El término célula progenitora endotelial (o CPE ) se ha aplicado a múltiples tipos de células diferentes que desempeñan funciones en la regeneración del revestimiento endotelial de los vasos sanguíneos . Las células endoteliales de crecimiento son un subtipo de CPE comprometido con la formación de células endoteliales. [1] A pesar de la historia y la controversia, las CPE en todas sus formas siguen siendo un objetivo prometedor de la investigación en medicina regenerativa .
En el desarrollo, el endotelio surge en estrecho contacto con el sistema hematopoyético . Esto, y la existencia del endotelio hemogénico , llevaron a la creencia y búsqueda de células adultas similares a los hemangioblastos o angioblastos ; células que podrían dar lugar a la vasculatura funcional en adultos. [2] La existencia de células progenitoras endoteliales se ha postulado desde mediados del siglo XX, sin embargo, su existencia no se confirmó hasta la década de 1990, cuando Asahara et al. publicaron el descubrimiento de la primera supuesta EPC. [3]
Recientemente, se ha desarrollado una controversia sobre la definición de progenitores endoteliales verdaderos. [4] Aunque las células derivadas de la médula ósea parecen localizarse en los vasos lesionados y promover un cambio angiogénico, otros estudios han sugerido que estas células no contribuyen directamente al endotelio funcional, sino que actúan a través de métodos paracrinos para brindar apoyo a las células endoteliales residentes. [5] [6] Si bien otros autores han cuestionado esto y han mantenido que son verdaderas EPC, [7] muchos investigadores han comenzado a denominar a estas células células de Hill formadoras de colonias (CFU-Hill) o células angiogénicas circulantes (CAC) en su lugar (dependiendo del método de aislamiento), destacando su papel como células mieloides hematopoyéticas involucradas en la promoción del crecimiento de nuevos vasos. [8] [9]
El análisis genético molecular de las poblaciones putativas de células madre embrionarias de crecimiento temprano sugiere que, de hecho, tienen patrones de expresión similares a los de los monocitos y respalda la existencia de una población separada de progenitores, las células madre embrionarias tardías o células formadoras de colonias endoteliales (ECFC). [10] Además, las células madre embrionarias tempranas mantienen otras funciones monocíticas, como una alta captación de Dil-Ac-LDL y tinta china y una baja expresión de eNOS . También se ha demostrado que estas células madre embrionarias tempranas originales, CFU-Hill o CAC, expresan CD14 , un receptor de lipopolisacárido expresado por los monocitos pero no por las células endoteliales. [11]
Las células formadoras de colonias endoteliales representan una población distinta que, según se ha descubierto, tiene el potencial de diferenciarse y promover la reparación vascular. Ahora se sabe que las ECFC son células progenitoras residentes en los tejidos de los adultos que mantienen cierta capacidad vasculogénica. [12]
Se han descrito tres poblaciones principales de células madre adultas putativas según el método de aislamiento y la función celular. El comportamiento de las células se puede encontrar en la siguiente tabla. [9] [13]
Las células progenitoras endoteliales también tienen marcadores fenotípicos variables que se utilizan para su identificación. Lamentablemente, no existen marcadores únicos para las células progenitoras endoteliales que no sean compartidos con otras células endoteliales o hematopoyéticas, lo que ha contribuido a la controversia histórica en torno a este campo. En la siguiente tabla se puede encontrar una descripción detallada de los marcadores actuales. [2] [13]
Como lo aislaron originalmente Asahara et al., la población CFU-Hill es un crecimiento temprano, formado al sembrar células mononucleares de sangre periférica en placas recubiertas con fibronectina, lo que permite la adhesión y la eliminación de células no adherentes, y aislando colonias discretas. [8] [9]
Un método similar consiste en cultivar la fracción mononuclear de sangre periférica en un medio de crecimiento endotelial suplementado, eliminando las células no adherentes y aislando las restantes. Si bien estas células presentan algunas características endoteliales, no forman colonias. [8] [9]
Las células formadoras de colonias endoteliales son un tipo de célula de crecimiento tardío; es decir, solo se aíslan después de un cultivo significativamente más prolongado que las células CFU-Hill. Las ECFC se aíslan sembrando la fracción mononuclear de sangre periférica en placas recubiertas de colágeno, eliminando las células no adherentes y cultivando durante semanas hasta que surgen colonias con una morfología distintiva en empedrado. Estas células son fenotípicamente similares a las células endoteliales y se ha demostrado que crean estructuras similares a vasos in vitro e in vivo. [8] [9]
Ciertas células del desarrollo pueden ser similares o iguales a otras células progenitoras endoteliales, aunque no se las suele denominar células madre epiteliales. Se cree que los hemangioblastos (o su contraparte in vitro, las células formadoras de colonias de blastos) son células que dan origen a los sistemas endotelial y hematopoyético durante el desarrollo temprano. Se cree que los angioblastos son una forma de progenitor temprano o célula madre que da origen solo al endotelio. Más recientemente, se ha teorizado que los mesoangioblastos son una célula que da origen a múltiples tejidos mesodérmicos . [14] [15] [16]
Las células progenitoras endoteliales son probablemente importantes en el crecimiento del tumor y se cree que son fundamentales para la metástasis y la angiogénesis. [17] [18] [19] Se ha realizado una gran cantidad de investigación sobre las supuestas EPC derivadas de la médula ósea de CFU-Hill. La ablación de las células progenitoras endoteliales en la médula ósea conduce a una disminución significativa en el crecimiento del tumor y el desarrollo de la vasculatura. Esto indica que las células progenitoras endoteliales presentan nuevos objetivos terapéuticos. [20] El inhibidor de la unión al ADN 1 ( ID1 ) se ha utilizado como marcador para estas células; [21] esto permite rastrear las EPC desde la médula ósea hasta la sangre y el estroma del tumor e incluso incorporarlas en la vasculatura del tumor.
Recientemente se ha descubierto que los microARN regulan la biología de las células epiteliales proangiogénicas y la angiogénesis tumoral. En este trabajo de Plummer et al. se descubrió que, en particular, la selección de los microARN miR-10b y miR-196b condujo a defectos significativos en el crecimiento tumoral mediado por la angiogénesis al disminuir la movilización de células epiteliales proangiogénicas al tumor. Estos hallazgos indican que la selección dirigida de estos microARN en las células epiteliales proangiogénicas puede dar como resultado una nueva estrategia para inhibir la angiogénesis tumoral. [22]
Los estudios han demostrado que las ECFC y las células endoteliales de la vena umbilical humana (HUVEC) tienen una capacidad de migración tumoral y neoangiogénesis incluso mayor que la de otras células hematopoyéticas CD34+ cuando se implantan en ratones inmunodeficientes, lo que sugiere que los progenitores endoteliales juegan un papel clave, pero respalda aún más la importancia de ambos tipos de células como objetivos para la terapia farmacológica . [23]
Se detectaron niveles más elevados de "células progenitoras endoteliales" circulantes en el torrente sanguíneo de los pacientes, lo que predijo mejores resultados y los pacientes experimentaron menos ataques cardíacos repetidos, [24] aunque las correlaciones estadísticas entre estos resultados y el número de células progenitoras endoteliales circulantes fueron escasas en la investigación original. Las células progenitoras endoteliales se movilizan después de un infarto de miocardio y su función es restaurar el revestimiento de los vasos sanguíneos que se dañan durante el ataque cardíaco.
Varios ensayos clínicos de fase pequeña han comenzado a señalar a las células progenitoras citoplasmáticas como un posible tratamiento para diversas enfermedades cardiovasculares (ECV). Por ejemplo, el estudio "Trasplante de células progenitoras y mejora de la regeneración en el infarto agudo de miocardio" (TOPCARE-AMI) de un año de duración estudió el efecto terapéutico de la infusión de células progenitoras citoplasmáticas de médula ósea expandidas ex vivo y células progenitoras citoplasmáticas enriquecidas con cultivos derivados de sangre periférica en 20 pacientes con infarto agudo de miocardio (IM). Después de cuatro meses, se observaron mejoras significativas en la fracción de eyección ventricular, la geometría cardíaca, la reserva de flujo sanguíneo coronario y la viabilidad miocárdica (Shantsila, Watson y Lip). Un estudio similar analizó los efectos terapéuticos de las células progenitoras citoplasmáticas en la isquemia de las piernas causada por una enfermedad arterial periférica grave. El estudio inyectó una muestra de sangre rica en células progenitoras citoplasmáticas en los músculos gastrocnemios de 25 pacientes. Después de 24 semanas se observó un aumento del número de vasos colaterales y una mejor recuperación de la perfusión sanguínea. También se observó una mejora en el dolor en reposo y en la marcha sin dolor [25].
El papel de las células progenitoras endoteliales en la cicatrización de heridas sigue sin estar claro. Se ha observado que los vasos sanguíneos entran en el tejido isquémico en un proceso impulsado por la entrada forzada mecánicamente de capilares existentes en la región avascular y, lo que es importante, en lugar de a través de la angiogénesis emergente . Estas observaciones contradicen la angiogénesis emergente impulsada por las células progenitoras endoteliales. Si se toma en conjunto con la incapacidad de encontrar endotelio derivado de la médula ósea en la nueva vasculatura, ahora hay poco respaldo material para la vasculogénesis posnatal. En cambio, es probable que la angiogénesis esté impulsada por un proceso de fuerza física. [26]
En la endometriosis , parece que hasta el 37% del endotelio microvascular del tejido endometrial ectópico se origina a partir de células progenitoras endoteliales. [27]