CELULAS MESENQUIMALES Y ENVEJECIMIENTO MR2 Edgar Rodríguez Villanueva Hospital Arzobispo Loayza 2008

INTRODUCCION Células indiferenciadas con alto potencial proliferativo. Autorenovación. Generar tipos celulares con funciones especializadas. Células troncales embrionarias (CTE)-pluripotenciales- y somáticas (CTS)- multipotenciales.

Células indiferenciadas con alto potencial proliferativo.

Autorenovación.

Generar tipos celulares con funciones especializadas.

Células troncales embrionarias (CTE)-pluripotenciales- y somáticas (CTS)- multipotenciales.

INTRODUCCION CTH bastante estudiadas (CD34+) CTM (médula ósea) originan: fibroblastos, adipocitos, osteoblastos y condrocitos. Además pueden dar origen a otras células: miocitos, tenocitos y células nerviosas (plasticidad).

CTH bastante estudiadas (CD34+)

CTM (médula ósea) originan: fibroblastos, adipocitos, osteoblastos y condrocitos.

Además pueden dar origen a otras células: miocitos, tenocitos y células nerviosas (plasticidad).

HISTORIA Friedenstein 70 realiza estudios en cobayos y ratones, UFC-F, parte del microambiente hematopoyético. 80’ gran interés en caracterizar a las células que originan el estroma medular, hueso y cartílago (CTM). Owen demostró que CTM origina tejido óseo, cartilaginoso y conjuntivo, dando lugar a un gran número de células estromales -un solo progenitor?.

Friedenstein 70 realiza estudios en cobayos y ratones, UFC-F, parte del microambiente hematopoyético.

80’ gran interés en caracterizar a las células que originan el estroma medular, hueso y cartílago (CTM).

Owen demostró que CTM origina tejido óseo, cartilaginoso y conjuntivo, dando lugar a un gran número de células estromales -un solo progenitor?.

HISTORIA Friedenstein-1987- las células derivan de una sola UFC (cultivos celulares in vitro). Métodos de Obtención: Caplan usa la gradiente de difusión de Percoll (solo pequeño número de células tenia capacidad de adhesión y formar colonias). 1-5 UFC-F x 100,000 células nucleadas y se formaban entre los 14-21 días de cultivo.

Friedenstein-1987- las células derivan de una sola UFC (cultivos celulares in vitro).

Métodos de Obtención:

Caplan usa la gradiente de difusión de Percoll (solo pequeño número de células tenia capacidad de adhesión y formar colonias).

1-5 UFC-F x 100,000 células nucleadas y se formaban entre los 14-21 días de cultivo.

HISTORIA Otros métodos de identificación incluye las características inmunofenotípicas (selección positiva y negativa). Caracterización de CTM: Forma de huso, presencia de núcleo central alargado con 2 ó 3 nucleolos. Prockop (citometria de flujo) 3 tipos celulares: RS1: pequeñas, fusiformes, agranulares. RS2: pequeñas y granualres. mCTM: grandes y granulares.

Otros métodos de identificación incluye las características inmunofenotípicas (selección positiva y negativa).

Caracterización de CTM:

Forma de huso, presencia de núcleo central alargado con 2 ó 3 nucleolos.

Prockop (citometria de flujo) 3 tipos celulares:

RS1: pequeñas, fusiformes, agranulares.

RS2: pequeñas y granualres.

mCTM: grandes y granulares.

FUENTES DE CTM Principalmente de médula ósea. También en: Sangre periférica. Sangre de cordón umbilical. Paredes de la vena de cordón umbilical. Fluido amniótico, gelatina de wharton, tejido adiposo, placenta. Sinovia, músculo esquelético, decidua dental.

Principalmente de médula ósea.

También en:

Sangre periférica.

Sangre de cordón umbilical.

Paredes de la vena de cordón umbilical.

Fluido amniótico, gelatina de wharton, tejido adiposo, placenta.

Sinovia, músculo esquelético, decidua dental.

ENVEJECIMIENTO Definir envejecimiento es mas intimidante “ Suma de restricciones primarias en mecanismos regenerativos de organismos multicelulares” (Sames and Stolzing, 2005). Envejecimiento diferente de senescencia. Senescencia: detención irreversible de la división celular, con alteraciones en la capacidad funcional y replicativa .(Ithana et al., 2001) Senescencia: células grandes, aplanadas, caracterizadas por detención irreversible en la fase G1, reprimen los genes que favorecen el ciclo celular y estimulan los inhibidores como p53 o p16RB.

Definir envejecimiento es mas intimidante

“ Suma de restricciones primarias en mecanismos regenerativos de organismos multicelulares” (Sames and Stolzing, 2005).

Envejecimiento diferente de senescencia.

Senescencia: detención irreversible de la división celular, con alteraciones en la capacidad funcional y replicativa .(Ithana et al., 2001)

Senescencia: células grandes, aplanadas, caracterizadas por detención irreversible en la fase G1, reprimen los genes que favorecen el ciclo celular y estimulan los inhibidores como p53 o p16RB.

ENVEJECIMIENTO P53 disfunción de telómero. p16RB mediada por oncogenes por disfunción de cromatina. Senescentes: secretan enzimas degradativas, citoquinas inflamatorias y factores de crecimiento, estimulando el envejecimiento y la tumorogénesis. La relevancia de células senescentes esta mas cerca del cáncer que al envejecimiento.

P53 disfunción de telómero.

p16RB mediada por oncogenes por disfunción de cromatina.

Senescentes: secretan enzimas degradativas, citoquinas inflamatorias y factores de crecimiento, estimulando el envejecimiento y la tumorogénesis.

La relevancia de células senescentes esta mas cerca del cáncer que al envejecimiento.

ENVEJECIMIENTO Marcadores de Envejecimiento en CTM: Morfología: Son células mas grandes, no tienen forma de huso. Proliferación: Estudios demuestran una disminución del número de UFC sembradas en los cultivos, otros no encuentran relación. Estudios en CTM con potencial osteogénico, contando las UFC con positividad a fosfatasa alcalina, estaban disminuida en CTM envejecidas. (Meunier et al., 1971) Hay un cambio del potencial osteogénico al adipogénico que lleva a la osteoporosis senil .(Ross et al,. 2000)

Marcadores de Envejecimiento en CTM:

Morfología:

Son células mas grandes, no tienen forma de huso.

Proliferación:

Estudios demuestran una disminución del número de UFC sembradas en los cultivos, otros no encuentran relación.

Estudios en CTM con potencial osteogénico, contando las UFC con positividad a fosfatasa alcalina, estaban disminuida en CTM envejecidas. (Meunier et al., 1971)

Hay un cambio del potencial osteogénico al adipogénico que lleva a la osteoporosis senil .(Ross et al,. 2000)

ENVEJECIMIENTO Disminuye el potencial de triple diferenciación. Estudios muestran resultados opuestos. In vitro: disminuye del potencial de replicación, mientras que las CTE no varian. Hay una disminución del tiempo de replicación asociado a la edad del donante en algunas células somáticas.( Banfi et al.2000; Baxter et al, 2004; Bruder et al, 2002) Además de disminuir el # de UFC también el tamaño de la colonia disminuye en el envejecimiento (células aplanadas senescentes). (Chen 2002)

Disminuye el potencial de triple diferenciación.

Estudios muestran resultados opuestos.

In vitro: disminuye del potencial de replicación, mientras que las CTE no varian.

Hay una disminución del tiempo de replicación asociado a la edad del donante en algunas células somáticas.( Banfi et al.2000; Baxter et al, 2004; Bruder et al, 2002)

Además de disminuir el # de UFC también el tamaño de la colonia disminuye en el envejecimiento (células aplanadas senescentes). (Chen 2002)

ENVEJECIMIENTO CTM se dividen en relación a la edad del donante (doblando el número en 12-24hr). (Prockop et al,. 2003) En cultivos de CTM de ratones viejos se observo una tasa de crecimiento 3 veces mayor que en jóvenes. (Bergman et al., 1996) Telómero al alcanzar cierta longitud detiene la división celular (senescencia). (Harley et al., 1990) Pérdida gradual de telómero es regulador de del tiempo de vida celular y es un mecanismo protector contra el cáncer. Se observó acortamiento del telómero en osteoblastos, miocitos y condrocitos. CTM tienen igual velocidad de acortamiento que células no troncales.

CTM se dividen en relación a la edad del donante (doblando el número en 12-24hr). (Prockop et al,. 2003)

En cultivos de CTM de ratones viejos se observo una tasa de crecimiento 3 veces mayor que en jóvenes. (Bergman et al., 1996)

Telómero al alcanzar cierta longitud detiene la división celular (senescencia). (Harley et al., 1990)

Pérdida gradual de telómero es regulador de del tiempo de vida celular y es un mecanismo protector contra el cáncer.

Se observó acortamiento del telómero en osteoblastos, miocitos y condrocitos.

CTM tienen igual velocidad de acortamiento que células no troncales.

ENVEJECIMIENTO Telomerasa neutraliza la pérdida gradual de telómeros (sintetiza repeticiones de novo). (Greider and Blackburn 1985) Esta actividad es observada en células germinales, CTE, tumorales, CTH. Es reprimida al empezar el proceso de diferenciación celular. En miocitos, la actividad disminuye con el envejecimiento, in vivo el cartílago es telomerasa negativa. En CTM resultados contrapuestos. El estímulo de telomerasa en CTM produce aumento del tiempo de vida celular con incremento del potencial de diferenciación. (Shi et al., 2002)

Telomerasa neutraliza la pérdida gradual de telómeros (sintetiza repeticiones de novo). (Greider and Blackburn 1985)

Esta actividad es observada en células germinales, CTE, tumorales, CTH. Es reprimida al empezar el proceso de diferenciación celular.

En miocitos, la actividad disminuye con el envejecimiento, in vivo el cartílago es telomerasa negativa. En CTM resultados contrapuestos.

El estímulo de telomerasa en CTM produce aumento del tiempo de vida celular con incremento del potencial de diferenciación. (Shi et al., 2002)

ENVEJECIMIENTO Beta galactosidasa marcador de senescencia asociada a disfunción lisosomal. (Minamino et al., 2003) En CTM se incrementa (cerdos), humanos se incrementa p53 y p16RB, no hay diferencia relacionada a edad. Las sustancias producidas en senescencia (citoquinas, factores de crecimiento) causan alteraciones funcionales en CTM. TGF-B regula diferenciación de osteblastos, estimulando el desarrollo y proliferación de formas jóvenes e inhibiendo su maduración. Esta disminuido en CTM envejecidas. (Tsuboi et al., 2004)

Beta galactosidasa marcador de senescencia asociada a disfunción lisosomal. (Minamino et al., 2003)

En CTM se incrementa (cerdos), humanos se incrementa p53 y p16RB, no hay diferencia relacionada a edad.

Las sustancias producidas en senescencia (citoquinas, factores de crecimiento) causan alteraciones funcionales en CTM.

TGF-B regula diferenciación de osteblastos, estimulando el desarrollo y proliferación de formas jóvenes e inhibiendo su maduración. Esta disminuido en CTM envejecidas. (Tsuboi et al., 2004)

ENVEJECIMIENTO Citoquinas BMP2/4 esencial para la maduración de osteoblastos, esta disminuida en cerebros de ratas envejecidas. Junto con TGF-B contribuye al cambio adipogénico de las CTM. (Canalist et al., 2003) IL-6 (respuesta inflamatoria), se incrementa con la edad. (Cheleuitte et al., 1998) IL-7 (maduración de linfocitos B), disminuye con la edad. (Stephan et al., 1998) IL-11 (actividad hematopoyética, osteotrófica y protectora de mucosa), se reduce en CTM de ratones envejecidos. (Zheng et al., 2001)

Citoquinas BMP2/4 esencial para la maduración de osteoblastos, esta disminuida en cerebros de ratas envejecidas. Junto con TGF-B contribuye al cambio adipogénico de las CTM. (Canalist et al., 2003)

IL-6 (respuesta inflamatoria), se incrementa con la edad. (Cheleuitte et al., 1998)

IL-7 (maduración de linfocitos B), disminuye con la edad. (Stephan et al., 1998)

IL-11 (actividad hematopoyética, osteotrófica y protectora de mucosa), se reduce en CTM de ratones envejecidos. (Zheng et al., 2001)

ENVEJECIMIENTO Oxido nítrico promueve la diferenciación de CTM en osteoblastos, otros afirman que favorece la adipogénesis. (Xiao et al., 2001) Antioxidantes son benéficos en el envejecimiento de CTM, en osteoporosis los niveles son casi nulos. (maggio et al., 2003) En humanos prolongan el tiempo de vida y la velocidad de crecimiento de las CTM. (Zou et al., 2005)

Oxido nítrico promueve la diferenciación de CTM en osteoblastos, otros afirman que favorece la adipogénesis. (Xiao et al., 2001)

Antioxidantes son benéficos en el envejecimiento de CTM, en osteoporosis los niveles son casi nulos. (maggio et al., 2003)

En humanos prolongan el tiempo de vida y la velocidad de crecimiento de las CTM. (Zou et al., 2005)

ENVEJECIMIENTO Envejecimiento Extrínseco e Intrínseco: Propio envejecimiento y el envejecimiento del organismo. CTM forman pequeña parte de médula ósea, junto a compleja red de células y matriz extracelular (microambiente medular). (Dorsshkind, 1990) Este complejo microambiente produce modificaciones en el comportamiento de CTM, apoyando la teoría extrínseca de envejecimiento. (Miao et al., 2003)

Envejecimiento Extrínseco e Intrínseco:

Propio envejecimiento y el envejecimiento del organismo.

CTM forman pequeña parte de médula ósea, junto a compleja red de células y matriz extracelular (microambiente medular). (Dorsshkind, 1990)

Este complejo microambiente produce modificaciones en el comportamiento de CTM, apoyando la teoría extrínseca de envejecimiento. (Miao et al., 2003)

RESUMEN Tres cambios con el envejecimiento: Cambios en la cantidad. Cambios en la calidad (diferenciación, regeneración). Cambios en la capacidad de movilización.

Tres cambios con el envejecimiento:

Cambios en la cantidad.

Cambios en la calidad (diferenciación, regeneración).

Cambios en la capacidad de movilización.

RESUMEN Tipos Celulares: CTM senescentes: Menor potencial de diferenciación. No habilidad para autorenovación. Telomerasa inactiva. CTM persistentes: menor disposición a la senescencia. CTM perennes: eluden el envejecimiento.

Tipos Celulares:

CTM senescentes:

Menor potencial de diferenciación.

No habilidad para autorenovación.

Telomerasa inactiva.

CTM persistentes: menor disposición a la senescencia.

CTM perennes: eluden el envejecimiento.

RESUMEN CTM son sujeto y causa de envejecimiento. Sujetos: directamente por experimentar estrés relacionado al tiempo como el daño oxidativo y la aberración genética. Sujetos: indirectamente por el tejido circundante que llega a ser quiescente con el tiempo, manteniendo estímulos de activación, con pérdida de la capacidad de diferenciación.

CTM son sujeto y causa de envejecimiento.

Sujetos: directamente por experimentar estrés relacionado al tiempo como el daño oxidativo y la aberración genética.

Sujetos: indirectamente por el tejido circundante que llega a ser quiescente con el tiempo, manteniendo estímulos de activación, con pérdida de la capacidad de diferenciación.

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