Terapia celular en un modelo murino de esclerosis lateral amiotróficatrasplante y/o estimulación de células madre endógenas

Resumen

La Esclerosis Lateral Amiotrófica es una enfermedad neurodegenerativa que cursa con parálisis y atrofia muscular, como consecuencia de la degeneración y muerte selectiva de las motoneuronas que inervan dicha musculatura. No existe tratamiento curativo o que ralentice la progresión de la enfermedad y por tanto, la búsqueda de tratamientos constituye uno de los objetivos primordiales de la investigación en esta enfermedad, emergiendo, de entre todos los tratamientos experimentales propuestos, la Terapia Celular como una prometedora candidata. El objetivo general de la presente tesis doctoral es el estudio de las células madre en el modelo murino de ELA SOD1G93A y su potencial uso en la terapia celular. En un primer lugar nos interesó caracterizar las células madre mesenquimales tanto de tejido adiposo como de médula ósea en el modelo animal. No encontramos diferencias relevantes entre el modelo animal y sus controles no transgénicos. Sin embargo, sí observamos diferencias significativas entre ambos orígenes, siendo las células obtenidas de médula ósea las que presentaban una mayor expresión de los genes relacionados con la neuroprotección y la inmunomodulación. También demostramos que el trasplante de células totales de médula ósea (BMCs) en el músculo esquelético es capaz de mejorar la supervivencia y la coordinación motora de ratones sintomáticos SOD1G93A. El tratamiento con BMCs incrementó la expresión de factores neurotróficos en el músculo esquelético, protegiendo la unión neuromuscular frente la degeneración, lo que se tradujó en una mayor supervivencia de las motoneuronas a nivel lumbar. En concordancia con el incremento de la supervivencia observada, los biomarcadores pronóstico de la enfermedad se encontraban reducidos. El factor de estimulación de la colonia de granulocitos (G-CSF por sus siglas en inglés) moviliza a los precursores hematopoyéticos del nicho medular y ha sido propuesto como un tratamiento efectivo en los ratones modelo. Con estos antecedentes, nos propusimos estudiar el efecto de G-CSF en el modelo animal SOD1G93A. La administración de Pegfilgrastim, un análogo de G-CSF, retrasó la aparición de los síntomas, ralentizó la progresión de la enfermedad y prolongó la supervivencia del modelo. Los análisis moleculares realizados, mostraron una reducción en la expresión de genes que aparecen sobreexpresados en fases tardías de la enfermedad y una protección de las uniones neuromusculares. Además, este estudio también demostró el efecto positivo de la suplementación con G-CSF sobre la proliferación de células madre satélite musculares en cultivo procedentes de ratones SOD1G93A. Para profundizar en el mecanismo de acción por el que G-CSF podía estar ejerciendo su efecto terapeútico, nos propusimos analizar el efecto de otro movilizador de células hematopoyéticas, el AMD3100. La administración de AMD3100 redujo la supervivencia del modelo animal SOD193A y no afecto a la proliferación in vitro de las células madre satélite musculares en estados sintomáticos. Además observamos una alteración en la expresión proteica de PAX7 y los factores de regulación miogénica MYOD, MYOG y MYF5, que junto con un aumento del número de fibras musculares con núcleo interno sugiere un bloqueo de la cascada miogénica y la regeneración muscular. Estos resultados indican que la movilización de células madre hematopoyéticas únicamente no es responsable de los efectos terapéuticos de G-CSF. Finalmente, para comprobar el papel de la movilización de precursores hematopoyéticos en la progresión de la enfermedad, nos propusimos tratar a los ratones SOD1G93A con el agente quimioterapeútico 5-fluorouracilo (5-FU), fármaco que afecta sobre todo a las células con una alta tasa de división celular, como los precursores hematopoyéticos. Como era de esperar, la administración del 5-FU produjo una leucopenia y un descenso de la celularidad medular transitorias. Sorprendentemente, la administración del 5-FU retrasó la aparición de los síntomas y prolongó la supervivencia del modelo. En conclusión, la terapia con células madre en la ELA constituye una prometedora aproximación terapéutica, que permite incidir sobre diferentes mecanismos celulares afectados no obstante sería recomendable profundizar en el estudio de las propiedades biológicas de dichas células en el caso de la terapia autóloga, para compensar las posibles limitaciones de las células procedentes de pacientes. La administración de factores que modulen los nichos de células madre endógenas también constituye una alternativa terapéutica plausible, y que presenta menos problemas para su traslación clínica. Por último, el 5-FU resulta, sorprendentemente, un candidato para el tratamiento de la ELA.