispo Loayza

2008

Revista de Investigación Clínica/vol 58/setiembre-octubre 2006/pp 498-511

INTRODUCCION

Células indiferenciadas con alto potencial proliferativo. Autorenovación. Generar tipos celulares con funciones

especializadas. Células troncales embrionarias (CTE)-

pluripotenciales- y somáticas (CTS)- multipotenciales.

Revista de Investigación Clínica/vol 58/setiembre-octubre 2006/pp 498-511

INTRODUCCION

CTH bastante estudiadas (CD34+) CTM (médula ósea) originan: fibroblastos,

adipocitos, osteoblastos y condrocitos. Además pueden dar origen a otras células:

miocitos, tenocitos y células nerviosas (plasticidad).

Experiemental Gerontology 40 (2005) 926-930

HISTORIA

Friedenstein 70 realiza estudios en cobayos y ratones, UFC-F, parte del microambiente hematopoyético.

80’ gran interés en caracterizar a las células que originan el estroma medular, hueso y cartílago (CTM).

Owen demostró que CTM origina tejido óseo, cartilaginoso y conjuntivo, dando lugar a un gran número de células estromales -un solo progenitor?.

Ageing Research Reviews, 5 (2006) 91-116

HISTORIA

Friedenstein-1987- las células derivan de una sola UFC (cultivos celulares in vitro).

Métodos de Obtención: Caplan usa la gradiente de difusión de

Percoll (solo pequeño número de células tenia capacidad de adhesión y formar colonias).

1-5 UFC-F x 100,000 células nucleadas y se formaban entre los 14-21 días de cultivo.

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HISTORIA

Otros métodos de identificación incluye las características inmunofenotípicas (selección positiva y negativa).

Caracterización de CTM: Forma de huso, presencia de núcleo central

alargado con 2 ó 3 nucleolos. Prockop (citometria de flujo) 3 tipos celulares:

RS1: pequeñas, fusiformes, agranulares. RS2: pequeñas y granualres. mCTM: grandes y granulares.

Revista de Investigación Clínica/vol 58/setiembre-octubre 2006/pp 498-511

Revista de Investigación Clínica/vol 58/setiembre-octubre 2006/pp 498-511

FUENTES DE CTM

Principalmente de médula ósea. También en:

Sangre periférica. Sangre de cordón umbilical. Paredes de la vena de cordón umbilical. Fluido amniótico, gelatina de wharton, tejido

adiposo, placenta. Sinovia, músculo esquelético, decidua dental.

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ENVEJECIMIENTO

Definir envejecimiento es mas intimidante “Suma de restricciones primarias en mecanismos

regenerativos de organismos multicelulares” (Sames and Stolzing, 2005).

Envejecimiento diferente de senescencia. Senescencia: detención irreversible de la división

celular, con alteraciones en la capacidad funcional y replicativa.(Ithana et al., 2001)

Senescencia: células grandes, aplanadas, caracterizadas por detención irreversible en la fase G1, reprimen los genes que favorecen el ciclo celular y estimulan los inhibidores como p53 o p16RB.

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ENVEJECIMIENTO

P53 disfunción de telómero. p16RB mediada por oncogenes por

disfunción de cromatina. Senescentes: secretan enzimas

degradativas, citoquinas inflamatorias y factores de crecimiento, estimulando el envejecimiento y la tumorogénesis.

La relevancia de células senescentes esta mas cerca del cáncer que al envejecimiento.

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ENVEJECIMIENTO

Marcadores de Envejecimiento en CTM: Morfología:

Son células mas grandes, no tienen forma de huso. Proliferación:

Estudios demuestran una disminución del número de UFC sembradas en los cultivos, otros no encuentran relación.

Estudios en CTM con potencial osteogénico, contando las UFC con positividad a fosfatasa alcalina, estaban disminuida en CTM envejecidas. (Meunier et al., 1971)

Hay un cambio del potencial osteogénico al adipogénico que lleva a la osteoporosis senil.(Ross et al,. 2000)

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ENVEJECIMIENTO

Disminuye el potencial de triple diferenciación. Estudios muestran resultados opuestos. In vitro: disminuye del potencial de replicación,

mientras que las CTE no varian. Hay una disminución del tiempo de replicación

asociado a la edad del donante en algunas células somáticas.(Banfi et al.2000; Baxter et al, 2004; Bruder et al, 2002)

Además de disminuir el # de UFC también el tamaño de la colonia disminuye en el envejecimiento (células aplanadas senescentes).(Chen 2002)

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ENVEJECIMIENTO CTM se dividen en relación a la edad del donante

(doblando el número en 12-24hr).(Prockop et al,. 2003) En cultivos de CTM de ratones viejos se observo una

tasa de crecimiento 3 veces mayor que en jóvenes.(Bergman et al., 1996)

Telómero al alcanzar cierta longitud detiene la división celular (senescencia).(Harley et al., 1990)

Pérdida gradual de telómero es regulador de del tiempo de vida celular y es un mecanismo protector contra el cáncer.

Se observó acortamiento del telómero en osteoblastos, miocitos y condrocitos.

CTM tienen igual velocidad de acortamiento que células no troncales.

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ENVEJECIMIENTO

Telomerasa neutraliza la pérdida gradual de telómeros (sintetiza repeticiones de novo). (Greider and Blackburn 1985)

Esta actividad es observada en células germinales, CTE, tumorales, CTH. Es reprimida al empezar el proceso de diferenciación celular.

En miocitos, la actividad disminuye con el envejecimiento, in vivo el cartílago es telomerasa negativa. En CTM resultados contrapuestos.

El estímulo de telomerasa en CTM produce aumento del tiempo de vida celular con incremento del potencial de diferenciación.(Shi et al., 2002)

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ENVEJECIMIENTO

Beta galactosidasa marcador de senescencia asociada a disfunción lisosomal.(Minamino et al., 2003)

En CTM se incrementa (cerdos), humanos se incrementa p53 y p16RB, no hay diferencia relacionada a edad.

Las sustancias producidas en senescencia (citoquinas, factores de crecimiento) causan alteraciones funcionales en CTM.

TGF-B regula diferenciación de osteblastos, estimulando el desarrollo y proliferación de formas jóvenes e inhibiendo su maduración. Esta disminuido en CTM envejecidas.(Tsuboi et al., 2004)

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ENVEJECIMIENTO

Citoquinas BMP2/4 esencial para la maduración de osteoblastos, esta disminuida en cerebros de ratas envejecidas. Junto con TGF-B contribuye al cambio adipogénico de las CTM.(Canalist et al., 2003)

IL-6 (respuesta inflamatoria), se incrementa con la edad.(Cheleuitte et al., 1998)

IL-7 (maduración de linfocitos B), disminuye con la edad.(Stephan et al., 1998)

IL-11 (actividad hematopoyética, osteotrófica y protectora de mucosa), se reduce en CTM de ratones envejecidos.(Zheng et al., 2001)

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ENVEJECIMIENTO

Oxido nítrico promueve la diferenciación de CTM en osteoblastos, otros afirman que favorece la adipogénesis.(Xiao et al., 2001)

Antioxidantes son benéficos en el envejecimiento de CTM, en osteoporosis los niveles son casi nulos.(maggio et al., 2003)

En humanos prolongan el tiempo de vida y la velocidad de crecimiento de las CTM.(Zou et al., 2005)

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ENVEJECIMIENTO

Envejecimiento Extrínseco e Intrínseco: Propio envejecimiento y el envejecimiento del

organismo. CTM forman pequeña parte de médula ósea,

junto a compleja red de células y matriz extracelular (microambiente medular).(Dorsshkind, 1990)

Este complejo microambiente produce modificaciones en el comportamiento de CTM, apoyando la teoría extrínseca de envejecimiento.(Miao et al., 2003)

RESUMEN

Tres cambios con el envejecimiento:

1. Cambios en la cantidad.

2. Cambios en la calidad (diferenciación, regeneración).

3. Cambios en la capacidad de movilización.

RESUMEN

Tipos Celulares: CTM senescentes:

Menor potencial de diferenciación. No habilidad para autorenovación. Telomerasa inactiva.

CTM persistentes: menor disposición a la senescencia.

CTM perennes: eluden el envejecimiento.

RESUMEN

CTM son sujeto y causa de envejecimiento. Sujetos: directamente por experimentar

estrés relacionado al tiempo como el daño oxidativo y la aberración genética.

Sujetos: indirectamente por el tejido circundante que llega a ser quiescente con el tiempo, manteniendo estímulos de activación, con pérdida de la capacidad de diferenciación.