Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
C élu la s m a d r e . E sta d o actual 88 Luz Mabel Ávila Portillo • Andrea Becerra Calixto • Jennifer Ávila Claudia Gómez • Jo s é Ignacio Madero • Benjamín Ospino La historia de las células madre comenzó ya hace dos dé cadas durante las cuales se ha producido un cambio radi cal en el horizonte de la medicina. El reconocimiento de la existencia de varios tipos de linajes celulares provenientes del blastocisto y de la sangre periférica del adulto, junto con su capacidad de producir nuevos tejidos, inclusive de capas embrionarias diferentes, ha permitido diseñar nuevos trata mientos antes considerados imposibles (1). Las células madre o células stem (por su terminología en inglés que semeja el crecimiento de un árbol desde el tallo hasta sus hojas), se han definido como células indife- renciadas, capaces de generar variadas líneas celulares, de pendiendo de su potencial y estímulo; se caracterizan por dividirse indefinidamente y diferenciarse a variados tipos de células especializadas, tanto morfológicamente como funcionalmente. Las células madre son clasificadas según su capacidad de diferenciación a distintos tipos de tejidos es decir según su potencialidad. • Totipotenciales: son aquellas capaces de producir te jido embrionario (un embrión completo) y extraem- brionario (placenta y anejos placentarios). En sentido estricto solamente los estadios iniciales del zigoto constituirían células madre totipotenciales. • Pluripotenciales: son aquellas que tienen la capacidad de diferenciarse a cualquiera de los tejidos existentes en un organismo adulto y por tanto tejidos proceden tes de cualquiera de las tres capas embrionarias inclu yendo las células germinales. • Multipotenciales: capaces de diferenciarse a distintos tipos celulares, pero siempre restringiendo su poten cial a tejidos derivados de una única capa embriona ria, es decir tejidos derivados mesodérmicos, ectodér- micos endodérmicos (1). Desde el punto de vista de su origen se dividen en cé lulas madre embrionarias (derivan del embrión, bien del blastocisto o de la cresta gonadal) y células madre adultas (derivan de alguno de los tejidos adultos). Además de las células madre existen las denominadas células progenitoras o precursoras que serían aquellas células comprometidas a un determinado linaje pero con cierta capacidad prolifera- tiva (también se han denominado células TAC o "transient amplifying cells"). Las diferencias entre las células madre y las células precursoras en ocasiones no son claras (2). C é l u l a s m a d r e e m b r io n a r ia s Las células madre embrionarias son pluripotenciales, es decir son capaces de proliferar de forma continua sin dife renciarse, siendo prácticamente inmortales, y además son capaces de diferenciarse a cualquier tejido del organismo, incluyendo tejidos somáticos (corazón, hígado, hueso, pul món, cerebro, etc.) y células germinales (oocitos y esperma tozoides) como se ha podido demostrar recientemente (2). La posibilidad de obtener cualquier tipo de tejido y sin limitaciones en cuanto a número de células ha abierto expec tativas de tratamiento de enfermedades tradicionalmente incurables (infarto de miocardio, enfermedades neurode generativas como la enfermedad de Parkinson, diabetes y otras muchas). Sin embargo, las células madre embrionarias tienen importantes limitaciones que no permiten que se de sarrolle ningún estudio clínico abierto en pacientes, ya que por su misma propiedad altamente proliferativa se ha visto en diferentes modelos de animales en los que se han utiliza do, se detecte de forma invariable la producción de tumores (teratomas y teratocarcinomas) (3). C é l u l a s m a d r e a d u l t a s Las células madre adultas se consideran multipotenciales, es decir capaces de diferenciarse a un número limitado de tejidos, principalmente en función de su origen embriona rio (células de origen mesodérmico pueden diferenciarse a tejidos derivados mesodérmicos etc.). Sin embargo, cada vez parece más evidente que las células madre adultas son capaces de generar células maduras de tejidos derivados de capas embrionarias distintas, siendo el caso más típico el de las células madre hematopoyéticas capaces de diferenciarse a hepatocitos, músculo cardíaco, endotelio o incluso a tejidos derivados de las tres capas embrionarias. Este fenómeno, denominado capacidad de transdiferenciación de las células madre adultas o plasticidad (2). No obstante, este fenóme GINECOLOGÍA Y OBSTETRICIA BASADAS EN LAS NUEVAS EVIDENCIAS T no no está exento de controversia, ya que mientras algunos estudios lo apoyan, otros trabajos recientes cuestionan la existencia de esta capacidad de transdiferenciación de las células, justificando algunos de los hallazgos de versatilidad en función de fenómenos de fusión celular o incluso, cues tionando abiertamente los resultados experimentales (4). Se conoce desde hace muchos años que distintos tejidos del organismo tienen la capacidad de autorregenerarse, gra cias a la existencia de células madre residentes en dichos tejidos. Estas células madre obtenidas de tejidos adultos, poseen las dos características de autorrenovación y diferen ciación que hemos mencionado anteriormente. Se han iden tificado células madre adultas en la médula ósea, músculo esquelético, epidermis, intestino, testículo, hígado, y de for ma más reciente en tejidos como el sistema nervioso central o el corazón (4). P l a s t ic id a d Este término hace referencia a la capacidad de algunas células adultas para generar progenitores apropiados cuando se las coloca en un nuevo tejido. Es decir, puede transdiferenciar- se, cambiar su destino, alojarse por vía sanguínea en tejidos lejanos al que reside habitualmente y ser capaz de regenerar esos tejidos. El microambiente celular, la matriz extracelular, los factores de crecimiento y la diferenciación desempeñan un papel clave en la función de la célula madre. Se ha demos trado que el nicho o microambiente controla muchas facetas de estas células, como su división, orientación y el tipo de división (simétrica o asimétrica) Existen también estudios re cientes que apoyan la teoría de que la transdiferenciación o plasticidad se debe a un fenómeno de fusión, lo que significa que el contacto célula-célula tendría un papel importante en la adquisición de un nuevo fenotipo celular (4). Los criterios que establecen la plasticidad de una célula son: 1. Un gen, previamente inactivo y específico del nuevo tipo celular, se expresa en la célula de interés. 2. La célula está bien integrada en la estructura del nue vo tejido y es morfológicamente indistinguible de las células vecinas derivadas del huésped. 3. Demostrar la producción de una enzima deficiente u otra molécula específica de un órgano, en un animal genéticamente deficiente (5). C é l u l a s m a d r e h e m a t o p o y é t ic a s Definidas por sus características funcionales de regenerar y mantener todas las células mieloides y linfoides maduras que encontramos en sangre periférica, médula ósea, bazo y timo (6). Son capaces de transdiferenciarse en células de te jidos no hematopoyéticos como hígado, páncreas, corazón, cerebro y riñón (7). Son pluripotentes, con alto potencial de proliferación y autorrenovables. Se ha demostrado su presencia en hepato- citos, cardiomiocitos y neuronas con cromosoma Y en muje res que recibieron transplantes de médula ósea de donado res masculinos (8-10). Las células madre hematopoyéticas se caracterizan por tener un ciclo de renovación de alrededor de 30 días, son in ducidas a hematopoyesis y experimentan una serie de divi siones para la maduración donde coexisten progenitores con células que aumentan su diferenciación y restringen su pro liferación hasta alcanzar los linajes mieloide o linfoide. Las células maduras tienen una vida que varía en el ser humano de un día en neutrófilos a 120 días en los eritrocitos (9,10). Mantener números adecuadosde células maduras requie re de la activación secuencial de clonas de células madre su cesivas. Este proceso está regulado por glicoproteínas que actúan como factores de crecimiento o como inhibidores de proliferación y por citoquinas (11, 12). En la médula ósea, menos del 0,1% de las células hematopoyéticas son pluri- potenciales capaces de proliferación a tiempo prolongado y autorrenovación. El procedimiento que mejor las define es la capacidad de mantener la regeneración completa del sistema linfohema- topoyético por más de seis meses después de transplante de médula ósea, que identifica un grupo de células de canti dad variable con potencial de repoblación por largo tiempo (LTR) (11,12). En adultos la mayoría se encuentran en la MO, donde se asocian con células madre mesenquimales (CMM) y consti tuyen el microambiente hematopoyético, en donde produ cen los factores de estimulación e inhibición del crecimiento que regulan su desarrollo. El tráfico de algunas de las células LTR a través de la circulación explica su amplia distribución en todo el organismo en tejidos que no son hematopoyéti cos como el músculo esquelético, riñones, corazón, pulmón, hígado, cerebro e intestino delgado. En el ser humano pueden ser movilizadas a sangre perifé rica con el factor de crecimiento de colonias de granulocitos (G-CSF), permitiendo la selección de este grupo de células para transplante utilizando protocolos de transplante con células de sangre periférica (13). F e n o t ip o Durante el proceso de maduración, las células madre hema topoyéticas (CMHs) expresan o dejan de expresar moléculas o antígenos en la membrana celular, lo cual ha permitido la caracterización de los linajes celulares. La detección de estos marcadores facilita la identificación y aislamiento de grupos celulares particulares. A pesar del gran número de estudios realizados, aún no se ha podido encontrar un único marcador específico de las CMHs, sin embargo, el uso de combinaciones de marcadores permite agrupar en subgru- pos mezclas de células funcionalmente heterogéneas con algunas características en común. Las células hematopoyé ticas primitivas no expresan marcadores de linaje (Lin) pro pios. Esta ausencia permite distinguir las células inmaduras del resto de células diferenciadas, siendo estas últimas más abundantes (13). La célula m ejor conocida fenotípicam ente por su uso desde hace años para el transplante de m édula, es la cé lula madre hem atopoyética (CMH). Un marcador de su perficie, el antígeno CD34 se ha empleado para detectar, aislar y m anipular esta célula; otros marcadores también conocidos son el antígeno CD133, y el c-kit (CD117). Avances recientes describen como marcador, el factor de crecim iento vascular (KDR) (13). 612 PARTE IV 8 8 / CÉLULAS MADRE. ESTADO ACTUAL T C D 3 4 Para identificar, aislar y cuantificar la población de CMHs con frecuencia se utiliza el marcador de linaje conocido como antígeno CD34, el cual se ha identificado en la mayoría de células iniciadoras de cultivo de largo término (CI- CLT), en gran parte de las células formadoras de colonias (CFC) y en células progenitoras linfoides y mieloides. Este marcador sin embargo, no está presente en la mayoría de células terminal mente diferenciadas. Las células que expresan este marcador de diferenciación linfocitaria se caracterizan por poseer un gran potencial de repoblación in vivo y por tener la capaci dad de generar progenie eritroide y mieloide a partir de cé lulas formadoras de colonias (14). Se ha demostrado que la regulación de la expresión del antígeno CD34 está implicada en el mantenimiento de la actividad hematopoyética normal gracias a la inhibición de la proliferación de células progeni- toras, mediada por contacto y agregación celular (15). El antígeno CD34 se expresa entre el 1-4% de las célu las nucleadas presentes en la médula ósea humana de in dividuos sanos. En sangre periférica, aproximadamente un mililitro de sangre contiene en promedio 4 x 103 células/|il CD34+ las cuales corresponden al 0,06% de las células nu cleadas totales; y conforman entre el 0,1-1% de células nu cleadas de sangre de cordón umbilical (SCU) (15). CD 1 3 3 El CD133 es otro antígeno que se expresa en la mayoría de las células CD34+, también conocido como AC133. Este an tígeno es una proteína glicosilada que se ha detectado en células repobladoras, progenitoras inmaduras y progenito- ras de monocitos/granulocitos, pero no en la mayoría de progenitores eritroides. Su función se ha relacionado con el mantenimiento de los estados primitivos de diferenciación. Las células CD133+ están presentes en la sangre de cordón umbilical (SCU) y en la medula ósea (MO) (16). C é l u l a s m a d r e m e s e n q u im a l e s Los investigadores Ernest A. McCulloch y James E. Till fue ron los primeros en revelar la naturaleza clonal de las cé lulas de médula ósea en 1960 (17, 18). Un ensayo ex vivo, para examinar el potencial clonogénico de las células mul- tipotentes de médula ósea fue reportado en los años 70 por Friedenstein y sus colaboradores (19,20). En este ensayo, las células estromales fueron llamadas unidades formadoras de colonias de fibroblastos (UFC-F). Seguido a esto, fue reve lada la capacidad de plasticidad de estas células pudiendo determinar su destino en un ambiente adecuado. Las células madre mesenquimales se caracterizan por ser células progenitoras de carácter multipotente que pueden diferenciarse a variados tipos de células de la capa germinal mesodérmica (19), los tipos celulares en los cuales ellas se diferencian tanto in vitro como in vivo incluyen los osteo- blastos, los condrocitos, miocitos y adipositos (19) aunque, también se han descrito en los islotes beta del páncreas. Las CMM, también poseen el fenómeno de plasticidad, ya que se ha reportado su diferenciación a neuronas. Las CMM, se encuentran localizadas en todos los tejidos provenientes del mesodermo, como lo es el estroma de la médula ósea que concomitante con las CMH generan el mi- croambiente medular permitiendo la homeostasis del sis tema sanguíneo (19, 20) y tejido conectivo (tejido adiposo y gelatina de Wharton, pulpa dental), éstas al contrario de las CMH son adherentes, no expresan marcadores del tipo hematopoyético sino que poseen sus propio juego de mar cadores (CDU7, CD90, Thy-1, CD105). C a r a c t e r iz a c ió n y d e t e c c ió n Las CMM al igual que las CMH son aisladas y caracteriza das por la identificación de marcadores de superficie carac terísticos de las mismas; los más importares son: • CD90/Thy-1: consiste en una molécula de 25-37Kda glicosilada en su región amino N-Terminal; es una molécula anclada a la superficie celular con un domi nio de inmunoglobulina, originariamente descubierta como antígeno de timocito. Es usada como marcador de células madre fibroblastoides y de neuronas en procesos axonales de maduración. • CD105: endoglina o glucoproteínalóO el tipo I, es una proteína transmembranal, la cual es altamente ex presada en el endotelio vascular. Posee una O y una N glicosilación. La activación de la expresión de la endolgina ha sido demostrada en tumores de células vasculares, sugiriendo que la proliferación está aso ciada a la expresión del marcador. El CD105 se une al TGF- y beta 3. • CD73: es un antígeno de diferenciación lecocitaria, que recientemente se ha mostrado como mediador de la unión de linfocitos a células endoteliales, el CD73 posee una actividad 5 nucleotidasa y cataliza la de fosforilación de purinas y pirimidinas. C é l u l a s m a d r e d e s a n g r e d e c o r d ó n UMBILICAL ( S C O ) Hasta hace algunos años, la sangre de cordón umbilical (SCU) era un desecho en las salas obstétricas. Sin embar go, estudios descubrieron que la sangre de cordón umbili cal contenía CMH CD34+ en aproximadamente del 1% de las células nucleadas. Se ha observado y comprobado que la frecuencia de células CD34+disminuye con el tiempo de gestación. Así en la semana 17 existe un 11% el cual dismi nuye a un 1 % en la semana 38. La SCU tiene ventajas en con traste con la médula ósea ya que contiene una mayor con centración de éstas, tienen una gran capacidad proliferativa y son inmunológicamente inmaduras, la cual la convierte en una gran fuente para el tratamiento de variados trastornos hematopoyéticos. El primer trasplante de CMH obtenidas de SCU fue realizado en el año 1989, a un niño con anemia de Fanconi, este recibió la SCU de su hermano recién naci do, mostrando posteriormente mejoría (21). Actualmente, se realizan estudios usando la sangre de cordón umbilical en medicina regenerativa y terapéuti ca, como el de Valbonesi y col en el 2004 aplicaron células CD34+ de sangre de cordón umbilical para el tratamiento de lesiones en piel, las cuales se encontraban infectadas y carecían de granulación. Después de la segunda aplicación GINECOLOGÍA 613 GINECOLOGÍA Y O BSTETRICIA BASADAS EN LAS NÜEVAS EVIDENCIAS T de células, las lesiones no presentaban signos de infección y se observó la presencia de tejido de granulación (23). Sin embargo, hasta el momento la más importante de sus utili dades es sobre todo hematológica; en la tabla 1 se observan algunas enfermedades malignas y no malignas que pueden ser tratadas con SCU. Tabla 1. Enfermedades que pueden ser tratadas con transplante he- matopoyético de SCU. Malignas No Malignas Trombocitopenia megacariocítica Anemia de Fanconi Talasemia Síndrome de Kostman Inmunodeficiencia severa combinada Anemia idiopática aplásica Síndrome mielodisplásico Anemia falcif orme Síndrome Blackfan-Diamond Síndrome Wiskott-Aldrich Síndrome de Hunter Síndrome Hurler Síndrome linfoproliferativo ligado a X Enfermedad de Gunther Osteopetrosis Adrenoleucodistrofia Leucodistrofia celular globoide Síndrome Lesh Nyhan Disqueratosis congénita_________ * Adaptado de Fasouliotis y Schenker (22). Desde el descubrimiento de esta fuente tan importante de células madre hematopoyéticas se han creado en el mundo gran cantidad de Bancos de sangre de cordón umbilical tanto públicos como privados, lo cual ha facilitado su uti lización a nivel mundial según lo reportado por la red inter nacional NETCORD de su inventario de 165.139 unidades se han trasplantado 7507 (tabla 2). C é l u l a s m a d r e d e t e j id o a d ip o s o El tejido adiposo el cual puede ser obtenido por liposucción (técnica que ha incrementado su uso en los últimos tiempos) se ha convertido en una nueva fuente de células madres, en este caso células madre mesenquimales (MSC). Varios gru pos han estimado la frecuencia de células Stem mesenqui males en células mononucleares (CMN) de MO de adultos entre 1 en 50.000 a 1 en 100.000. En contraste, en tejido adi poso se ha estimado una frecuencia de células progenitoras adultas con capacidad formadora de colonias más elevada, alcanzando valores de 1/100 o hasta 500 veces más que las halladas en medula ósea (23). La utilización de MSC en clínica ha sido reportada por varios grupos de investigación, se usaron células progeni toras adultas como terapia de rescate en una mujer de 43 años con leucemia mielogénica aguda, quien en primera remisión recibió un trasplante de células Stem de MO de una mujer HLA idéntica no relacionada. En este caso, la paciente presentó una enfermedad injerto contra huésped con hepatitis crónica quien falló previa terapia inmuno- supresora siendo tratada con células progenitoras adultas, observándose una rápida y completa resolución del GVDH hepático y toxicidad renal. Los autores concluyen que es posible administrar células progenitoras adultas como tratamiento para GVDH hepático, particularmente para casos atípicos que presentan hepatitis aguda (24). Los procesos implicados en la diferenciación de células progenitoras adultas aisladas de tejido adiposo han sido ampliamente estudiados en modelos celulares in vitro. Originalmente, estas células hacen parte de la fracción vascular estromal (SVF) y funcionan como precursores de adipocitos in vivo. No obstante, se ha demostrado que tienen antígenos de superficie y potenciales de diferenciación similares a los de las células Stem mesenquimales de médula ósea (25), razón por la cual representan una alternativa eficaz en medicina regenerativa. I n v e st ig a c ió n clín ic a Tratam ientos de neovascularización Las CMH han tenido gran importancia clínica debido a la utilización de éstas en distintos protocolos de transplante reportados en la literatura. Un ejemplo claro de esto es el trabajo realizado en patologías vasculares. Ensayos han mos trado que la disfunción endotelial es reversible mediante la implantación de células mononucleares derivadas de mé dula ósea (BM-MNC) en pacientes con aterosclerosis severa. Se han obtenido resultados clínicos que demuestran que la implantación de BM-MNC mejora el índice tobillo-brazo, la presión transcutánea del oxígeno, y el tiempo de caminata sin dolor por sí mismo (26). Las BM-MNCs (fracción CD34) incluyen las células progenitoras endoteliales y varios facto res angiogenéticos del crecimiento, tales como la familia del factor de crecimiento vascular endotelial (VEGF) y de la an- giopoietina; el VEGF induce la formación de vasos colaterales e incrementa el flujo sanguíneo colateral, conduciendo a la mejora en vasodilatación dependiente del endotelio, además, regula la expresión endotelial de la sintasa del óxido nítrico, e incrementa la liberación subsecuente de éste (27). La evidencia de los modelos animales sugiere que la neovascularización inducida por la circulación de células derivadas de progenitoras (CPCs) permitiría el salvamento del miembro incluso bajo condiciones de oclusión arterial completa (28). Trasplante autólogo en enfermedades autoinmunes El transplante autólogo de CMH ha sido empleado mun dialmente con una baja tasa de mortalidad < 5 % . En los últimos estudios, se han empleado intensas inmunosupre- siones posteriores al transplante autólogo de células madre hematopoyéticas (HSCT) como tratamiento potencial en pa cientes esclerosis sistémica severa (SSc). Desde 1996 hasta marzo de 2007, se han reportado aproximadamente 1.000 transplantes de células stem de sangre periférica en enfer medades autoinmunes, 140 pacientes de los cuales tenían Leucemia linfocítica aguda Leucemia mielocítica aguda Leucemia mielógena crónica Neuroblastoma Linfoma refractario 614 PARTE IV 8 8 / CÉLULAS MADRE. ESTADO ACTUAL Tabla 2. Inventario y unidades de SCU trasplantadas a marzo de 2008. CB BANK Inventory Released for transplant Children Adults Athens 560 5 4 1 AusCord 19575 421 214 164 Barcelona 8487 387 172 207 Dusseldorf 13353 484 247 217 DUKE 11340 780 France Cord 6310 782 255 527 Gauting 2085 28 14 14 Helsinki 2856 17 9 8 Houston 4031 54 26 28 Leiden 3505 63 27 36 Leuven 8104 111 61 50 Liege 1935 106 45 61 Louvain 1866 80 30 50 ULBB-Bordet 1298 26 9 17 London 8612 174 105 69 Málaga 10057 79 26 53 Mannheim 1642 29 17 12 México - CNTS 1029 72 48 24 Milan 6712 346 159 187 New Cork 31221 2584 1654 930 Padova 1267 41 17 24 Prague 2899 22 10 12 Santiago de Compostela 4983 41 18 23 Seoui 4599 8 0 8 Tel Ha shomer 1385 12 3 9 Tokio 5218 755 204 551 TOTAL 165139 7507 3374 3282 *Tomado de la red internacional NETCORD, www.netcord.org/inventory.html SSc y estaban registrados en el EBMT (Grupo europeo de transplantes sangre y médula) y en el EULAR (Liga Europea contra el Reumatismo). Los primeros resultados arrojados en las fases I y II de los ensayos clínicos mostraron que el HSCT es de uso factible en pacientes seleccionados cuidadosamente con SSc difusa. En el 2004 se reportó el estudio de seguimiento por EBTM y EULAR considerando los diferentes centros y esquemas de tratamiento; este mostró una respuesta positiva a 3 años en 2/3 de 57 pacientes con una morbilidad relacionada con el tratamiento de 8,7 % (29). G r u p o s e s p ec ia l i z a d o s e n e s c l e r o s i s SISTÉMICA ASTIS - Autologous Stem Cell Transplantation for Severe Systemic Sclerosis es un estudio multicéntrico, prospectivo, aleatorizado y controlado en fase III, para comparar la efi cacia y la seguridad del trasplante autólogo de células stem hematopoyéticas con ciclofosfamida intravenosa mensual en pacientes con esclerosis sistémica difusa. Este grupo fue auspiciado por la organización europea de transplante de medula ósea (EBMT) y la Liga europea contra el reumatismo (EULAR) y aprobado por el Comité ético de Australia, Aus tria, Francia, Alemania, Grecia, Italia, Suiza y Países Bajos. El propósito de esta investigación es comparar la efi ciencia y calidad de vida ofrecida de los 2 diferentes tra tamientos empleados en esclerosis sistémica difusa. Ambos tratamientos administran ciclofosfamida (CY) mensual mente durante 12 meses. Algunos pacientes no responden a terapia continua o tienen una respuesta muy pobre por lo cual nuevos tratamientos han estado en estudio. Uno de esos estudios es llamado: Altas dosis de inmunoablación y transplante autólogo de células stem. Esta inmunoablación se logra con altas dosis de CY y otro medicamento como la gammaglobulina antitimocito (ATG). Estas células stem proliferarán e implantarán un nuevo sistema inmune que disminuirá la progresión de la esclerosis (30). Banco de Células Stem de Colombia S.A. laboratorio@bancodecelulas. com GINECOLOGÍA 615 http://www.netcord.org/inventory.html
Compartir