Vesículas extracelulares derivadas de células madre mesenquimales. Mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles.El potencial terapéutico en el daño pulmonar agudo. Therapeutic pontential in acute lung injury

Resumen

El síndrome de distrés respiratorio agudo (SDRA) se caracteriza por el desarrollo de fenómenos inflamatorios, disfunción vascular pulmonar y edema pulmonar que produce colapso alveolar e hipoxemia arterial grave. Aunque las estrategias de ventilación protectoras han mejorado el pronóstico de estos pacientes, la mortalidad asociada se mantiene excesivamente elevada por lo que el descubrimiento de nuevos tratamientos tendría un gran impacto sociosanitario. Las células madre mesenquimales (MSCs) se han propuesto como una posible terapia en SDRA. Sin embargo, se ha demostrado que esta capacidad terapéutica se debe a la participación de mecanismos paracrinos, como puede ser la liberación de vesículas extracelulares (VEs). Además, se ha demostrado que las MSCs presentan diferentes respuestas en función del ambiente en el que se encuentren, por lo que ha crecido el interés en desarrollar estrategias para incrementar sus efectos beneficiosos. La hipótesis general que nos planteamos es que las VEs derivadas de MSCs pueden revertir la respuesta inflamatoria y la disfunción vascular pulmonar asociada a SDRA. El objetivo general es, por lo tanto, analizar el potencial terapéutico de estas VEs y buscar estrategias de preacondicionamiento que sean capaces de incrementarlo. Para ello se purificaron y se caracterizaron las VEs derivadas de MSCs, se analizó su contenido proteico y se evaluó su posible eficacia en modelos animales in vivo e in vitro de daño pulmonar agudo (DPA) inducido por LPS. El preacondicionamiento hipóxico indujo un incremento de la producción de VEs sin verse afectada la proliferación de las MSCs o el tamaño de las VEs. El análisis proteómico confirmó la presencia de 552 proteínas que incluyen marcadores típicos de VEs y de células inmaduras. La exposición a hipoxia modificó la expresión de 15 proteínas relacionadas con la adhesión celular, la señalización de las integrinas, la regulación del citoesqueleto y el desarrollo embrionario. El LPS produce disfunción vascular pulmonar que se caracteriza por disfunción endotelial, hiperrespuesta a serotonina, hiporrespuesta a fenilefrina y fracaso de la vasoconstricción pulmonar hipóxica. De las preparaciones estudiadas, solo las VEs hipóxicas (HypoVEs) fueron capaces de revertir estas alteraciones, excepto la respuesta a fenilefrina. El tratamiento con las VEs expuestas a un agonista TLR3 (TLR3-VEs) produjo una mejora parcial de la hiperrespuesta a serotonina y del fracaso de la VPH, pero provocó una disminución de la contracción a KCl. La combinación de ambas estrategias de preacondicionamiento se tradujo en la desaparición de los efectos beneficiosos observados por separado. En estas alteraciones participan mecanismos inflamatorios, incluyendo el aumento de la actividad iNOS y de la producción de IL6. Ninguna de las VEs fue capaz de reducir la actividad iNOS mientras las HypoEVs redujeron los niveles de IL6 en cultivos de células musculares lisas de arterias pulmonares (AP) pero no en células endoteliales ni en secciones de AP. En el modelo in vivo de DPA inducido por LPS se observó un incremento de la presión arterial pulmonar, una disminución de la saturación de oxígeno, formación de edema e incremento de los niveles de citoquinas proinflamatorias a nivel pulmonar y sistémico. Las VEs hipóxicas fueron capaces de normalizar todas estas alteraciones. Por último, empleamos un modelo in vitro de hipertensión arterial pulmonar (HAP) por exposición a hipoxia y el antagonista del receptor de VEGF SU5416 capaz de reproducir las alteraciones funcionales del modelo in vivo. Sin embargo, las HypoVEs solo fueron capaces de revertir parcialmente la respuesta a serotonina. En conjunto, los resultados de esta Tesis Doctoral sugieren que el preacondicionamiento hipóxico aumenta el potencial terapéutico de las VEs producidas por las MSCs y podría representar una nueva estrategia terapéutica para el tratamiento de enfermedades vasculares pulmonares asociadas con inflamación