La membrana amniótica humana : caracterización de las células madre y su aplicación en terapia celular para reparar lesiones de cartílago articular humano

Abstract

[Resumen] La capacidad de reparación del cartílago articular es muy limitada, debido principalmente a que es un tejido avascular. Actualmente no existen tratamientos farmacológicos eficaces para curar la artrosis (osteoarthritis, OA), aunque algunos fármacos podrían retardar su progresión. La mayoría de los esfuerzos realizados hasta la actualidad con la finalidad de reparar una lesión de cartílago articular van encaminados a superar las limitaciones que posee este tejido para cicatrizar las lesiones, implantar nuevas células con capacidad condrogénica y facilitar el acceso al sistema vascular. Pero el problema es que se genera un tejido de reparación fibrocartilaginoso que no reúne las condiciones del cartílago articular hialino natural. Para evitar la necesidad de reemplazo protésico, se desarrollaron diferentes tratamientos celulares basados en el empleo de células multipotentes mesenquimales estromales (CME), con el objetivo de formar un tejido de reparación con estructura, composición bioquímica y comportamiento funcional biomecánico iguales que los del cartílago articular natural. En la actualidad, las CME son consideradas como una potencial Terapia Celular para el tratamiento de un amplia variedad de enfermedades, incluída la OA. La médula ósea es, por excelencia, la fuente tisular empleada para la obtención de CME adultas, pero presentan una serie de desventajas. Por ello, la identificación de fuentes alternativas de CME con fines terapéuticos sería muy beneficioso. En este estudio se ha demostrado la localización y aislamiento de dos poblaciones de CME procedentes de membrana amniótica humana (MA), las células mesenquimales estromales amnióticas humanas (CMEAh) y las células epiteliales amnióticas humanas (CEAh). Ambas poblaciones celulares mostraron similares perfiles de expresión de marcadores de superficie de progenitores mesenquimales. Sin embargo, mostraron diferencias en cuanto a su rendimiento celular y su potencial de diferenciación hacia los principales linajes mesodérmicos. En este sentido, nuestros estudios de diferenciación celular demostraron que las CMEAh poseen una mayor capacidad de diferenciación mesodérmica in vitro que las CEAh, indicando que las CMEAh contienen más células progenitoras mesenquimales. En este trabajo se estudió no sólo la utilidad de la MA como fuente de CME, sino también como soporte o andamiaje. Los modelos de reparación in vitro de cartílago articular humano, empleando condrocitos, CMEAh y CEAh cultivadas sobre la MA, mostraron la síntesis de un tejido de reparación fibrocartilaginoso que mostró buena integración con el tejido nativo. Además, nuestros resultados sugieren que la reparación era de mayor calidad cuando se empleaban CME de MA, ya sean CMEAh como CEAh, que cuando se utilizaban condrocitos humanos. La posibilidad de poder obtener, mediante técnicas no invasivas, un tejido fetal que pueda ser empleado como soporte o andamiaje y que además proporcione un alto rendimiento en la recuperación de CME con una gran capacidad de proliferación, convierte a la MA en una fuente tisular alternativa de gran utilidad en el campo de la Medicina Regenerativa. --- [Resumo] A capacidade de reparación do cartilaxe articular é moi limitada, debido principalmente a que é un tecido avascular. Actualmente non existen tratamentos farmacolóxicos eficaces para curar a artrose (osteoarthritis, OA), aínda que algúns fármacos poderían retardar a súa progresión. A maioría dos esforzos realizados ata a actualidade coa finalidade de reparar unha lesión do cartilaxe articular van encamiñados a superar as limitacións que posúe este tecido para cicatrizar as lesións, implantar novas células con capacidade condroxénica e facilitar o acceso do sistema vascular. Pero o problema é que se xenera un tecido de reparación fibrocartilaxinoso que non reúne as condicións do cartilaxe articular hialino natural. Para evitar a necesidade de remplazo protésico, desenvolvéronse diferentes tratamentos celulares co obxectivo de formar un tecido de reparación con estrutura, composición bioquímica e comportamento funcional biomecánico iguais ós do cartilaxe articular natural. Na actualidade, as células multipotentes mesenquimais estromais (CME) son consideradas coma unha potencial terapia celular para o tratamento dunha ampla variedade de enfermidades, incluída a OA. A medula ósea é, por excelencia, a fonte tisular empregada para a obtención de CME adultas, pero presentan unha serie de desvantaxes. Por elo, a identificación de fontes alternativas de CME con fins terapéuticos sería moi beneficiosa. Neste estudo demostrouse a localización e illamento de dúas poboacións de CME procedentes de membrana amniótica humana (MA), as células mesenquimais estromaiss amnióticas humanas (CMEAh) e as células epiteliais amnióticas humanas (CEAh). Ambalas dúas poboacións celulares mostraron similares perfís de expresión de marcadores de superficie de proxenitores mesenquimais. Nembargantes, mostraron diferencias en canto ó seu rendemento celular e ó seu potencial de diferenciación de cara ós principais linaxes mesodérmicos. Neste senso, os nosos estudos de diferenciación celular amosaron que as CMEAh posúen unha maior capacidade de diferenciación mesodérmica in vitro que as CEAh, indicando que as CMEAh conteñen máis células proxenitoras mesenquimais. Neste traballo estudiouse non só a utilidade da MA como fonte de CME senon tamén como soporte ou andamiaxe. Os modelos de reparación in vitro de cartilaxe articular humano, empregando condrocitos, CMEAh e CEAh cultivadas sobre a MA, amosaron a síntese dun tecido de reparación fibrocartilaxinoso que amosou boa integración co tecido nativo. Ademáis, os nosos resultados suxiren que a reparación era de maior calidade cando se empregaban CME de MA, xa sexan CMEAh coma CEAh, que cando se utilizaban condrocitos humanos. A posibilidade de poder obter, mediante técnicas non invasivas, un tecido fetal que poida ser empregado coma soporte ou andamiaxe e que ademáis proporcione un alto rendemento na recuperación de CME cunha gran capacidade de proliferación, convirte á MA nunha fonte tisular alternativa de gran utilidade no campo da Medicina Rexenerativa. --- [Abstract] Cartilage has a very limited capacity for self-repair, mostly due to its lack of vasculature. As of today, there are no pharmacological treatments that successfully cure osteoarthritis (OA), although some of them might slow down its progression. Most current efforts to repair articular cartilage are directed towards overcoming its limitations to heal these lessions, implant new cells with chondrogenic capacity and facilitate vascular access. But the main problem is that this approach leads to a fibrocartilaginous repair tissue that does not show the same properties as natural hyaline articular cartilage. To avoid the need to implant a joint prosthesis, different treatment options based on the use of multipotent mesenchymal stromal cells (MSC) have been developed with the objective of achieving a repair tissue with a structure, biochemical makeup and functional behaviour similar to those of native articular cartilage. At present, MSCs are being considered as potential candidates for cell therapy in a wide variety of illnesses, including ostheoarthritis. Bone marrow is the most commonly employed source of adult MSCs, but it shows some disadvantages. For this reason, the identification of alternative sources of MSCs with therapeutic potential would be very advantageous. In the present study, the localization and isolation of two populations of MSCs,amnion mesenchymal stromal cells (hAMSC) and amnion epithelial cells (hAEC) from human amniotic membrane (hAM) has been demonstrated. Both populations showed similar profiles of mesenchymal progenitor surface markers. However, they showed differences in cellular yield and exhibited different potential of differentiation towards the main mesodermic lineages. In this sense, our studies of cellular differentiation demonstrated that hAMSC show a higher potential for mesodermic differentiation in vitro than hAEC, indicating that the hAMSC population contains a higher percentage of mesenchymal progenitors. In the present work, the usefulness of hAM, not only as a MSC source, but also as a scaffold, was investigated. The in vitro repair models for human articular cartilage, involving chondrocytes, hAMSC and hAEC cultured over the hAM, showed the synthesis of a fibrocartilaginous tissue with good integration with the surrounding native tissue. Moreover, our results suggest that the quality of the repair tissue resulting from the use of MSCs from hAM, either hAMSC or hAEC was better than when human chondrocytes were used. The possibility of obtaining, through non-invasive techniques, a foetal tissue that can be used as a cell delivery scaffold and in addition can provide a high yield of MCSs with high proliferative capacity, reveal hAM as an extremely valuable alternative cell source in the field of regenerative medicine.