Carlos A Ribeiro1, Joana S Fraga1, Mário Grãos2, Nuno M Neves3,4, Rui L Reis3,4, Jeffrey M Gimble5, Nuno Sousa1,4 and António J Salgado1,4*
Author Affiliations
1 Life and Health Science Research Institute (ICVS), School of Health Sciences, University of Minho, 4710-057 Braga, Portugal
2 Biocant – Center of Innovation in Biotechnology, 3060-197 Cantanhede, Portugal
3 3B’s Research Group – Biomaterials, Biodegradables and Biomimetics, University of Minho, Headquarters of the European Institute of Excellence on Tissue Engineering and Regenerative Medicine, AvePark, 4806-909 Caldas das Taipas, Guimarães, Portugal
4 ICVS/3B’s, PT Government Associate Laboratory, Braga/Guimarães, Portugal
5 Stem Cell Laboratory, Pennington Biomedical Research Center, Louisiana State University System, Baton Rouge, LA 70808, USA
Stem Cell Research & Therapy 2012, 3:18 doi:10.1186/scrt109
The electronic version of this article is the complete one and can be found online at: http://stemcellres.com/content/3/3/18
Received: 17 February 2012
Revisions received: 2 April 2012
Accepted: 2 May 2012
Published: 2 May 2012
© 2012 Ribeiro et al.; licensee BioMed Central Ltd.
This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Abstract
Introduction
It is hypothesized that administration of stromal/stem cells isolated from the adipose tissue (ASCs) and umbilical cord (HUCPVCs) can ameliorate the injured central nervous system (CNS). It is still not clear, however, whether they have similar or opposite effects on primary cultures of neuronal populations. The objective of the present work was to determine if ASCs and HUCPVCs preferentially act, or not, on specific cell populations within the CNS.
Methods
Primary cultures of hippocampal neurons were exposed to ASCs and HUCPVCs conditioned media (CM) (obtained 24, 48, 72 and 96 hours after three days of culture) for one week.
Results
Cell viability experiments (MTS (3-(4, 5-dimethylthiazol-2-yl)-5-(3-carboxymethoxyphenyl)-2(4-sulfophenyl)-2H tetrazolium) test) revealed that CM obtained from both cell populations at all time points did not cause any deleterious effects on neuronal cells. In fact, it was determined that whenever the ASCs CM were supplemented with basic fibroblast growth factor (bFGF) and B27, there was a significant increase in the metabolic viability and neuronal cell density of the cultures. On the other hand, in the absence of CM supplementation, it was the HUCPVCs secretome that had the highest impact on the metabolic viability and cell density. In an attempt to unveil which factors could be involved in the observed effects, a screening for the presence of bFGF, nerve growth factor (NGF), stem cell factor (SCF), hepatocyte growth factors (HGF) and vascular endothelial growth factor (VEGF) in the CM was performed. Results revealed the presence of all these factors in ASCs CM, except bFGF; in contrast, in HUCPVCs CM it was only possible to detect robust NGF expression.
Conclusions
Overall, the results confirm important differences on the secretome of ASCs and HUCPVCs, which lead to distinct effects on the metabolic viability and neuronal cell densities in primary cultures of hippocampal neurons; however, the factor(s) that promote the stronger effect of the HUCPVCs CM in neuronal survival is(are) still to be identified.
George R Barclay, Olga Tura, Kay Samuel, Patrick WF Hadoke, Nicholas L Mills, David E Newby and Marc L Turner
Stem Cell Research & Therapy 2012, 3:23 doi:10.1186/scrt114
Published: 3 July 2012
Abstract (provisional)
Introduction
Endothelial progenitor cells (EPC) capable of initiating or augmenting vascular growth were recently identified within the small population of CD34-expressing cells that circulate in human peripheral blood and which are considered hematopoietic progenitor cells (HPC). Soon thereafter human HPC began to be used in clinical trials as putative sources of EPC for therapeutic vascular regeneration, especially in myocardial and critical limb ischemias. However, unlike HPC where hematopoietic efficacy is related quantitatively to CD34+ cell numbers implanted, there has been no consensus on how to measure EPC or how to assess cellular graft potency for vascular regeneration. We employed an animal model of spontaneous neovascularisation to simultaneously determine whether human cells incorporate into new vessels and to quantify the effect of different putative angiogenic cells on vascularisation in terms of number of vessels generated. We systematically compared competence for therapeutic angiogenesis in different sources of human cells with putative angiogenic potential, to begin to provide some rationale for optimising cell procurement for this therapy.
Methods
Human cells employed were mononuclear cells from normal peripheral blood and HPC-rich cell sources (umbilical cord blood, mobilised peripheral blood, bone marrow), CD34+ enriched or depleted subsets of these, and outgrowth cell populations from these. An established sponge implant angiogenesis model was adapted to determine the effects of different human cells on vascularisation of implants in immunodeficient mice. Angiogenesis was quantified by vessel density and species of origin by immunohistochemistry.
Results
CD34+ cells from mobilised peripheral blood or umbilical cord blood HPC were the only cells to promote new vessel growth, but did not incorporate into vessels. Only endothelial outgrowth cells (EOC) incorporated into vessels, but these did not promote vessel growth.
Conclusions
These studies indicate that, since EPC are very rare, any benefit seen in clinical trials of HPC in therapeutic vascular regeneration is predominantly mediated by indirect proangiogenic effects rather than through direct incorporation of any rare EPC contained within these sources. It should be possible to produce autologous EOC for therapeutic use, and evaluate the effect of EPC distinct from, or in synergy with, the proangiogenic effects of HPC therapies.
The complete article is available as a provisional PDF. The fully formatted PDF and HTML versions are in production.
Juventud Rebelde publica un trabajo especial sobre avances de la Medicina Regenerativa en Cuba
Juventud Rebelde
digital@juventudrebelde.cu
12 de Julio del 2012 21:47:29 CDT
La Medicina Regenerativa es un nuevo campo en el que la aplicación de células madre representa un tema de gran interés, por las posibilidades terapéuticas que ofrece en el tratamiento de múltiples enfermedades.
Avances de esta disciplina en Cuba —que dio sus primeros pasos en este terreno durante el 2004— son presentados en un trabajo especial publicado en nuestra edición digital. En este se muestran los beneficios que para la salud representa la utilización clínica de las células madre en el tratamiento de varias afecciones en las especialidades médicas de ortopedia, oftalmología, cardiología, angiología y estomatología.
La insuficiencia arterial crónica, periodontitis(proceso inmunoinflamantorio que afecta los tejidos de protección y sostén del diente), fibrosis pulmonar ideopática, fractura múltiple de fémur, pseudoartrosis, necrosis aséptica de la cabeza del fémur, el quiste óseo, pterigion (carnosidad del ojo)y el infarto agudo del miocardio, son algunas de las enfermedades en las que hoy se emplea con éxito la terapia celular.
El material —que incluye audios, fotos y un gráfico— recoge declaraciones del Doctor Porfirio Hernández, coordinador de la comisión para la aplicación terapéutica de las células madre en Cuba, de numerosos especialistas y médicos que llevan a cabo los estudios, así como testimonios de pacientes beneficiados con este proceder.
Asimismo, brinda información sobre la génesis y evolución de la Medicina Regenerativa y adelanta los resultados y perspectivas de otras investigaciones clínicas y preclínicas que se desarrollan en el país. El especial está disponible en la siguiente dirección: http://www.juventudrebelde.cu/UserFiles/Flash/celulas-de-esperanza/index.html, y las opiniones se pueden dirigirse a yuliet@juventudrebelde.cu.
Yuliet Gutiérrez Delgado
yuliet@juventudrebelde.cu
Un tratamiento integral a las embarazadas con trastornos en la coagulación, y el uso de células madre en la atención de la osteoartrosis y el linfedema son algunos de los recientes resultados presentados por profesionales del Instituto de Hematología (IHI) y el Hospital Enrique Cabrera, como parte del programa científico previsto por esta institución para celebrar sus cinco décadas de vida.
Alentadoras perspectivas abre la terapia celular empleada por la doctora Aymara Baganet en la osteoartrosis de la rodilla, práctica que, según reveló a JR, se utiliza en lesiones degenerativas presentes en adultos con más de 50 años, quienes a los tres meses mejoraron su calidad de vida al disminuir el dolor, las dificultades en la marcha y el malestar durante el sueño.
El angiólogo Pedro Goicoechea obtiene similares logros con la utilización de células madre en pacientes con linfedema en miembros inferiores post-linfangitis, padecimiento que provoca inflamación en las piernas y en el cual no son satisfactorios los tratamientos tradicionales.
Goicoechea comentó que la terapia, sencilla y poco invasiva, permite disminuir la hinchazón en las extremidades inferiores y la formación de nuevos vasos linfáticos. Agregó que piensan extenderla a pacientes que sean portadores de linfedemas ocasionados por otras enfermedades.
La atención médica integral a embarazadas con deficiencias en la coagulación es la propuesta de Dunia Castillo González, jefa del Departamento de Hemostasia del IHI, quien dijo a nuestro diario que más del 90 por ciento de las féminas con esos trastornos pueden tener un parto sin complicación hemorrágica si reciben una atención obstétrica y hematológica coordinada con otras especialidades, lo cual facilita un tratamiento adecuado para cada variante de afección hematológica.
En el encuentro también se dieron a conocer los resultados de un estudio inmunohematológico de más de 20 años sobre diferentes conflictos de grupos sanguíneos que pueden provocar la enfermedad hemolítica perinatal, patología que si no es tratada causa anemia grave en el recién nacido, ictericia y daño cerebral irreversible.
Antonio Bencomo, doctor en Ciencias de la Salud y quien se encuentra al frente de esta investigación, explicó a JR que su principal aporte es que posibilita la identificación en la madre de los anticuerpos contra antígenos de los grupos sanguíneos causantes de la enfermedad, como respuesta a las diferencias genéticas entre los padres.
«Este estudio garantiza en el laboratorio un diagnóstico seguro de esos desórdenes, de las complicaciones asociadas y el tratamiento hemoterapeútico requerido por el bebé», enfatizó el también Vicedirector Técnico del IHI.
El incremento de la activación de las células madre en el hipocampo juega un papel en la epilepsia, según resultados presentados en el simposio Fronteras en Investigación de la Glía, que se ha celebrado en Barcelona.
La neurogénesis adulta se produce en el hipocampo y en el bulbo olfatorio y es un proceso con un gran potencial terapéutico que ha propiciado un gran esfuerzo de investigación en los últimos años. “El caso del hipocampo es interesante para los humanos, porque es una estructura que está implicada en la creación de nuevas memorias, en el aprendizaje y también en el control del estado de ánimo”, ha explicado Juan Manuel Encinas, profesor de Investigación Ikerbasque y profesor visitante de la UPV.
Sin embargo, la población de células madre neurales tiene un potencial limitado y está mayoritariamente silente, de manera que se activa lentamente, con el problema añadido de que, una vez que las células comienzan a hacerlo, se dividen y se transforman en otro tipo celular. “Lo que ocurre es que, con la edad y de una manera natural, la población de células madre del hipocampo disminuye y, a su vez, se reduce la capacidad de generar nuevas neuronas, aunque es cierto que se generan nuevas neuronas en el giro dentado del hipocampo durante toda la vida, pero no al mismo nivel que cuando se es joven. Estamos viendo que es un proceso que se desarrolla de manera natural, tal y como publiqué el año pasado en Cell Stem Cell y ahora hemos observado que si se incrementa la activación de las células madre se produce un agotamiento acelerado”, ha descrito.
Proceso en epilepsia
Uno de los ejemplos en los que se produce este proceso es en la epilepsia, en concreto la epilepsia del lóbulo temporal. Pese a que comienza a investigarse este aspecto, se apunta a que la actividad neuronal participa o es responsable, al menos en parte, de la activación de las células madre, de manera que, si se incrementa esa actividad, se obtiene mayor activación y agotamiento.
“Estamos trabajando con las bases de que en epilepsia la neurogénesis en el hipocampo aumenta al principio y luego decrece, con un incremento de astrogliogénesis y otros parámetros. Y, con estos datos, estamos utilizando un modelo de epilepsia temporal en animales para comprobar si se da esta mayor activación de células madre y su mayor agotamiento, que conduce a un nivel reducido de creación de nuevas neuronas”.
Este aspecto es doblemente importante en epilepsia por la pérdida de neurogénesis del hipocampo y por la del potencial regenerativo, con lo que existe la posibilidad de regenerar ese tejido, con neuronas que ocupen el lugar de las que han muerto.
“Un dato que suele pasarse por alto es que, de todas las nuevas células que se generan, apenas un 10-20 % se terminan incorporando a los circuitos como nuevas neuronas, ya que la mayoría desaparecen en el camino. Hasta ahora no sabíamos lo que sucedía: si los trazadores se diluían y dejábamos de verlas o si, efectivamente, dejábamos de verlas”, ha añadido Amanda Sierra, profesora de Investigación Ikerbasque y profesora visitante de la UPV.
Su investigación ha demostrado que el 80-90 % de las nuevas células entran en un programa de apoptosis y no mueren porque no puedan incorporarse correctamente a los circuitos en la tercera o cuarta semana de vida de la célula, en contra de lo que se asumía en la literatura científica. “Hemos descubierto que la mayor parte de las células que se mueren -entre el 60 y el 70 %- lo hace mucho más temprano, unos pocos días después de haber nacido. Es una información un poco chocante, porque es difícil explicar que se generen tantas células y se mueran unos pocos días después, antes incluso de haber empezado a diferenciarse como neuronas”.
Diferentes teorías
Las hipótesis son diversas, ya que durante el desarrollo los mecanismos moleculares que median la división celular y la apoptosis están relacionados con lo que “es posible que sea solo un fallo de programación o que se deba a que las células que están en esos nichos y proliferan tan rápido tengan que competir unas con otras por nutrientes”.
Para Sierra, es una información “interesante, porque abre muchas vías de investigación para controlar la neurogénesis, no mediante el incremento de proliferación de las células madre -que puede ser peligroso por el riesgo de cáncer-, sino mediante el control de la supervivencia de estas células que ya se han producido”.
julio 16/2012 (Diario Médico)
