Revisan las Funciones Inmunomoduladoras de las Células Progenitoras Mesenquimáticas y su Posible Aplicación Terapéutica

• AUTOR : Ucelli A, Moretta L, Pistoia V
• TITULO ORIGINAL : Mesenchymal Stem Cells in Health and Disease
• CITA : Nature Reviews Immunology 8(9):726-736, Sep 2008
• MICRO : Las células progenitoras mesenquimáticas inducen tolerancia periférica, inhiben la liberación de citoquinas proinflamatorias y prolongan la supervivencia de las células dañadas.

Introducción

Las células precursoras pluripotenciales del estroma o células progenitoras mesenquimáticas (CPM) son los predecesores normales de los tejidos mesenquimáticos; además, estas células pueden diferenciarse en células de distintos linajes (endodérmico y neuroectodérmico) mediante transdiferenciación. Los expertos destacan que la relevancia clínica de este proceso in vivo, en términos de reparación tisular, todavía no se conoce.

En la médula ósea, las células del estroma constituyen una población muy heterogénea que incluye una mezcla de progenitores en diferente estadio de diferenciación confinados al linaje mesodérmico.

Definición de las CPM

Las CPM integran una población muy heterogénea de células, con una morfología similar a la de los fibroblastos; en cultivos forman colonias y pueden diferenciarse en células óseas, cartilaginosas y adiposas.

Las que proliferan in vitro carecen de marcadores específicos; por ejemplo, las CPM humanas no expresan los marcadores hematopoyéticos CD45, CD34 y CD14 ni las moléculas de coestimulación CD80, CD86 y CD40. En cambio, expresan el CD105, CD73, CD44, CD90 y CD71 (receptor de la transferrina), el gangliósido GD2 y el CD271 (receptor de baja afinidad del factor de crecimiento nervioso).

Papel fisiológico de las CPM

En la médula ósea, las CPM forman «nichos» en los que se contactan con otras células. Los estudios en ratones revelaron dos tipos: el nicho del endostio y el nicho vascular; el primero está integrado por osteoblastos, mientras que el segundo incluye células endoteliales y células del estroma subendoteliales CD146+. Las células del estroma de ambos nichos generan el microambiente necesario para el mantenimiento, la renovación, la proliferación y la diferenciación de las células precursoras hematopoyéticas (CPH); los nichos también controlan la liberación de la progenie madura en el sistema vascular.

Las células progenitoras del estroma de la médula ósea mantienen a las CPH en un estado de quietud; las células diferenciadas -fibroblastos y condrocitos- ejercen efectos antiproliferativos e inhiben la proliferación de los linfocitos T; este proceso está regulado por el interferón gamma (IFN-gamma).

Efectos de las CPM sobre las células inmunológicas

Inmunidad innata

Las células dendríticas (CD) mieloides son esenciales para la presentación de los antígenos a los linfocitos T nativos. Durante la maduración, las CD expresan moléculas de coestimulación y una mayor cantidad de moléculas de clase I y II del complejo mayor de histocompatibilidad (CMH). Las CPM inhiben la maduración de los monocitos y de los precursores hematopoyéticos CD34+. Las CD maduras incubadas con CPM expresan menos moléculas de clase II, CD11c, CD83 y moléculas de coestimulación; también producen menos interleuquina (IL) 12, con lo que se compromete su función como células presentadoras de antígenos. Las CPM también reducen la producción del factor de necrosis tumoral alfa (TNF-alfa). Las CD plasmacitoides producen grandes cantidades de IFN tipo 1 en respuesta a diversos estímulos microbianos; en presencia de CPM producen más IL-10, una citoquina antiinflamatoria.

Los linfocitos natural killer (NK) son efectores importantes de la inmunidad innata; intervienen en la protección contra virus y tumores. La función de las células NK está fuertemente regulada por receptores de superficie que transmiten señales de activación o de inhibición. Las CPM pueden suprimir la actividad citotóxica de las células NK en reposo al reducir la expresión de ciertos receptores de activación involucrados en la activación y en la destrucción de las células blanco. La IL-2 y la IL-15 estimulan la proliferación y la citotoxicidad de las células NK en reposo; sin embargo, en presencia de CPM, ambas funciones se bloquean casi por completo.

Las CPM autólogas y alogeneicas pueden ser destruidas por células NK activadas in vitro. La susceptibilidad de las CPM humanas a la citotoxicidad mediada por las células NK se debe a la baja expresión de moléculas clase I del CMH y a la expresión de diversos ligandos que son reconocidos por las células NK activadas. La incubación de las CPM con IFN-gamma, al aumentar la expresión de las moléculas de clase I del CMH, las protege de la destrucción mediada por las NK. La información en conjunto sugiere que, en presencia de cantidades abundantes de IFN-gamma, se inhibe la función de las NK, mientras que en ausencia de esta citoquina predominaría la eliminación de las CPM por parte de las NK activadas. No obstante, señalan los expertos, estos fenómenos sólo tendrían una importancia decisiva in vivo en el contexto del trasplante de CPM.

Los neutrófilos también son esenciales en la inmunidad innata; la destrucción de microbios por parte de estas células depende de la producción de especies reactivas de oxígeno (estallido respiratorio). Se ha observado que las CPM atenúan esta función y retrasan la apoptosis espontánea de los neutrófilos en reposo y activados; el proceso depende de la IL-6. El mantenimiento de los polimorfonucleares en estado de reposo por las CPM sería un proceso de mayor importancia en los lugares en los que se almacenan neutrófilos, por ejemplo, en la médula ósea y en los pulmones.

Inmunidad adaptativa

Luego de la unión del receptor de los linfocitos T (TCR) con el antígeno, las células proliferan y ejercen sus funciones efectoras, esto es, liberación de citoquinas y, en el caso de los linfocitos T CD8+, citotoxicidad. Las CPM inhiben la proliferación de las células T estimuladas con mitógenos, al detener el ciclo celular en la fase G0/G1; la inhibición no está restringida por el CMH. Las CPM no inducen la apoptosis de los linfocitos; en cambio, promueven la muerte celular mediada por la interacción del CD95 con el ligando correspondiente. El efecto antiproliferativo revierte, en parte, en presencia de IL-2.

La inhibición de la proliferación de los linfocitos T se asocia con una menor producción de IFN-gamma y con mayor liberación de IL-4 por parte de los linfocitos colaboradores Th2, un fenómeno que sugiere el pasaje de un patrón proinflamatorio a un estado antiinflamatorio. Los linfocitos T efectores (sobre todo, los linfocitos T CD8+ citotóxicos) destruyen las células infectadas por virus y las células alogeneicas. Las CPM reducen la capacidad citotóxica.

Las células T regulatorias son linfocitos T especializados que suprimen la activación del sistema inmunológico y mantienen el estado de homeostasis y la tolerancia hacia los antígenos propios. Las CPM inducen la liberación de IL-10 por las CD plasmacitoides y la generación de linfocitos T regulatorios. Los estudios en conjunto sugieren que las CPM modulan la intensidad de la respuesta inmunitaria al inhibir la proliferación de los linfocitos T y al estimular la formación de células regulatorias. Aunque teóricamente estos efectos podrían asociarse con el aumento de la vulnerabilidad del huésped a las infecciones, no debe olvidarse que las CPM expresan receptores símil Toll (TLR) funcionales, que al interactuar con los antígenos microbianos inducen la proliferación, la diferenciación y la migración de las CPM y la liberación de citoquinas y quimioquinas. En este ámbito, es posible que las moléculas de los agentes patógenos reviertan los efectos supresores de las CPM sobre los linfocitos T y permitan la recuperación de la función inmunológica.

Los linfocitos B son responsables de la producción de anticuerpos; la mayoría de los trabajos reveló que las CPM inhiben la proliferación y la diferenciación de los linfocitos B in vitro mediante la interacción directa entre células y por medio de factores solubles. En cambio, según los hallazgos de otros estudios, las CPM estimularían la supervivencia, la proliferación y la diferenciación de las células B productoras de anticuerpos. No obstante, se debe destacar que, independientemente de los efectos de las CPM sobre los linfocitos B, la respuesta de estas últimas depende de los linfocitos T.

En el modelo murino de encefalomielitis autoinmune experimental (EAE, modelo de esclerosis múltiple), la infusión de CPM inhibe la producción de anticuerpos contra la proteína proteolipídica.

Las CPM, si bien ejercen fundamentalmente funciones de inmunosupresión, también pueden actuar como células presentadoras de antígenos. Las concentraciones bajas de IFN-gamma inducen la expresión de moléculas de clase II del CMH en estas células; este mecanismo podría permitir a las CPM funcionar como células presentadoras de antígenos en las primeras etapas de la respuesta inmunológica.

La mayoría de los efectos señalados se han observado en cultivos celulares; en cambio, el papel fisiológico de las CPM derivadas de las células progenitoras del estroma de la médula ósea no se conoce; este aspecto, sin embargo, es importante para comprender lo que ocurre luego del trasplante. En este contexto, las citoquinas presentes en el microambiente (fundamentalmente el IFN-gamma) serían esenciales en la interacción entre las células NK, las células dendríticas y las CPM; este punto debe ser especialmente tenido en cuenta cuando se planifican terapias celulares basadas en CPM.

Mecanismos de inmunosupresión por las CPM

En la inmunosupresión mediada por las CPM participan el contacto directo entre las células (en el que intervienen distintas moléculas de adhesión) y diversos factores solubles, por ejemplo, el óxido nítrico, el factor transformador del crecimiento beta (TGF-beta), la IL-6 y la prostaglandina E2 (PGE2). Algunos de ellos son producidos en forma constitutiva por las CPM, mientras que otros son liberados por otras células al entrar en contacto con estas últimas. No obstante, señalan los expertos, ninguna de estas moléculas es única en su acción, de manera tal que la funcionalidad se regula por múltiples mecanismos redundantes.

Aplicaciones clínicas de las CPM

Caracterización de las CPM humanas

La escasa inmunogenicidad de las CPM in vitro es una de las principales ventajas para la utilización de células alogeneicas en el ámbito clínico, especialmente en aquellas situaciones agudas que requieren terapias inmediatas y en las que las CPM alogeneicas podrían representar la única opción de tratamiento (porque no hay tiempo para lograr la expansión clonal de las CPM autólogas). Esta urgencia, en cambio, no existe en los trastornos subagudos, por ejemplo, en algunas enfermedades autoinmunológicas. En este contexto, sin embargo, algunos estudios recientes han puesto en duda la «escasa inmunogenicidad» de las CPM.

Migración de las CPM

El acceso de las CPM a los tejidos dañados es un requisito fundamental para que éstas sean útiles en términos clínicos. Esto puede lograrse mediante la administración in situ; en otros casos (por ejemplo, en las enfermedades sistémicas), la aplicación local no es posible. Los estudios en modelos con animales revelaron que, luego de la administración por vía intravenosa, las CPM migran preferentemente hacia el tejido dañado.

Al igual que las células sanguíneas, las CPM salen de los vasos de sangre como consecuencia de la expresión de moléculas de adhesión que les permiten interactuar con las células endoteliales. En un paso posterior, las CPM migran hacia los sitios específicos en respuesta a diversas quimioquinas. Las observaciones en conjunto sugieren que la administración sistémica de CPM podría ser útil in vivo.

Estudios preclínicos

En el primer trabajo efectuado en animales, la inyección de CPM alogeneicas se asoció con mayor supervivencia del injerto de piel. Por su parte, en un modelo de EAE, la administración por vía sistémica de CPM atenuó la enfermedad inducida por la glucoproteína de la mielina de los oligodendrocitos y redujo la infiltración del sistema nervioso por células T, B y macrófagos; el efecto no estuvo relacionado con la transdiferenciación de las CPM en células nerviosas. Otros estudios en diversas enfermedades neurológicas confirmaron el efecto protector de las CPM; en estos trabajos, independientemente del tipo de daño neurológico, la acción terapéutica de las CPM estuvo relacionada con el efecto antiapoptótico y antiinflamatorio y con moléculas tróficas.

En un modelo murino de diabetes, las CPM indujeron la reparación de los islotes pancreáticos y de los glomérulos renales. Igualmente, en modelos de daño renal agudo, la administración de CPM se asoció con la recuperación de la funcionalidad renal; el efecto fue atribuible a la menor producción de citoquinas proinflamatorias, entre ellas la IL-1beta, el TNF-alfa y IFN-gamma, y al efecto antiapoptótico sobre las células blanco. La misma acción antiinflamatoria se observó en un modelo de fibrosis pulmonar en el que el efecto protector estuvo relacionado con la liberación del antagonista del receptor de la IL-1.

Otros efectos terapéuticos asociados con las CPM se vinculan con la producción de factores tróficos; este mecanismo podría ser relevante en la restauración de la función ventricular luego de la isquemia de las células cardíacas. Cabe destacar que, en todos los modelos mencionados, el beneficio que se obtuvo con la inyección de CPM no estuvo relacionado con la transdiferenciación, de manera tal que para que se produzca una acción favorable, la pluripotencialidad de las CPM no sería un requisito esencial.

Los resultados de los estudios que evaluaron el efecto de las CPM sobre el crecimiento de los tumores han sido heterogéneos, tal vez por las diferentes poblaciones de CPM y por la disparidad de los modelos analizados. Sin duda, añaden los expertos, el microambiente tumoral influye en forma decisiva sobre el comportamiento de las CPM. En cualquier caso, debe tenerse muy presente la interacción entre las células neoplásicas, las CPM y las células inmunológicas, y la posibilidad de la estimulación del crecimiento de las células tumorales.

Estudios clínicos

La primera aplicación terapéutica de las CPM fue en niños con osteogénesis imperfecta grave; el tratamiento se asoció con mayor velocidad de crecimiento y con aumento del contenido mineral corporal. En pacientes con cáncer sometidos a quimioterapia en dosis elevadas también se obtuvieron resultados alentadores, ya que las CPM aceleraron la recuperación de la médula ósea. Sin embargo, la mayor utilidad de las CPM es en la enfermedad de injerto contra huésped aguda y grave; en este caso, es probable que el efecto favorable esté relacionado con la inhibición de la reactividad de las células T del dador frente a los antígenos de histocompatibilidad de los tejidos del receptor. No obstante, el tratamiento también podría elevar el índice de recidiva en los pacientes con leucemia.

Conclusiones y perspectivas futuras

La información en conjunto sugiere que la aplicabilidad terapéutica de las CPM derivadas de la médula ósea depende fundamentalmente de la capacidad antiinflamatoria y antiproliferativa de estas células. El efecto inmunosupresor representa una forma interesante para inducir tolerancia periférica. Los hallazgos observados en los diversos modelos preclínicos y clínicos sugieren que el efecto favorable de este tratamiento se relaciona, sobre todo, con la capacidad de las CPM de modificar el microambiente de los tejidos dañados mediante la liberación de citoquinas antiinflamatorias y antiapoptóticas y de moléculas tróficas, que promueven la reparación tisular. Sin duda, las características del microambiente determinan los efectos finales de las CPM sobre las células blanco.

Un aspecto esencial que se debe tener en cuenta en el contexto del uso terapéutico de las CPM es la toxicidad. Aunque los resultados de los estudios en enfermedades hematológicas y oncológicas sugieren que esta forma de terapia es segura, los efectos a largo plazo sobre el sistema inmunológico todavía no se conocen, concluyen los expertos.

Especialidad: Bibliografía - Clínica Médica - Infectología