Potencial efecto del medio condicionado de células madre mesenquimales derivadas de tejido adiposo sobre astrocitos humanos en un modelo in vitro de scratch y privación de glucosa

Abstract

Diferentes patologías y lesiones afectan el normal funcionamiento del sistema nervioso central (SNC). Patologías neurodegenerativas como Parkinson y Alzheimer o aquellas traumáticas como la isquemia, la lesión cerebral o la neuroinflamación representan una alta morbilidad en la población mundial. La mayoría de las lesiones alteran el correcto funcionamiento de las células cerebrales lo que implica la modificación del microambiente, respuestas alteradas o expresión de genes y proteínas frente al insulto. Los astrocitos son las células gliales más abundantes del sistema nervioso, dentro de sus funciones están: brindar un soporte metabólico y estructural a las neuronas, con lo cual contribuyen a su normal funcionamiento. Recientes estudios han evidenciado el papel fundamental que estas células tienen en la protección neuronal sobre todo en las lesiones traumáticas, patologías en las cuales se presentan cambios bioquímicos y moleculares que conllevan a un daño neuronal, seguido por la pérdida de funciones cognitivas y motoras. A pesar de considerar los astrocitos más resistentes que las neuronas a insultos cerebrales, pocos estudios ofrecen una idea de cómo los cambios en las funciones astrocíticas pueden llevar a la pérdida de la protección después de una lesión cerebral. En este punto y conociendo la importancia de los astrocitos, la hipótesis de esta investigación es que el daño mitocondrial causado en los astrocitos durante la lesión cerebral deteriora su funcionamiento y puede contribuir a la pérdida neuronal. Evidencias recientes muestran que el uso del medio condicionado de células madre mesenquimales derivadas de tejido adiposo humano (CM-hMSCA) puede proporcionar un efecto protector que contrarresta el daño cerebral. Sin embargo, son muy pocos los estudios que han evaluado el efecto del CM-hMSCA en la protección de los astrocitos expuestos a scratch y privación de glucosa como posible alternativa terapéutica o de prevención en la lesión cerebral, así como en otras patologías.

Nuestros resultados indicaron que CM-hMSCA mejoró la viabilidad celular, redujo la fragmentación nuclear, atenuó la producción de especies reactivas de oxígeno (ERO) y preservó el potencial de membrana mitocondrial y los parámetros ultraestructurales. Adicionalmente, se demostró que el CM-hMSCA regula las citocinas IL-2, IL-6, IL-8, IL-10, GM-CSF, TNF-alfa y también regula negativamente el calcio a nivel citoplásmico y tiene un efecto sobre la regulación de la dinámica mitocondrial y cadena respiratoria. Estas acciones están acompañadas por la regulación de la expresión de diferentes proteínas implicadas en vías de señalización como AKT/pAKT, ERK1/2/pERK, e incluso puede mediar la localización de Neuroglobina (Ngb) a nivel celular. Por otro lado, para caracterizar el mecanismo protector del CM-hMSCA, nuestros resultados revelan un aumento en la expresión de la neuroglobina y el silenciamiento genético de esta proteína reduce la acción protectora de CM-hMSCA en las células lesionadas. Por último, nosotros también realizamos una validación del modelo en astrocitos humanos, encontrando resultados similares en la protección y preservación de los astrocitos por el CM-hMSCA. Nuestros resultados sugieren que el tratamiento con CM-hMSCA podría ser una estrategia terapéutica prometedora para la protección de las células astrocíticas en las patologías cerebrales y que posiblemente la neuroglobina está mediando este efecto protector del CM-hMSCA.