MI CUENTA | NEWSLETTER

La terapia con células madre en los animales domésticos


Mª Mercedes Sánchez de la Muela, Gloria Santurde Sánchez, Laura Puente Poza
Unidad de Terapia Celular del Hospital Clínico Veterinario UCM
cell.stem.vet@vet.ucm.es
Imágenes Argos

En las últimas décadas la investigación sobre las células madre ha tenido un desarrollo espectacular debido a sus prometedoras expectativas, que incluyen la medicina regenerativa y el tratamiento de la enfermedad injerto contra huésped o de los procesos autoinmunes. Pero desde hace muy pocos años se ha comenzado la investigación básica para su utilización en terapia de los animales domésticos.

La formación de órganos y tejidos se produce de forma progresiva; en el embrión temprano las células son totipotentes y según avanza el desarrollo se diferencian dando lugar a líneas celulares cuya potencialidad es más reducida. A partir de ellas se producirá la diferenciación terminal en células especializadas propias del tejido adulto. Aunque la mayoría de las células siguen esta secuencia, un pequeño número se mantienen, en el tejido adulto, en un estado multipotente. Son las denominadas células madre mesenquimales (CMM) o células troncales (De La Fuente González, 2004). Las células troncales adultas se mantienen en los tejidos en un estado quiescente. Su función es reponer el desgaste celular que, de forma natural o traumática, se produce en todos los tejidos orgánicos a lo largo de la vida.

Las células madre mesenquimales

Las CMM fueron descritas por Friedenstein durante la década de los 70 (Prockop, 1997). Las aisló a partir de la médula ósea y las definió como una población de células, diferentes de las células hematopoyéticas, con características clonogénicas, adherentes y fusiformes, que proliferan formando colonias. Les dio el nombre de “unidades formadoras de colonias de fibroblastos” (Hermida Gómez, 2010). Posteriormente, fueron rebautizadas por Caplan como “células madre mesenquimales” (Caplan, 1991) y han sido aisladas de numerosos tejidos (figura 1).

Figura 1. A la izquierda figuran los tejidos de los que han aislado células madre mesenquimales y a la derecha figuran los tipos celulares hacia los que se ha conseguido la diferenciación.

La diferenciación de las CMM in vivo se produce según las influencias ejercidas por determinados factores de crecimiento propios de su entorno. Así, en los cultivos la diferenciación puede ser inducida, si se modifican los componentes que se añaden al medio (Liu, 2009) (figura 2).

Figura 2. Componentes utilizados para inducir la diferenciación de las CMM a diferentes tejidos.

En la especie canina se ha demostrado también la existencia de las CMM. Son capaces de doblar la población en 35-45 horas y se ha logrado su diferenciación a otros tejidos mesodérmicos -tejido óseo, adiposo, endotelial, cartílago- e incluso la transdiferenciación hacia células neurogénicas mediante la utilización de los medios adecuados (Tharasanit et al., 2011). Se han obtenido resultados muy parecidos en el cultivo de CMM de caballo (Lovati, 2011). Aunque, como se muestra en la figura 1, las células madre mesenquimales han sido aisladas de la mayoría de los tejidos, desde el punto de vista clínico, el aislamiento y el cultivo a partir de tejido adiposo es por el momento el procedimiento más utilizado, dada su facilidad de extracción, su capacidad proliferativa y su variado potencial de diferenciación y transdiferenciación (Lee, kim, Choi, 2004).

Características

Las características terapéuticas de las CMM derivan de su actividad proliferativa, antiinflamatoria y moduladora de la respuesta inmunitaria. Son responsables de la producción local de factores de crecimiento (Chamberlain et al., 2007) y en un entorno no inflamatorio expresan niveles mínimos de mediadores inflamatorios, como COX2 o PGE2. En un ambiente inflamatorio aumenta la secreción de factores antiinflamatorios como TGFß o IL10. También, hay evidencias de que in vivo, son capaces de acudir al lugar lesionado y expresar una serie de quimioquinas y citoquinas antiinflamatorias (Newman et al., 2009). Además, son capaces de reducir la muerte celular por apoptosis en los tejidos dañados, posiblemente por la secreción de factores paracrinos (Block et al., 2009).

Se han descrito varios mecanismos de acción a través de los cuales las CMM cumplen con su función antiinflamatoria. Al parecer, activan la expresión de un antagonista del receptor de la IL-1. También intervienen en mecanismos feedback negativos, en los que el TNF-alfa y otras citoquinas proinflamatorias producidas por los macrófagos locales activan las CMM, que inician la producción de proteínas antiinflamatorias. Asimismo, la presencia de lipopolisacárido (LPS), TNF-alfa, oxido nítrico (NO) y otras moléculas asociadas a la lesión tisular procedentes de los tejidos lesionados las estimulan para producir PGE2. A su vez, la PGE2 induce la secreción de la citoquina antiinflamatoria IL10 por los macrófagos. De esta forma, las CMM pueden producir efectos antiinflamatorios a través de varios mecanismos, entre los que se incluye la expresión de sustancias anti-ROS (especies reactivas de oxígeno) (Prockop, 2011. Block et al., 2009).

Aunque se han realizado muchos estudios que respaldan las propiedades inmunomoduladoras de las CMM, los mecanismos no son del todo conocidos. Se sospecha que ciertas citoquinas proinflamatorias producidas por leucocitos activados inducirían a las CMM a secretar factores solubles con actividad inmunosupresora (Ren et al., 2008) como la IL-10 o la IL-6 (Raffaghello et al., 2008, Xu et al., 2007). Otras moléculas que pueden estar relacionadas con la inmunomodulación son el factor de crecimiento de los hepatocitos (HGF) y el factor de crecimiento transformante 1 (TGF 1) (Aggarwal y Pittenger, 2005). In vitro se ha demostrado que las CMM modulan las funciones especificas de las células T y que a través de la producción de NO inhibirían su proliferación (Schipani y Kronenberg, 2009). Las CMM humanas in vitro expresan niveles intermedios o bajos de proteínas del complejo mayor de histocompatibilidad I (MHC-I). Esto, unido a sus propiedades inmunomoduladoras, les permite ser muy bien toleradas, lo que implica que el alotrasplante no necesita de una terapia inmunosupresora para evitar el rechazo del receptor (Nauta y Fibbe, 2007).

La aplicación de las CMM en medicina veterinaria es un campo en desarrollo. Actualmente oscila entre la extrapolación de los resultados obtenidos en estudios (en modelos animales) de patologías humanas y la aplicación basada en los estudios realizados sobre patologías exclusivamente veterinarias, aunque en este último caso se han publicado pocos trabajos. Se sabe que la capacidad de expansión de las CMM es diferente dependiendo de la especie, es ligeramente más rápida para el perro que para el caballo o el cerdo (Schwarz, 2011) y que las CMM procedentes de tejido adiposo en el caballo parecen más adecuadas para producir un cartílago funcional que las progenitoras procedentes de la médula ósea (McCarthy et al., 2011).

Tratamiento

La administración de las CMM puede realizarse mediante infiltración en el lugar de la lesión, de forma sistémica o por ambas vías. Una vez administradas por vía sistémica tienen la capacidad de migrar al sitio específico de la lesión. Administradas por vía intraarticular son capaces de migrar específicamente y anidar en el menisco o en el cartílago (Burns, 2011). Cuando son administradas por vía intravenosa se distribuyen en muchos tejidos y gracias a técnicas de fluorescencia han sido localizadas en piel, sistema gastrointestinal, hueso y médula ósea.

Existen resultados clínicos muy alentadores en el caballo en el tratamiento de lesiones articulares y tendoligamentosas. Las nuevas fibras del tendón en reparación se disponen de forma paralela, se reduce la inflamación y se incrementa la concentración de colágeno tipo I, dando lugar a una reparación de mayor calidad que con los tratamientos convencionales (Frisbie, 2010). También existen referencias de la aplicación de CMM para el tratamiento de la laminitis, con buenos resultados iniciales tanto en casos agudos como en crónicos (Burns K., 2011), y en la queratitis ulcerativa (Marfe, 2011). Actualmente se está aplicando -en esta especie- como forma de terapia compasiva (casos refractarios a los tratamientos habituales) en ciertas patologías, sin la existencia de estudios previos.

Uno de los problemas que plantea el tratamiento autólogo es el retraso en el inicio del tratamiento, y por tanto de la recuperación, a causa del tiempo necesario para el crecimiento y la expansión de las células en cultivo. De ahí la importancia de la utilización de CMM alogénicas. Se ha demostrado que el uso de CMM alogénicas en el tratamiento de la tendinitis introduce algunas ventajas como la inmediata disponibilidad de células conservadas en congelación a partir de cultivos bien caracterizados, la precocidad en el tratamiento -esencial en muchas ocasiones- y la eliminación de un procedimiento quirúrgico, que si bien es mínimo siempre puede plantear complicaciones. Por otra parte al ser muy bien toleradas por el receptor permite el tratamiento a partir de bancos celulares en aquellos casos en los que se requiera una actuación rápida (Del Bue, 2008). Es evidente que en este caso hay que establecer controles sanitarios rigurosos para evitar la transmisión de enfermedades.

En la especie canina, la investigación en CMM con vistas a futuras terapias celulares ha sido un poco más tardía (Spencer et al., 2011). Uno de los campos en el que existen más datos es el de las enfermedades osteoarticulares. En el perro se ha demostrado que la administración intraarticular en una sola dosis de CMM proporciona una mejoría en la osteoartritis coxofemoral con células autólogas obtenidas y expandidas a partir de tejido adiposo (Black et al., 2007). Así mismo, se han obtenido resultados satisfactorios con la misma técnica en el tratamiento de la articulación humeroradiocubital, extendiéndose el efecto beneficioso hasta los 180 días posadministración (Black et al., 2008). Otro trabajo clínico muy interesante, aunque la casuística es muy baja, es el de Crovace (Crovace, 2008), en el que se presentan 14 animales de diferentes edades y razas que incluyen un caso de quiste óseo, dos pacientes con no unión de tibia, tres no uniones de fémur, un defecto óseo de radio, una no unión de carpo valgo y cuatro casos de necrosis avascular de cabeza femoral con buenos resultados en todos los casos.

Los recientes estudios de Mokbel (Mokbel, 2011) demuestran que tras la administración de CMM autólogas en lesiones experimentales provocadas en la articulación de la rodilla del perro, se produce el anidamiento de CMM y que participan en la reparación de la lesión. También se han utilizado CMM alogénicas procedentes de tejido adiposo en el tratamiento de un modelo de compresión espinal obteniéndose muy buenos resultados (Ryul, 2009).

En la especie felina no existen, a día de hoy, referencias bibliográficas sobre terapia con CMM.

Bibliografía

Aggarwal S., Pittenger M.F. Human mesenchymal stem cells modulate allogenic immune cell responses. Blood105: 1815-1822. 2005. Black L.L., Gaynor J., Gahring D., Adams C., Aron D., Harman S., Gingerich D.A., Harman R. Effect of adipose-derived mesenchymal stem and regenerative cells on lameness in dogs with chronic osteoarthritis of the coxofemoral joints: a randomized, double-blinded, multicenter, controlled trial. Vet Ther.;8(4):272-84. 2007. Black L.L., Gaynor J., Adams C., Dhupa S., Sams A.E., Taylor R., Harman S., Gingerich D.A., Harman R. Effect of intraarticular injection of autologous adipose-derived mesenchymal stem and regenerative cells on clinical signs of chronic osteoarthritis of the elbow joint in dogs. Vet Ther.;9(3):192-200. 2008. Block G.J., Ohkouchi S., Fung F., Frenkel J., Gragory C., Pochampally R., Dimattia G., Sullivan D., Prockop

Mas noticias

23rd Congress of the European Society of Veterinary and Comparative Nutrition

VI Congreso de la Organización Iberoamericana de Porcicultura

XL Congreso Anaporc

¿Piensos con umami para mejorar el consumo de los lechones destetados?

Imagen de Marzena P. (Pixabay)

Se ha abierto el plazo de preinscripción para obtener el Certificado Español en Clínica Equina de 2020

Noticias de interés

EVENTOS