inmunología básica

Mesenchymal Stem Cell: Key stone of the
Hematopoietic Stem Cell Niche and a Stepping-
Stone for Regenerative Medicine
PAUL S. FRENETTE, SANDRA PINHO, DANIEL LUCAS, AND CHRISTOPH
SCHEIERMANN
LN. LILIANA IÑIGUEZ GUTIÉRREZ

Células madre mesenquimales
Son células que se pueden regenerar a sí mismas y son precursoras de células que pueden
diferenciarse en hueso , grasa, cartílago y células estromales de la médula ósea.
Se han estudiado sus propiedades anti-inflamatorias, capacidad conservación del tejido y su
potencial para regenerarse.
En este artículo se analiza la definición de células madre mesenquimales y se discute la
importancia de su actividad, así como sus propiedades para la formación de nichos
hematopoyéticos y su habilidad para regular la respuesta inmune y coordinar la regeneración de
tejidos.

Introducción y una nota sobre la
nomenclatura
Friedenstein descubrió que había células en la médula ósea capaces de formar el tejido óseo,
Till y c Culloch vieron algo similar en el bazo, la renovación y diferenciación en experimentos de
trasplantes en vivo son estudios que dieron la base para la sugerencia de que las células madre
estromales genuinas existen en la médula ósea.
El término Células madre mesenquimales fue creado en 1991 y hace referencia a precursores
de hueso, cartílago, y otros tejidos mesodérmicos (capa media del embrión) prediciendo que
estas células tendrían gran importancia en las terapias de regeneración.
“MSPC” es el acrónimo para definir aquellas población de células que no está bien definida
pero se espera que contengan células madre mesenquimales y progenitoras y “MSC” como
células madre mesenquimales.

Identificación y caracterización de las
MSC. Marcadores de superficie
MSPC: Deben expresar CD105, CD90, CD73 y carecen de CD45.
Endoteliales o heatopeyóticas primitivas: Expresan CD34
Monocitos: CD14 o CD11b
Células B: CD79 o CD19 y carecen de la expresión del antígeno HLA DR II
La mayoría de la población debe mostrar diferenciación de tres linajes; osteoblastos, adipocitos y condroblastos.
Anteriormente CD44 era un marcador altamente expresado en MSPCs extendidas in vitro, pero ahora se demostró que es adquirido en
cultivo. Células CD44+ de ratón y de la médula ósea del humano demostraron poca o nula actividad como fibroblastos unidades formadoras
de colonias, sin embargo la fracción que carecía de CD44 contenía casi todas las células clonogénicas con multilinaje potencial de
diferenciación.
Durante el cultivo celular puede haber cambios en la expresión de algunos marcadores de superficie y esto coincide con la diferenciación in
vitro.
STRO-1 o CD27-1 son marcadores que enriquecen la actividad de F-CFU humana.
Sólo se han definido CD146 y CD45 como marcadores para definir MSCs osteoprogenitoras autorrenovables con actividad CFU-F.
Actualmente se ha demostrado que también el marcador CD27Q +CD146/ CD45-

Multipotencialidad
MSPCs se caracteriza por su capacidad de diferenciarse en 3 linajes ; tejido óseo, cartílago y tejido adiposo, también puede dar lugar
a células estromales(fibroblastos) de la médula ósea que promueve la hematopoyesis, la naturaleza de estas células estromales aun
no es clara.
La multipontencialidad se debe evaluar usando ensayos clonales en lugar de poblaciones a granel, pero no son interpretables por
que no se puede demostrar que los diferentes linajes surgieron del mismo progenitor. Se han utilizado poblaciones policlonales y
solo se han demostrado la diferenciación de tres linajes.
Se han usado nuevas técnicas: Selección retroviral, cultura en condiciones no adherentes, aislamiento de tapones BM, Uso de hueso
compacto como fuente enriquecida de la activdad de MSPC
Se ha visto que MSPC de médula ósea adulta expresan el marcador SSEA4, un antígeno glucolípido con el que se identifican células
madre indiferenciadas pluripotentes capaces de diferenciarse hacia todos los tejidos, sin embargo SSEA4+MSPCs han sido
clonalmente probados sólo para hueso, cartílago y la diferenciación de grasa.
Aunque células del estroma derivadas del tejido adiposo pueden ser inducidas a diferenciarse en osteoblastos in vitro , esto no se a
logrado in vivo por traslplante heterotopico a menos que se condicione por citosinas o medios específicos.
Los periocitos son células que tienen características muy similares a las MSPC, ya que pueden diferenciarse en osteoblastos,
adiposcitos y condroblastos, así como musculo esquelético y células musculares y comparten un perfil de expresión de antígenos de
superficie similar “CD146, NG2, PDGFRB y alfa actina de músculo liso citoplasmática.

Autorrenovación
Es un criterio necesario para identificar a las MSC.
El ensayo de CFU-F sigue siendo un importante herramienta utilizada para determinar
clonogenicidad de progenitores y la actividad celular. En células estromales se hizo otro ensayo
con FACS (citometría de flujo)
La duración de reconstitución necesaria para concluir que la actividad de células madre es
indefinido. En el sistema hematopoyético, 16 semanas después del trasplante es lo requerido
para repoblar (normalmente).

Células madre mesenquimales y los descendientes
estromales en los nichos de células hematopoyéticas
Los componentes del estroma en la médula ósea están jerárquicamente organizados al igual
que el sistema hematopoyético.
El desarrollo de modelos genéticos pueden producir nuevos e importantes conocimientos en
los siguientes años, investigaciones recientes se centran en la parte “superior “ del árbol
jerárquico, que es la identificación y caracterización del nicho de HSC.

El concepto de “nicho”
Fue propuesto por Schofield y hace referencia a una unidad de regulación que mantiene y dirige la autorrenovación y
diferenciación de células hematopoyéticas. Mantienen la línea germinal de células madre. Si un nicho de células
madre existe entonces habrá varios criterios básicos de los nichos de las células estromales candidatarias:
◦ La rareza : Las HSC son células muy raras en la médula ósea ya que sólo comprenden del 0.005 al 0.01% de las células
nucleadas de la médula ósea.
◦ La proximidad física: Sobreestimación de distancias entre las HSC y las células del nicho, no hay aún un marcador fluoresente
que pueda rastrear específicamente las HSC.
◦ Síntesis de genes de mantenimiento de HSC: Hay varios factores que influyen en la función de las HSC, como la quimiocina
CXCL12, esta regula su migración fuera de la médula ósea, el factor de células madre o SCF o ligando kit, este controla la
quiescencia y adhesión. Angiopoyetina-1, osteopontina y trombopoyetina-1 contribuyen al mantenimiento de la quiesciencia
de las HSC, la VCAM-1 medía la adhesión y los ligandos Notch ayudan al mantenimiento y renovación de las HSC.
◦ Regulación selectiva de la función HSC por el nicho: En el nicho se debe de promover la migración de HSC, división o
diferenciación, es por eso que se esperaría que las células del nicho sean reguladas de manera diferente de otras células
estromales de la médula ósea para apoyar otras funciones hematopoyéticas. Por ejemplo; las señales adrenérgicas del sistema
nervioso simpático que regulan el egreso circadiano de las HSC.

Identificación nichos celulares
Análisis de microarray reveló la expresión diferencial de los marcadores SLAM (CD150 y CD48) en las HSC y la
progenie comprometida, la expresión de CD150+, CD48-CD41 era altamente enriquecida para las HSC que fueron
localizadas cerca del endotelio sinusoidal en la médula ósea y el bazo, esto sugiere la existencia de un nicho
perivascular.
En ratones que tenían proteína verde fluorescente (GFP) fue eliminado en el locus CXCL12 identificando una
población de células perivasculares reticulares “CAR” abundante en células reticulares CXCL12. algunos de los
cuales estaban asociadas con CD150+ CD48-CD41- HSCs lo que sugiere que la población CAR contenía células del
nicho.
Se ha proado que las células CAR producen la mayor parte de la SCF y CXCL12 en la médula ósea, exhibiendo así
actividad multipotente como progenitora, y fueron capaces de diferenciarse en vivo en osteoblastos y adipocitos.
Tomando en su conjunto, estos estudios fuertemente indican que las MSPCs forman el nicho de HSC.
Se probó que las células perivascular y endoteliales contribuyen a la síntesis de SCF en la médula ósea.

Nichos de células accesorias
Células estromales primarias enriquecidas en adipocitos demostraron no apoyar las células
hematopeyóticas, lo que sugiere que los adipocitos pueden regular negativamente la
hematopoyesis, después se vió que los adipocitos secretan adiponectina, que altera la
proliferación de progenitores hematopoyéticos.
Los osteoblastos se han visto implicados en la movilización de células hematopoyéticas pero no
directamente. También se han visto implicadas en la formación de nichos.

MSPCs
La Terapia estromal humana, inhibe la proliferación de células T in vitro, y fueron
inmunosupresores en un modelo de rechazo de aloinjertos de piel demostrando así sus
propiedades anti-inflamatorias.

MSPC en cáncer
Se cree que el reclutamiento de MSPCs a tejido tumoral pueden servir como vehículos de
entrega de modificadores biológicos antitumorales, aumento de la secreción de IL10 por los
macrófagos evitando la migración de neutrófilos..
Su actividad inmunosupresora requiere de la activación previa con factores proinflamatorios
como INFy , TNFa, IL-1ª, IL-1B o en sí un medio inflamatorio, siendo la IFN y la más importante .
No se saben aún los mecanismos por los cuales las MSPC ejercen sus efectos

The bone marrow niche for haematopoietic stem
cells
SEAN J, MORRISON Y DAVID T. SCADDEN

Contexto histórico
Los nichos son microambientes tisulares que mantienen y regulan las células madre. Se han hecho
recientes explicaciones de la ubicación del nicho y sus componentes celulares en la médula ósea.
El nicho es creado por células estromales mesenquimales y células endoteliales.
Los nichos de células madre hematopoyéticos están en diversos tejidos en todo el desarrollo, a partir
de la aorta-gónada- mesonefros de la región y el saco vitelino, seguido de la placenta, hígado fetal,
bazo y médula ósea.
Postnatalmente, la médula ósea es el sitio primario de mantenimiento y la hematopoyesis, pero en
respuesta al estrés el nicho hematopoyético puede desplazarse a los sitios extramedulares.
Pruebas in vitro prueban que los osteoblastos diferenciados pueden producir citoquinas
hematopoyéticas y apoyar a la regulación de células madres.
Los datos actuales sugieren que hay nichos especializados para distintos tipos de progenitores
hematopoyéticos y células progenitoras y que cada nicho puede ser creado por múltiples tipos de
células que contribuyen a los únicos nichos..

Mapeando el espacio de la médula ósea
La mayoría de las HSC se encuentran en la región trabecular de la médula ósea, lo que sugiere
que las HSC, o su nicho, pueden estar directo indirectamente regulada por factores cerca de
superficies óseas. Las CHH son móviles, entran y salen de la circulación.
Se a demostrado también que hay un nicho perivascular para HSCs en el que las células
endoteliales y las células mesenquimales promueven el mantenimiento de la síntesisi de SCF.
CXCL12 es una quimioquina que se requiere para el mantenimiento de HSC y la retención de
HSC en la médula ósea, su eliminació´n agota HSCs en el mismo, esta es expresada
principalmente por las células meenquimales del estroma perivascular (CAR)
Las HSCs residen en un nicho perivascular en el que las células estromales mesenquimales y
células endoteliales sintentizan cada uno de los múltiples factores que promueven el
mantenimiento y localización de HSC

Progenitores hematopoyéticos
diferenciados tienen distintos nichos
Alrededor del 30% del linaje de células de la médula óseaIL7R + están enriquecidas en
progenitores linfoides primarios, y se localizan adyacentes a la célula de hueso que recubre el
endostio ( tejido que corresponde al periostio interno que tapiza la cavidad medular de un
hueso).
El enfoque de suprimir condicionalmente factores de nichos específico a partir de células
candidatas de nicho y luego examinar las consecuencias para el mantenimiento de células
progenitoras in vivo ofrece la oportunidad de asignar los nichos para cada célula madre.

Variación en el sistema inmunológico humano: se
debe principalmente a influencias no heredables
PETTER BRODIN

Estimación de influencias heredables y
no heredables
La heredabilidad de cada parámetro se calculó comparando las matrices de covarianza MZ y DZ
a los valores esperados basados en un modelo de ecuación estructural que reparte la varianza
observada en 3 componentes: heredable, compartida y factores no hereditarios únicos. Este
modelo está basado en que los factores hereditarios se correlacionan perfectamente entre
gemelos monocigóticos, pero sólo el 50 % para los dicigóticos y que las influencias compartidas
no heredables son igualmente similares.
Incuyen epigenética genómica y rasgos compartidos, influencias no heredables incluyen los
factores ambientales y cambios epigenéticos estocástico

La mayor parte de la frecuencia de la
población celular y suero están dominados
por influencias no heredables
Fenotificación y citometría de flujo
“Las respuestas de citoquinas homeostáticas son en gran parte hereditarias, mientras que la
mayoría de las otras respuestas celulares son altamente NO HEREDABLES”
Las citoquinas homeostáticas IL-2 y IL-7 conocidas por estimular la proliferación y
diferenciación de cel T se encontraron para inducir fosforilación STAT5 en tanto CD4+ y
población de CD8+ siendo respuestas altamente heredables.
La mayoría de las respuestas de señalización tales como la inducción por interferón-STAT1 y en
particular, IL-6 y IL-21, IL10 de STAT3 fueron dominados por influencias no heredables.
69% de todas las respuestas de señalización no tenía influecia hereditaria detectable

Determinación de la variación inmune
Los resultados muestran que la variación en la célula de sangre y funciones y factores solubles
se deben a factores no hereditarios.
Se encontró que los nodos hereditarios se conecta generalmente a los nodos no heredables a
travez de la red, un ejemplo son cómo las citoquinas débilmente heredables IL-10 y CD161
CD45RA, y células t reguladoras están conectadas a la frecuencia fuertemente heredable de
células t cd4+
Se encontró que todos los centros de conexiones de la red fueron dominados por influencias no
heredables

Con la edad, los gemelos idénticos
genéticamente difieren como consecuencia
de factores no heredables
Se compararon las parejas de gemelos más viejas y más jóvenes.
Se ilustra como los factores heredables sólo en combinación, puede afectar el sistema
inmunológico general.
La respuestas de vacunas si tienen influencia de heredabilidad , mayormente en niños vs
adultos.
Los rasgos menores heredables que medimos aquí en nuestra mayoría de adultos pueden ser
mucho más heredable si se mide en niños pequeños.
Esto es probablemente debido a la exposición a patógenos y otros microorganismos.

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