Efecto de la acidosis en la sobrevida y funcionalidad de progenitores endoteliales

Abstract

Los progenitores endoteliales poseen un enorme potencial terapéutico debido a su papel crucial en la formación de vasos sanguíneos de novo, a través de un proceso denominado vasculogénesis. Entre ellos, las células formadoras de colonias endoteliales (CFCE) poseen todas las características de un verdadero progenitor endotelial y son capaces de formar nuevos vasos in vivo. Aun así, teniendo en cuenta la limitada disponibilidad de progenitores endoteliales en sangre periférica y el hecho de que en pacientes con riesgo cardiovascular el número y/o función de los progenitores endoteliales se encuentran enormemente reducidos, en la actualidad se impulsa el desarrollo de nuevas estrategias para optimizar la expansión y diferenciación de estos progenitores ex vivo y por ende los resultados terapéuticos con fines regenerativos.Una característica común a diversas condiciones patológicas donde la formación de nuevos vasos ocurre activamente, como la isquemia, el daño tisular por traumas, quemaduras u otras heridas, es la presencia de un microambiente inflamatorio ácido. Previamente demostramos que la acidosis induce apoptosis de células progenitoras hematopoyéticas (CD34+). Considerando que las CFCE son una subpoblación de las células CD34+ y que tienen un papel clave en la vasculogénesis, nuestro objetivo fue investigar el efecto de la acidosis en la sobrevida y funcionalidad de estos progenitores.Las CFCE fueron obtenidas por diferenciación de células CD34+ humanas de sangre del cordón umbilical o de sangre periférica en un medio de crecimiento endotelial EGM2 durante 14-18 días. El medio de cultivo fue acidificado por adición de un volumen precalculado de HCl isotónico (1N) y el preacondicionamiento se logró mediante la exposición de los progenitores a EGM2 ajustado a pH 7.4, 7.0 y 6.6, que luego fue reemplazado por EGM2 fresco ajustado a pH fisiológico (7.4).Nuestros resultados mostraron que la acidosis no indujo apoptosis de las CFCE y, aunque inicialmente se observó una reducción en sus funciones, una vez que el pH fue restaurado a valores de 7.4, varias respuestas angiogénicas de las CFCE aumentaron significativamente. Este procedimiento, conocido como preacondicionamiento ácido, ejerció un efecto proangiogénico máximo a las 6 horas de exposición a pH 6.6. In vitro, mejoró significativamente la proliferación de las CFCE, su adhesión a células endoteliales activadas y a componentes de la matriz extracelular, la quimiotaxis mediada por SDF1 y la formación de túbulos. In vivo, incrementó su capacidad regenerativa en un modelo de isquemia de miembro inferior, disminuyendo el grado de inflamación local y aumentando el número de vasos sanguíneos en el músculo gastrocnemio. El efecto proangiogénico del preacondicionamiento ácido fue similar en progenitores endoteliales tardíos derivados de sangre periférica, sugiriendo que esta estrategia es efectiva en células adultas que pueden ser utilizadas en trasplantes autólogos. Por otro lado, los beneficios del preacondicionamiento ácido no fueron observados en células endoteliales maduras de micro y macrovasculatura.Los mecanismos involucrados en el efecto proangiogénico de la acidosis incluyeron la activación de las vías de señalización AKT y ERK1/2 y la inhibición de la quinasa p38. Más aun, la supresión farmacológica de ERK1/2 y AKT suprimió el aumento en la proliferación inducido por el pH ácido, mientras que el inhibidor de p38 incrementó la tubulogénesis a pH 7.4 y potenció el incremento observado a pH 6.6. En cuanto a la adhesión celular, la quinasa de adhesión focal (FAK) se encontró activada en las CFCE preacondicionadas.Además, demostramos que el preacondicionamiento ácido es una estrategia efectiva en condiciones de estrés e inflamación, ya que protegió a los CFCE de la acción citotóxica de moléculas elevadas en el microambiente inflamatorio isquémico como los cristales de urato monosódico, las histonas extracelulares y el TNFα, así como también del efecto antiangiogénico del TNFα en condiciones normales y de alta glucosa.En conclusión, en el presente trabajo de tesis demostramos que el preacondicionamiento ácido representa una estrategia efectiva para optimizar la expansión ex vivo de CFCE, las cuales resultan más resistentes a condiciones adversas, típicamente presentes en pacientes con enfermedades cardiovasculares como la inflamación y la alta glucosa, y con un mayor potencial terapéutico.