El Papel de las Células Endoteliales en la Regeneración de la Pared Vascular

• AUTOR : Hagensen M, Vanhoutte P, Bentzon J y colaboradores
• TITULO ORIGINAL : Arterial Endothelial Cells: Still the Craftsmen of Regenerated Endothelium
• CITA : Cardiovascular Research 95(3):281-289, Ago 2012
• MICRO : En esta revisión de la biología de las células endoteliales, se destaca la importancia del enfoque en el potencial paracrino de esta población celular heterogénea, así como de los mecanismos responsables de la proliferación y migración desde el endotelio existente.

Introducción

El endotelio sano forma un revestimiento continuo del sistema vascular que controla el pasaje de los nutrientes y el oxígeno desde la sangre a los tejidos, sirve a la eliminación de productos de desecho celulares y metabólicos y regula la reactividad arterial mediante la síntesis y liberación de moléculas vasoactivas. La tasa basal de la proliferación de células endoteliales (CE) en los vasos sanguíneos sanos es baja, pero algunas regiones muestran una tasa más alta. Asimismo, la proliferación de CE se incrementa con la edad y la presencia de factores de riesgo cardiovascular. La pérdida de la función endotelial normal es común en las enfermedades cardiovasculares. La activación endotelial prolongada o exagerada lleva a la disfunción y pérdida de integridad con apoptosis y necrosis.
Se han debatido por mucho tiempo los medios por los cuales el revestimiento endotelial ininterrumpido se mantiene y regenera. Numerosos estudios bien diseñados apoyan el papel dominante de la mitosis y la migración local de CE en la regeneración endotelial después del daño vascular, a pesar de que proporcionan poca información sobre los mecanismos que controlan el movimiento y la proliferación de CE en los sitios de lesión. Además, se demostró que áreas pequeñas de lesión endotelial pueden ser reparadas únicamente por la migración de CE, mientras que las áreas grandes de lesión se reparan por proliferación y migración. Los procesos patológicos que causan daño al endotelio pueden causar también desprendimiento de CE, lo que resulta en un bajo número de CE maduras circulantes que pueden participar en la reparación endotelial. Ninguno de estos ensayos, sin embargo, fue capaz de determinar si la proliferación local es el único mecanismo subyacente a la renovación y regeneración de CE.
En un estudio de referencia, se aislaron de sangre periférica supuestas células progenitoras de CE (PCE). Durante cultivos de corto plazo, algunas de estas células mononucleares CD34+ adquirieron características de CE y se alojaron en sitios de angiogénesis cuando se inyectaron por vía intravenosa en animales con isquemia de las extremidades posteriores. Sin embargo, los intentos por identificar y describir PCE y sus características biológicas han arrojado resultados conflictivos. Como se discute en la presente revisión, mucha de la controversia puede deberse a una terminología heterogénea y a errores metodológicos comunes.

Origen y caracterización de las PCE

Las PCE pueden residir en la medula ósea (MO), en sangre periférica, en la adventicia vascular o en el endotelio mismo. Su identificación y caracterización se ha basado en una variedad de técnicas que, a grandes rasgos, corresponde a ensayos de citometría de flujo para los marcadores de superficie celular o estudios de cultivo de células.
Las PCE se han definido como células positivas para el marcador CD34 de células madre hematopoyéticas (CMH) y receptor 2 del factor de crecimiento del endotelio vascular (VEGFR2, por su sigla en inglés). Dado que CD34 no se expresa exclusivamente en las CMH, sino también en CE maduras, el marcador de CMH inmaduras AC133 ha sido usado para discriminar mejor entre las PCE y las CE maduras. Ambas poblaciones (CD34+ o AC133+) pueden diferenciarse en células que expresan marcadores de la CE in vitro.
Basado en estudios de cultivo celular, se han descrito dos fenotipos distintos de PCE derivadas de células mononucleares de sangre periférica humana: PCE precoces y células endoteliales formadoras de colonias (CEFC) o PCE tardías. La citometría de flujo indica que las pocas CEFC circulantes son células CD146+ CD34+ CD31+ CD452 AC1332, similares a CE maduras circulantes y residentes. En general, el uso de diferentes combinaciones de marcadores y ensayos de cultivo para aislar o medir células progenitoras indican que el término PCE no representa un tipo de célula única, bien definida. Más bien, se utiliza para describir un número de poblaciones celulares diferentes y heterogéneas que circulan en la sangre o que se pueden derivar de cultivo, a corto o a largo plazo, de células circulantes.

PCE y enfermedad cardiovascular

En forma congruente con su presunta función en la regeneración y reparación endotelial, varios informes indican que la concentración de las PCE, definida de diversas maneras, se asocia con enfermedad cardiovascular. De este modo, los factores de riesgo para la aterosclerosis se correlacionan inversamente con el número de PCE en la sangre in vivo y con los resultados de los ensayos de función de PCE in vitro. Un bajo número de PCE, definidas como células CD34+ VEGFR2+, se asocia con la presencia de enfermedad coronaria (EC) y predice la aparición de eventos cardiovasculares y muerte por causas cardiovasculares en los pacientes.
Las células madre generalmente existen en un estado quiescente, pero comienzan a diferenciarse y a ser movilizadas en la circulación sistémica después de una estimulación específica. Se desconoce si la asociación entre el número de PCE y la enfermedad cardiovascular refleja alteraciones en la tasa de consumo o en la regulación de la liberación de las supuestas PCE.

Evidencia del origen celular endotelial y modelos con animales

Antes de clasificar las células como las PCE, es esencial validar su potencial de migrar y diferenciarse in vivo. La habilidad para producir células con características endoteliales in vitro es indicativa, pero la capacidad para incorporarse al endotelio y llevar a cabo las funciones de la CE es un criterio mucho más estricto que no puede ser probado fuera del organismo vivo. Si existen las CPE y efectúan reparaciones fisiológicamente relevantes del endotelio, debería ser posible detectar su contribución mediante el marcado de las células circulantes con un marcador de rastreo genético, y analizar su destino utilizando marcadores específicos para el fenotipo y microscopia de alta resolución de la pared del vaso sanguíneo.
La mayoría de las enfermedades arteriales involucran lesiones o muerte de CE. Durante el desarrollo de la aterosclerosis, las CE son continuamente lesionadas y reemplazadas (es decir, recambio celular), mientras que en otras circunstancias, la lesión de las CE puede ser más pronunciada y cubrir un área más grande para ser reparada (es decir, regeneración). El proceso de recambio de las CE puede diferir del involucrado en la regeneración endotelial. Las PCE circulantes pueden contribuir a la generación de CE microvasculares en sitios de neovascularización y reconstruir el endotelio después de diversos tipos de lesiones arteriales.

EPC en la aterosclerosis

Sólo existe información indirecta que apoya la idea prevalente de que las PCE circulantes proporcionan protección contra la aterosclerosis por su capacidad para reemplazar CE disfuncionales. Los pocos estudios en los que ratones ateroscleróticos recibieron células de MO o células derivadas de sangre que se supone contienen PCE, por vía intravenosa, dieron resultados discrepantes. La neovascularización de la placa puede contribuir al crecimiento y aumentar su vulnerabilidad. Sin embargo, la falta de modelos confiables con animales de la neovascularización en las placas, hace que sea difícil determinar la contribución de las PCE a este proceso.

PCE en la regeneración endotelial

La reendotelización después de una lesión vascular mecánica, incluida la ngioplastia, es esencial para la inhibición de la formación de la neoíntima y la restauración de la homeostasis vascular. Varios estudios en modelos experimentales han llegado a la conclusión de que las PCE circulantes pueden estar involucradas en este proceso. Otros trabajos, sin embargo, han puesto en duda que la diferenciación de la PCE circulante en CE sea el mecanismo subyacente que explique estos resultados. La regeneración endotelial puede ser mediada por la migración y la posible proliferación de CE de la pared sana adyacente del vaso.

PCE y neovascularización

Las células circulantes pueden ser incorporadas y facilitar la neovascularización de los tejidos isquémicos. Las PCE circulantes también contribuyen al revestimiento endotelial de microvasos durante la cicatrización de heridas, el crecimiento de tumores y la neovascularización de la córnea. El efecto del trasplante de células autólogas derivadas de MO al miocardio lesionado ha sido probado en estudios clínicos. Algunos de ellos, pero no todos, han mostrado mejoras significativas en los objetivos especificados, tales como la frecuencia de angina de pecho o la tolerancia al ejercicio. Si los efectos positivos, cuando están presentes, reflejan la integración estable de las células trasplantadas y su diferenciación a CE, es una cuestión de debate. Experimentos en modelos con animales de infarto de miocardio e isquemia de miembros demuestran que son necesarias para la mejora funcional, la persistencia de las PCE trasplantadas y su diferenciación en células que expresan actividad de óxido nítrico sintasa endotelial.

PCE o sólo posibles PCE

En la mayoría de las enfermedades arteriales surge inflamación arterial, en la que la movilización, la circulación, el direccionamiento y la diferenciación local de los leucocitos derivados de MO juegan papeles importantes en la progresión de la enfermedad. Dado que muchas poblaciones de PCE contienen monocitos, se puede esperar que, cuando se inyectan posibles poblaciones de PCE en animales, algunas de estas células se alojen en los sitios de daño vascular. La captación de Dil-Ac-LDL (lipoproteína de baja densidad acetilada, marcada con 1,1’-dioctadecil-3,3,3’,3’-tetrametil-indocarbocianina perclorada) y lectinas de unión junto con la expresión de marcadores endoteliales es el perfil fenotípico que se utiliza comúnmente para la identificación de PCE. Sin embargo, los monocitos expresan un perfil fenotípico similar cuando se cultivan bajo determinadas condiciones in vitro. Monocitos cultivados en condiciones angiogénicas pierden CD14/CD45 y expresan un fenotipo de PCE comúnmente aceptado (incluida la captación de LDL y lectinas de unión, expresión de CD31/CD105/CD144 y formación de estructuras semejantes a cuerdas), que les hacen indistinguibles de las supuestas PCE. Esta población de PCE de células mononucleares formadoras de colonias en sangre periférica humana, parecería estar compuesta principalmente por células mononucleares inflamatorias e inmunológicas en lugar de verdaderas PCE.

Efecto paracrino

Una explicación alternativa para la asociación entre PCE y la regeneración endotelial podría ser que algunas de las células contenidas en las poblaciones de células PCE ejercen efectos paracrinos proangiogénicos, sin llegar a diferenciarse en CE. Pueden adherirse y migrar a través del endotelio en la pared de los vasos sanguíneos y liberar los factores de crecimiento y citoquinas que estimulan la regeneración del endotelio a partir de CE residentes. Posibles PCE obtenidos en ensayos de cultivo a corto plazo (PCE precoces) expresan marcadores de monocitos/macrófagos y secretan múltiples factores de crecimiento angiogénicos potentes que incrementan la migración de CE y protegen contra la apoptosis inducida por el estrés oxidativo. De acuerdo con esa función paracrina, las inyecciones seriadas de medios condicionados obtenidos de las PCE derivadas de sangre periférica en un miembro trasero isquémico, mejoran la perfusión local mediante la promoción de la neovascularización y maduración vascular.

Conclusiones

Después de años de entusiasta investigación de la biología de PCE, los investigadores de todo el mundo todavía no están de acuerdo sobre cómo debe definirse esta población celular. A pesar del hecho de que un número de estudios muestran una correlación inversa entre el número y la actividad funcional de las PCE en la sangre y la aparición de la enfermedad cardiovascular, esta correlación no implica causalidad. Aunque ha habido numerosos intentos de definir exactamente el fenotipo PCE, se ha hecho evidente en cambio que lidiamos con una población heterogénea de células, con diferentes fenotipos y potencial in vitro. Ha llegado probablemente el tiempo de abandonar el término PCE para un enfoque de la investigación en el potencial paracrino de esta población heterogénea de células y los mecanismos responsables de la proliferación y migración de CE desde el endotelio existente.

Ref : CARDIO.

Especialidad: Bibliografía - Cardiología