Células madre y medicina regenerativa en animales

Células madre mesenquimatosas, caballo

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Cortesía del Dr. Alix Berglund.

Las células madre mesenquimatosas (CMM) son una población heterogénea de células similares a los fibroblastos que se aíslan con mayor frecuencia de una variedad de fuentes, incluyendo la médula ósea, el tejido adiposo, la sangre del cordón umbilical y la sangre periférica. Las CMM constituyen una fracción muy pequeña de las células presentes en estos tejidos. Es necesario el procesado en un laboratorio para eliminar los eritrocitos y leucocitos y para cultivar y expandir las células madre para obtener un número suficiente de células para el tratamiento. El concentrado de aspirado de médula ósea (BMAC) y la fracción vascular del estroma derivado del tejido adiposo (AD-SVF) no requieren pasos de expansión del cultivo y, por tanto, tienen un intervalo más corto desde la recogida hasta el tratamiento; sin embargo, actualmente no hay suficientes ensayos clínicos controlados para respaldar su beneficio terapéutico en los pacientes veterinarios. Las CMM se han utilizado en medicina veterinaria para tratar tendinitis, osteoartritis, desmitis, heridas corneales y heridas cutáneas, y hay investigaciones en curso para determinar el beneficio potencial de las CMM para tratar muchas otras enfermedades. Las CMM tienen la capacidad de localizarse en zonas de inflamación y se suelen inyectar localmente en el punto de la lesión. Si la lesión es inaccesible o hay múltiples lesiones, las CMM pueden administrarse mediante perfusión regional de la extremidad o por vía IV. Las CMM también se suelen combinar con suero autólogo o plasma rico en plaquetas para tratar lesiones musculoesqueléticas.

Las CMM pueden ser estimuladas para diferenciarse en hueso, tejido adiposo o cartílago in vitro; in vivo, sin embargo, su función principal parece ser la de favorecer la curación endógena más que el injerto y la diferenciación en tejido nuevo. Las CMM secretan varias citocinas, factores de crecimiento y moléculas de la matriz extracelular que estimulan la cicatrización tisular. Las CMM de todas las especies secretan citocinas y factores inmunomoduladores que inhiben la señalización de citocinas inflamatorias, bloquean la proliferación de linfocitos, polarizan los macrófagos a un fenotipo antiinflamatorio e inducen la generación de células inmunitarias reguladoras. Los factores inmunomoduladores específicos secretados por las CMM difieren ligeramente según la especie y la fuente tisular. Las CMM también secretan mediadores que inhiben la apoptosis de las células locales, estimulan la angiogénesis y la diferenciación de las células progenitoras locales y previenen la formación de cicatrices. Se ha descrito la producción de moléculas de la matriz extracelular, como el colágeno tipo I, la fibronectina y la elastina, en las CMM humanas y de ratón, pero esto todavía no se ha investigado exhaustivamente en especies de relevancia para la medicina veterinaria. El secretoma de las CMM también puede alterarse y potenciarse mediante un entorno inflamatorio in vivo o mediante un tratamiento in vitro con citocinas inflamatorias antes de su uso.

Actualmente no existe un consenso en medicina veterinaria sobre los protocolos de tratamiento para la terapia con CMM, y la falta de consistencia en la fuente tisular, el momento de la inyección, la dosificación y el uso de terapias complementarias pueden explicar las discrepancias en la eficacia del tratamiento descritas en varios ensayos clínicos. La mayor evidencia de beneficio clínico con la terapia de CMM es para el tratamiento de tendinitis, osteoartritis1 y desmitis. Los caballos y los perros tratados con CMM por lesiones en los tendones muestran una mejor alineación de las fibras y la composición de los tejidos, una mayor fuerza biomecánica y una disminución de las tasas de lesiones. Hay menos evidencia clínica para el uso de las CMM para tratar la osteoartritis en caballos, aunque algunos estudios sugieren una mejoría a cambio de su uso en caballos o una reducción en las puntuaciones de dolor en perros. Debido a sus fuertes propiedades inmunomoduladoras, existe un interés considerable en el uso de las CMM para el tratamiento de enfermedades inmunomediadas. Los caballos con queratitis inmunomediada refractaria mostraron mejoría en los signos clínicos o remisión después del tratamiento con CMM. También hay investigaciones en desarrollo sobre el uso de las CMM para tratar la dermatitis atópica canina, la gingivoestomatitis crónica felina y la enfermedad inflamatoria intestinal.

Se han descrito efectos adversos en pacientes veterinarios tras la administración de CMM. Estos varían desde reacciones inflamatorias en el punto de administración hasta anafilaxia y la muerte. Las reacciones adversas al tratamiento con CMM pueden atribuirse a una respuesta inmunitaria al suero fetal bovino, que es un componente común de los medios de cultivo de CMM, a respuestas aloinmunes a las células alogénicas o a la formación de microembolias en los pulmones cuando las CMM se inyectan por vía intravenosa. Está indicado realizar más investigaciones sobre la seguridad de las CMM en animales sanos para mejorar el tratamiento clínico.

El plasma rico en plaquetas (PRP) es un producto sérico condicionado producido por centrifugación o filtración con una concentración aumentada de plaquetas frente al plasma normal. Cuando las plaquetas se activan in vivo por inflamación, cloruro cálcico, trombina o lisis, liberan numerosos factores de crecimiento y citocinas inmunomoduladoras. Los factores de crecimiento en el PRP favorecen la proliferación de células mesenquimatosas y epiteliales, la producción de colágeno tipo I, la angiogénesis y la diferenciación de células progenitoras locales para acelerar el proceso de cicatrización de los tejidos lesionados.

Las dos clasificaciones principales de PRP son PRP bajo en leucocitos y PRP rico en leucocitos. El PRP bajo en leucocitos se suele considerar superior para el tratamiento de lesiones musculoesqueléticas. Los leucocitos en el PRP, especialmente los neutrófilos, pueden estimular reacciones inflamatorias e inhibir la cicatrización; sin embargo, pueden mejorar las propiedades antimicrobianas del PRP. Las plaquetas del PRP también se pueden lisar mediante ciclos de congelación/descongelación para generar un lisado de PRP, que es acelular y tiene aplicaciones alogénicas. El lisado de PRP equino tiene fuertes propiedades antimicrobianas e inhibe la producción de citocinas proinflamatorias a partir de los monocitos, lo que puede convertirlo en un tratamiento útil para tratar la artritis séptica.

En medicina veterinaria, el PRP se ha utilizado principalmente para tratar la osteoartritis, la tendinitis, la desmitis y las lesiones cutáneas en caballos y perros. Se pueden utilizar dos formulaciones de PRP: PRP líquido y PRP coagulado, también denominado gel de plaquetas. El PRP líquido puede inyectarse en el lugar de la lesión; el gel de plaquetas puede aplicarse por vía tópica o inyectarse en los defectos del cartílago durante la cirugía. Ambas formulaciones se pueden combinar con CMM para mejorar la cicatrización. En los caballos, se ha descrito que el PRP estimula la formación de tejido de granulación excesiva y retrasa la cicatrización de las heridas producidas quirúrgicamente en las extremidades distales; por tanto, el PRP puede ser más adecuado para heridas con pérdida extensa de tejido o heridas crónicas. Cuando se inyecta en lesiones superficiales del tendón flexor digital, se ha encontrado que el PRP aumenta el contenido de colágeno, la fuerza biomecánica y la elasticidad, y disminuye las tasas de nuevas lesiones. Solo se ha realizado un número limitado de ensayos clínicos aleatorizados y controlados en perros, pero estos estudios demostraron que el PRP mejoró significativamente la cicatrización de las heridas, la cojera y las puntuaciones de dolor en los perros tratados en comparación con los controles.

La eficacia del tratamiento con preparaciones de PRP es sumamente variable debido a las diferencias en la concentración de plaquetas y leucocitos que contienen, a la diversidad de técnicas de activación y a la variación en las concentraciones de plaquetas y leucocitos en cada paciente. El estado de hidratación y la salud sistémica del paciente son factores contribuyentes adicionales.

Los productos de suero autólogo condicionado (SAC) se usan principalmente para modular la señalización de citocinas inflamatorias en la osteoartritis. Varios dispositivos comerciales generan SAC incubando sangre completa con perlas de vidrio durante 24 horas, lo que estimula a los leucocitos en la sangre a producir cantidades concentradas de citocinas y factores de crecimiento. A continuación, la sangre se centrifuga para aislar el suero rico en proteínas que se inyectará. Se pueden hacer varias alícuotas a partir de una preparación de SAC y conservarlas congeladas para un uso futuro. Por lo general, el SAC se inyecta en la zona afectada cada 1-2 semanas durante un total de tres a cinco tratamientos.

El principal mediador de citocina producido en el SAC es el antagonista del receptor de interleucina 1 (IL-1RA), también conocido como proteína antagonista del receptor de interleucina 1 (IRAP). La IL-1RA inhibe la actividad de las citocinas proinflamatorias interleucina 1a y 1b (IL-1a e IL-1b). El beneficio terapéutico propuesto del SAC se basa en la generación de una proporción relativamente alta de IL-1RA y IL-1 durante los procesos de centrifugación y activación. La IL-1 se produce después de una lesión o infección tisular traumática e inicia una cascada inflamatoria. En las articulaciones, la producción de IL-1 da lugar a un aumento del dolor y a la degradación y calcificación del cartílago. Se ha encontrado que el uso de SAC para inhibir la IL-1 disminuye los signos clínicos de cojera, reduce el grosor de la membrana sinovial y la hemorragia y aminora la fibrilación del cartílago en caballos con osteoartritis. Dado que el SAC inhibe las respuestas inflamatorias en lugar de estimular directamente la regeneración tisular, es más eficaz para tratar lesiones agudas. Aunque los productos comerciales de SAC están disponibles para perros, no se han realizado ensayos clínicos para evaluar su eficacia en perros.

Actualmente, solo se recomienda el SAC para la administración intraarticular, ya que no se conocen bien los efectos sobre los tejidos blandos. Un estudio en caballos encontró que una sola dosis de SAC disminuía el tamaño y aumentaba la ecogenicidad de las lesiones del tendón flexor digital superficial y mejoraba la expresión de colágeno tipo I en comparación con los controles; sin embargo, se necesitan más estudios para confirmar la eficacia y seguridad del SAC para las lesiones de tejidos blandos. Se ha observado que la técnica de preparación, la salud del paciente y la variación natural entre individuos afectan a la calidad del SAC, pero las reacciones adversas son raras.

La solución de proteína autóloga (SPA) es un tratamiento disponible más recientemente que concentra plaquetas, factores de crecimiento y citocinas antiinflamatorias a través de un proceso de centrifugación y activación con perlas de poliacrilamida. La SPA combina los componentes beneficiosos del PRP y el SAC; sin embargo, a diferencia del SAC, la SPA se puede administrar en el paciente porque no necesita un periodo de incubación de 24 horas y se recomienda como una sola inyección. Se cree que la SPA inhibe las cascadas inflamatorias dentro de las articulaciones lesionadas, pero este efecto no se ha confirmado mediante estudios in vivo. Los estudios in vitro sugieren que el SAC y la SPA tienen concentraciones similares de IL-1RA y una proporción similar IL-1RA:IL-1b; sin embargo, la SPA también tiene considerablemente más factor de crecimiento transformante beta 1 (TGF-B1) en comparación con el suero o el SAC. Los caballos y perros a los que se les administró una única inyección intraarticular de SPA en ensayos clínicos aleatorizados y controlados presentaron una disminución de la cojera y una mejoría del dolor, de la placa de fuerza y del análisis de la marcha 12 semanas después de la inyección.

La mayoría de las terapias regenerativas veterinarias, incluidas las CMM, el PRP, el SAC y la SPA, cumplen la definición legal de un fármaco. Por tanto, estos productos están regulados por la FDA como "productos basados en células". Actualmente no hay terapias regenerativas aprobadas por la FDA para medicina veterinaria, pero los investigadores pueden inscribir animales de propiedad del propietario en estudios clínicos a través de una Exención para investigación de la FDA. La exención de investigación permite una vía legal para un mayor desarrollo clínico y la investigación de terapias regenerativas y requiere, entre otras cosas, la declaración de episodios adversos. Son necesarios más ensayos clínicos para determinar la seguridad y eficacia de las terapias regenerativas veterinarias antes de que puedan recibir la aprobación de la FDA.

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