Keywords
Endometrial
stem cells, applications,
endometriosis, tissue
engineering, cell therapy,
inflammation.
Endometrial Stem Cells: Clinical and therapeutical
applications
DOI: 10.15568/am. 2017.800.re01
Actual. Med.
2017; 100: (800): 34-38
INTRODUCCIÓN
Las células madre adultas son células indiferenciadas
observadas en numerosos tejidos adultos. Tienen capacidad
de regeneración y diferenciación en una o más líneas celulares
además de alta capacidad proliferativa [1]. Junto con los
mecanismos de cicatrización son las responsables de la reparación
de tejidos cuando se produce una lesión. Por todo esto se le han
atribuido, a través de los medios de comunicación científicos y
ordinarios, grandes y ambiciosas aplicaciones terapéuticas sobre
todo en los campos de la medicina regenerativa, terapia celular y
la novedosa ingeniería tisular.
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Gonzalo Lendínez Sánchez
Células Madre endometriales: Aplicaciones clínicas y terapéuticas
Las células madre pueden ser de diversos tipos: adultas,
entre las que destacan: célula madre mesenquimal (MSC), célula
madre hematopoyética (HSC), multipotent adult progenitor stem
cell (MAPC) y embrionarias: células madre del cordón umbilical
(UCBSC) y células madre embrionarias (ES) [2]. A pesar de que
las células madre embrionarias tengan mayor potencialidad,
presentan una serie de inconvenientes en comparación con las
células madre adultas [3]:
1.
Son
más difíciles de cultivar, al tener más necesidades
que las células madre adultas.
2. Las
células madre embrionarias requieren más pasos
hasta diferenciarse en la célula definitiva funcional.
3. Las células madr
e embrionarias forman teratomas.
4. El
rechazo inmunológico es mayor con las células
madre embrionarias.
5. Con
flictos éticos.
Sin embargo estas células madre adultas también
presentan el inconveniente de ser obtenidas por
procedimientos invasivos además de no presentar tasas de
proliferación tan elevadas [2].
En el año 2004 Gargett y colaboradores [4] descubrieron
una población de células madre adultas presentes en el
endometrio. Son las células madre endometriales (EnSC) que
en investigaciones posteriores han demostrado una serie de
ventajas frente a las células madre adultas provenientes de
la médula ósea al ser fáciles de aislar, expandirse, proliferar
abundantemente, no suponer un método invasivo ni requerir
anestesia [2, 5, 6]. Más recientemente se ha descrito una
población con unas características muy similares a las EnSC que
están presentes en la sangre menstrual, son las llamadas células
madre endometriales menstruales o células regenerativas del
endometrio (ERC) [1, 4, 7, 8]. Estas ERC y las anteriormente
EnSC son células descritas muy reciente en la literatura científica
y sus propiedades y posibles aplicaciones aún no han sido
completamente investigadas.
Al tratarse de células madre su principal aplicación estará
encaminada hacia la medicina regenerativa y existen numerosos
artículos de ensayos y experimentación tanto en animales como
en seres humanos. El objetivo de este artículo de revisión
es dar a conocer las características, avances y aplicaciones
terapéuticas que tienen las EnSC y las ERC en los campos de
la medicina regenerativa. Al considerar la significación médica
y las aplicaciones terapéuticas es necesario identificar las
enfermedades en las que intervienen o pueden tener relación
las EnSC y ERC. En concreto describiremos la endometriosis por
ser la más prevalente y haberse demostrado que las EnSC y las
ERC juegan un papel principal en su fisiopatología.
Material
Y MÉTODOS
Se tuvieron en cuenta 32 artículos procedentes de la base
de datos PubMed al seleccionar todos los artículos de los últimos
10 años hasta el 23/07/2016, resultantes de la búsqueda de las
palabras: (“Endometrial stem cells” OR “Endometrial regenerative
cells”) AND (endometriosis OR “cell therapy” OR inflammation OR
“tissue engineering”[title])
CUERPO DE LA REVISIÓN
Fisiología del útero
El endometrio es un tejido dinámico a lo largo de la vida
reproductiva de la mujer que alterna procesos de crecimiento y
destrucción cada mes para la preparación del tejido encargado
de recibir el óvulo fecundado. Mensualmente ocurren procesos
de hiperproliferación y angiogénesis [1]. Esta perfecta armonía
fisiológica está bajo control de las hormonas sexuales femeninas
estrógenos y progesterona que provocan, entre otras acciones,
la diferenciación y proliferación de las células presentes en el
endometrio. Para ello resulta necesario la presencia de una
población de células madre adultas las cuales no fueron aisladas
con precisión hasta el año 2004[4].
Las EnSC son responsables de la regeneración
del endometrio y la diferenciación hacia células más
especializadas (células endometriales decidualizadas) en lo
que se conoce como reacción de decidualización [4, 9]. La
decidualización se define como la transformación de las
células mesenquimales del endometrio a células secretoras.
Se inicia en respuesta a altas concentraciones de progesterona
que incrementan la concentración de AMPc en el tejido [10].
La decidualización conlleva un ambiente proinflamatorio en
el útero que aumenta las interleuquinas (IL) circulantes que
actúan como señal para regular el proceso de implantación.
Esta respuesta inflamatoria es autolimitada y participa en el
control de calidad que las células decidualizadas realizan al
embrión recién implantado. El control de calidad implica la
acción de numerosas quimiocinas inflamatorias, radicales
libres, hormonas del estrés (cortisol) y se encarga de descartar
aquellos embriones no aptos [10].
El endometrio presenta dos capas: la funcional y la basal.
La primera es la que se desprende en cada ciclo y se pueden
hallar células epiteliales (luminales y glandulares), estromales,
endoteliales y leucocitos. En la segunda se encuentran
principalmente las células progenitoras que originan la
proliferación del endometrio, sin embargo éstas también se
encuentran en la capa funcional pues es la que se desprende
en cada periodo y en la sangre menstrual se pueden encontrar
células madre adultas [9, 11].
Características de las EnSC y ERC
Las EnSC son una población de células madre que incluye
tres poblaciones: Células madre mesenquimales endometriales
(eMSC), células madre epiteliales y las “side population cells”
(SP) [3, 7]. Estas EnSC han sido localizadas perivascularmente
a las arterias del endometrio [4]. Sin embargo existe otro tipo
de célula madre adulta en el endometrio. Son las células
madre endoteliales, las cuales proceden a partir de las SP y
no pueden ser aisladas a partir de la sangre menstrual, lo que
hace indicar que esta subpoblación se encuentra únicamente
en la capa basal que no se desprende y no se incluyen en la
clasificación [4].
Numerosos autores han intentado definir el fenotipo y
características de las EnSC: Se consideran células mesenquimales
al presentar adherencia al plástico, proliferación y diferenciación
en numerosas líneas celulares [4]. En lo que respecta a los
marcadores moleculares por citometría de flujo, varios autores
definen a las EnSC por ser: CD29+, CD44+, CD73+, CD90+,
CD105+, CD146+. CD31-, CD34-, CD45-, CD133-, STRO1- [2, 4,
11, 12, 13, 14]. Es de destacar la ausencia del marcador STRO1,
pues en las células mesenquimales endometriales es negativo
mientras que es positivo en las células mesenquimales de la
médula ósea [16]. Respecto a los factores de transcripción EnSC
expresan NOTHC1, SOX2 y MSI1, Nanog, Oct4 y KLF4 [17, 18].
La reprogramación de células en células madre pluripotentes
inducidas (iPS) se lleva a cabo a través de la expresión de OCT4,
SOX2, KLF4 y c-myc [3]. El tener algunos de estos factores hace
que las EnSC sean una fuente de células para ser reprogramadas
más eficaz que el resto de células al emplear sólo 12 días en
el proceso, mientras que el tiempo estándar suele ser de 4
semanas [3, 4, 7].
Las ERC por otra parte expresan CD29, CD44, CD73,
CD90, CD105, CD146 OCT-4 y MHC-I manteniendo la ausencia
de STRO-1 [7]. Por otra parte expresan como factores de
transcripción SOX4, NANOG, SSEA-4 de forma muy variable y a
veces inexistente [4].
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Gonzalo Lendínez Sánchez
Células Madre endometriales: Aplicaciones clínicas y terapéuticas
Las propiedades y características que hacen a las EnSC unas
células madre de elección para futuros tratamientos son:
1. F
acilidad de aislamiento y crecimiento, al ser obtenidas
las denominadas ERC de la sangre menstrual y las
EnSC de una biopsia de endometrio que no requiere
anestesia [1, 2, 7, 12]
2.
Capacidad
angiogénica[3, 4, 7, 12, 19]. Son capaces de
estimular el crecimiento de vasos sanguíneos, algo que
puede ser muy útil pues en ocasiones el problema de
un injerto es el fracaso en el aporte sanguíneo al nuevo
tejido.
3.
Son
capaces de proliferar muy rápidamente y duplicar
su población en 20 horas[7]
4. Expr
esan telomerasa [4] y han demostrado mantener
un cariotipo estable tras 40 pases [7].
5. Pueden
diferenciarse en multitud de tejidos como
tejido neural [20, 21], hepatocitos [12], osteoblastos
[1], musculo liso [4], cartílago [4], tejido muscular
cardiaco[4], adipocitos [4], megacariocitos[1] y
páncreas [6].
6.
Inducen
la transformación de los macrófagos
tipo I responsables de la inflamación aguda en
macrófagos tipo II encargados de iniciar los procesos
de regeneración y reparación [4] Además aumentan
el número de linfocitos Treg [8]. Por ello se están
probando las EnSC en patologías inflamatorias crónicas
[3].
7.
La
baja expresión de moléculas de HLA-II y moléculas
co-estimuladoras de la respuesta inmune provoca una
baja alorreactividad, lo que hace a estas células viables
para un trasplante alogénico [4].
Aplicaciones en animales y humanos realizadas
En modelos animales han resultado ser útiles en la insuficiencia
ovárica [22], en el reemplazo de neuronas dopaminérgicas en
enfermedad de Parkinson [21]; aumentaron el número de islotes
beta-pancreáticos en el páncreas de ratones con diabetes tipo I [7],
mejoran la enfermedad de Duchenne en ratones al diferenciarlas
en tejido muscular esquelético [4], han sido utilizadas en ratones
infartados donde fueron diferenciadas a cardiomiocitos con la
consecuente mejora de la función cardiaca [4], administradas de
forma local su eficacia ha sido demostrada en modelos animales
para enfermedades inflamatorias crónicas como esclerosis múltiple
[3], encefalomielitis autoinmune [4] y colitis ulcerosa [8].
En humanos, las EnSC han sido utilizadas en un pequeño
ensayo en fase I de cuatro pacientes de esclerosis múltiple
donde las EnSC fueron administradas vía intravenosa e intratecal.
Los resultados no muestran reacción inmunológica o efectos
adversos un año después de la administración [3].
Otro estudio incluyó un paciente que padecía distrofia
muscular de Duchenne. Le fueron administradas inyecciones
intramusculares de EnSC. Los seguimientos realizados no
reportaron efectos adverso después de tres años y pusieron de
manifiesto un incremento en la fuerza muscular y una disminución
de las enfermedades respiratorias [3].
Un tercer estudio usó las EnSC en un paciente con
insuficiencia cardiaca congestiva, al que le fueron administradas
EnSC por vía intravenosa, reveló un aumento de la fracción de
eyección desde un 30% a un 40% [3].
Endometriosis
Como toda célula del organismo, las EnSC pueden ser una
fuente de patología. Es el caso de patologías como endometriosis,
hiperplasia de endometrio, cáncer de endometrio y adenomiosis
[23]. En el presente artículo, de acuerdo con lo indicado con
anterioridad nos ocuparemos de la endometriosis por ser la más
frecuente y relevante ya que afecta al 6-10% de la población
femenina en edad fértil [24, 25]. Se define la endometriosis
como [11] “enfermedad crónica dependiente de estrógenos
caracterizada por la presencia de tejido endometrial fuera de la
cavidad uterina.” Aunque sea benigno prolifera en exceso, invade
tejidos y puede ser causa de infertilidad [11]. Los tratamientos
pueden ser quirúrgicos o médicos pero en ambos casos no son
definitivos y la enfermedad recidiva, parece ser que debido a las
EnSC [11, 25]. La causa de la endometriosis no está bien definida,
puede ser multifactorial y se han postulado varias teorías
[26]: Menstruación retrógrada, metaplasia celómica, restos
embrionarios, metástasis linfoides o vasculares, o células madre.
Entre todas estas teorías destaca la menstruación
retrógrada que provoca la colonización de las EnSC en el
peritoneo siendo éstas responsables de las recidivas [9, 11,
23, 25, 27, 28]. Sin embargo la menstruación retrógrada afecta
al 90% de la población femenina en edad fértil y sólo el 6-10%
padece la enfermedad [28]. Esto se debe a que las EnSC en una
paciente con endometriosis son diferentes a las que presentan
pacientes sin endometriosis [15]. Se han encontrado alteraciones
y sobrexpresión de OCT4, NANOG y el protoncogén c-KIT en las
células madre que forman la tumoración en la endometriosis [24].
Otro artículo destaca el papel de la vía de señalización Notch1
en el origen de la enfermedad, apuntando que la infraexpresión
de estos receptores mejora la enfermedad y disminuye la
probabilidad de recidiva [25]. Finalmente otro estudio destaca el
aumento de los marcadores de superficie CD9, CD10 y CD29 en
EnSC de pacientes con endometriosis [27].
Es de destacar que, aunque son la mayoría, no todas las
endometriosis se encuentran en la cavidad peritoneal. Parece ser
que la endometriosis fuera de la cavidad peritoneal está causada
por células madre mesenquimales provenientes de la médula
ósea [11].
Futuras aplicaciones
Las EnSC son protagonistas en numerosas revistas de
actualidad científica al poder ser una potente terapia para
enfermedades degenerativas muy prevalentes como el Alzehimer
o el Parkinson [2, 29] ya que pueden ser diferenciadas hacia tejido
neural. También demuestran ser útiles en lesiones de órganos
y tejidos blandos como hígado o páncreas (diabetes tipo I) sin
embargo el mecanismo exacto sobre como las EnSC provocan la
regeneración y reparación de los tejidos aún no está claro y sería
necesario realizar más investigaciones al respecto [3].
Otra aplicación que en un futuro pueden tener las EnSC
es en el campo de los tejidos artificiales dentro de la ingeniería
tisular. Su facilidad de aislamiento y cultivo, su alta capacidad
Tabla 1: Marcadores fenotípicos y factores de transcripción de las
poblaciones de células madre endometriales
Marcadores de
superficie
Factores de
transcripción Referencias
eMSC CD29,CD44,CD73,CD90,
CD105, CD146
NOTHC1,
SOX2 y
MSI1, Nanog,
Oct4 y KLF4
[2, 4, 11,
12, 13, 14,
17, 18]
Célula
madre
epitelial
Sin marcador específico Sin factores
específicos. [4]
Side
population
cells
CD10, CD31, CD34
CD105, CD146,
Sin factores
específicos [4]
ERC
CD29, CD44, CD73,
CD90, CD105, CD146
OCT-4 y MHC-I
SOX4,
NANOG,
SSEA-4
[4, 7]
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Gonzalo Lendínez Sánchez
Células Madre endometriales: Aplicaciones clínicas y terapéuticas
de proliferación, baja inmunogenicidad, capacidad angiogénica
y estabilidad genómica las convierte en una fuente de células
madre para completar las matrices que componen estos órganos
bioartificiales mejores que las células embrionarias, umbilicales o
mesenquimales [6]. Se han propuesto matrices de hidrogeles de
fibrina para la reparación de nervios periféricos, donde las EnSC
fueron diferenciadas con éxito hasta células de Schwann [30],
matrices tridimensionales de tejido óseo para dichas lesiones
[31] y una matriz tridimensional de una vejiga al ser diferenciadas
en músculo liso [32]. Se ha propuesto también crear una matriz
en 3D que contenga EnSC diferenciadas en células de los islotes
beta pancreáticos para poder trasplantarlos directamente y así
tratar la diabetes mellitus I [6].
Numerosos autores destacan el riesgo teórico de
endometriosis que existe al usar las EnSC, sin embargo ningún
modelo animal ni humano ha reportado esto [3], ya que tal y como
se comentaba en el apartado anterior para que se diera dicha
enfermedad es necesario la presencia de ciertas alteraciones en
las células puesto que las EnSC de la endometriosis y las EnSC de
una mujer sana no son iguales [15].
Conclusiones
En su corto tiempo desde su descubrimiento las EnSC, por
sus resultados in vitro y en modelos humanos y animales, han
demostrado tener un enorme potencial en la regeneración y
reparación de ciertas lesiones óseas, intestinales, de nervios
periféricos, neurodegenerativas o de partes blandas. En el futuro
desarrollo de órganos artificiales que plantea la ingeniería tisular
las EnSC serían unas candidatas ideales para poblar las distintas
matrices con las que son construidos.
En relación a la endometriosis es necesario seguir
investigando y determinar los cambios que llevan a las EnSC a
proliferar de forma anómala, así como aportar mayor cantidad
de evidencia sobre si los tratamientos con EnSC podrían llegar a
provocar una endometriosis iatrogénica en el órgano dañado.
Los resultados alcanzados hasta este momento indican la
necesidad de investigar más sobre esta población de células pues
sus mecanismos de reparación y regeneración así como su papel
en la regulación de la respuesta inmune dentro del propio cuerpo
aún siguen constituyendo una incógnita. Para que estas teóricas
aplicaciones llegasen algún día a la clínica sería necesario conocer
perfectamente dichos mecanismos.
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