Influencia del tejido de origen sobre el potencial osteogénico de células madre mesenquimales en distintas superficies

Resumen

La regeneración ósea se produce principalmente durante la reparación de hueso. En lesiones óseas pequeñas el hueso tiene una capacidad innata reparativa sin formación de cicatriz. Esta capacidad se ve superada por daños óseos mayores; como cirugías de reconstrucción, defectos óseos de distinto origen o displasias esqueléticas congénitas. Actualmente, las estrategias de cirugía ortopédica gold-standard son los injertos óseos y la osteodistracción, pudiendo combinarse con factores de crecimiento o scaffolds osteoinductores. Aun así, la recuperación de las propiedades biomecánicas del hueso es limitada. Para superar estas limitaciones, se han desarrollado nuevas estrategias como las basadas en constructos compuestos por células osteoprogenitoras, como las células madre mesenquimales (MSCs), y scaffolds de cerámica bioactivos. Las biocerámicas basadas en el fosfato de calcio (CaPs) se han empleado en medicina durante más de 30 años. Entre ellas, han recibido especial atención la hidroxiapatita (HA) y el beta-fosfato tricálcico (ß-TCP). Las MSCs adultas pueden aislarse de casi todos los tejidos y son multipotenciales. MSCs aisladas de distintas localizaciones anatómicas presentan características fenotípicas similares, variando sus propiedades funcionales. Aunque en los últimos años se han llevado a cabo varios estudios en los que se comparaban MSCs de distintos orígenes, en el contexto específico de regeneración ósea, aún queda por esclarecer la influencia que tiene el tejido de origen y la cerámica usada en el potencial osteogénico de las MSCs. El objetivo final de este trabajo fue definir cuál es la fuente de MSCs y constructo con mayor potencial osteogénico e interés para su aplicación clínica en el contexto de egeneración ósea. La hipótesis de partida surgió del análisis de los resultados obtenidos en un análisis proteómico comparativo mediante la técnica iTRAQ de MSCs aisladas de cartílago y hueso subcondral. Se identificaron 50 proteínas, de las cuales 5 habían sido previamente relacionadas con el proceso osteogénico. Basándonos en este perfil proteómico se planteó la hipótesis de que una proximidad anatómica de las MSCs al hueso tiene un efecto directo sobre su fenotipo, en forma de un mayor compromiso osteogénico. Posteriormente, se realizó la caracterización fenotípica de las células aisladas de la médula ósea, tejido adiposo y pulpa dental confirmando que éstas cumplían los criterios para ser consideradas MSCs. Se estudió si existían diferencias funcionales entre ellas en superficie de plástico; se evaluó la capacidad proliferativa calculando el tiempo de duplicación y el potencial osteogénico mediante la tinción de Roja Alizarina de las MSCs de cada localización anatómica. Los resultados establecieron que las de pulpa dental eran tanto las MSCs con la mayor capacidad proliferativa como las MSCs con mayor capacidad osteogénica. En la última parte se estudió el comportamiento de las MSCs cultivadas sobre CaPs. Primero se comprobó que no existía efecto significativo de la porosidad de la CaP monitorizando la viabilidad/actividad celular de las MSCs sobre scaffolds de ß-TCP con 4 grados de porosidad. También se comprobó una relación directa entre el número de células sembradas y la viabilidad/actividad celular que mostraban. Finalmente, se evalúo el comportamiento de las MSCs sobre ambas CaPs: la viabilidad se determinó en función de la actividad metabólica; la colonización del biomaterial, la adhesión y organización celular mediante MEB; y la mayor o menor capacidad osteogénica se determinó cuantificando la actividad ALP. Los resultados evidenciaron que las de pulpa dental son las únicas MSCs que formaron una capa celular completa en ambas CaPs, describieron un comportamiento diferencial de las MSCs en términos de actividad celular según su localización anatómica y la CaP con la que interactúa y mostraron una tendencia en la que las de pulpa dental son las MSCs con un mayor aumento de la actividad ALP en términos relativos