Secretoma de células madre mesenquimales dentales: un enfoque intrigante para la neuroprotección y la neuroregeneración, parte 1

Resumen: Las células madre mesenquimales (MSC) son conocidas por sus efectos beneficiosos y potencial regenerativo. En particular, las MSC de origen dental tienen la ventaja de una accesibilidad más sencilla y un método de aislamiento no invasivo. Además, gracias a su origen en la cresta neural, las MSC dentales parecen tener un potencial neuroregenerativo más destacado.

En los últimos años, las células madre mesenquimales se han utilizado cada vez más en el campo médico. Además de su potencial para la medicina regenerativa, también se cree que las células madre mesenquimales están asociadas con una mejora de la memoria. Este descubrimiento hace que los científicos esperen nuevos tratamientos para la pérdida de memoria y el deterioro cognitivo.

Las células madre mesenquimales son células que pueden replicarse y diferenciarse en muchos tipos de células diferentes. Se encuentran en varios tejidos de los adultos, incluido el tejido cerebral. Los científicos han descubierto que la cantidad y la función de las células madre mesenquimales en el cerebro de las personas mayores se reducen significativamente, lo que se asocia con deterioro cognitivo y daño cerebral.

Los estudios han demostrado que al aumentar la cantidad de células madre mesenquimales en las personas mayores, se pueden mejorar significativamente sus capacidades cognitivas y su memoria. Este descubrimiento ha llevado a la gente a soñar con utilizar células madre mesenquimales para tratar la enfermedad de Alzheimer y otros trastornos cognitivos, lo que sería un tratamiento exhaustivo en lugar de simplemente utilizar medicamentos para controlar los síntomas.

Además, los científicos también han estudiado la interacción entre las células madre mesenquimales y las neuronas. Los experimentos han demostrado que las células madre mesenquimales pueden promover el crecimiento y la conexión de las neuronas y ayudar a mantener su salud. Estos estudios revelan que las células madre mesenquimales no sólo pueden autorrenovarse y diferenciarse en varios tipos de células, sino que también pueden comunicarse con las células circundantes y favorecer su crecimiento y función.

En general, las células madre mesenquimales son un campo de investigación prometedor y el desarrollo de este campo mejorará enormemente la calidad de vida de las personas mayores. Se puede ver que necesitamos mejorar la memoria, y Cistanche puede mejorar significativamente la memoria porque también puede regular el equilibrio de los neurotransmisores, como aumentar los niveles de acetilcolina y factores de crecimiento, que son muy importantes para la memoria y el aprendizaje. Además, Cistanche también puede mejorar el flujo sanguíneo y promover el suministro de oxígeno, lo que puede garantizar que el cerebro obtenga suficiente nutrición y energía, mejorando así la vitalidad y la resistencia del cerebro.

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De hecho, en condiciones basales, también expresan marcadores neuronales. Sin embargo, ahora es bien sabido que las acciones beneficiosas de las MSC dependen, al menos en parte, de su secretoma, refiriéndose a todas las moléculas bioactivas liberadas en el medio condicionado (CM) o vesículas extracelulares (EV).

En esta revisión, nos centramos en las aplicaciones del secreto derivado de MSC dentales para la neuroregeneración y la neuroprotección. Se han probado los efectos de los secretomas de diferentes MSC dentales con fines neuroregenerativos, y los secretomas de las células madre de la pulpa dental y las células madre de los dientes temporales exfoliados humanos son los más estudiados.

Tanto los CM como los EV obtenidos de MSC dentales demostraron que pueden promover el crecimiento de neuritas y efectos neuroprotectores. Curiosamente, el secretoma de MSC derivado de dientes mostró efectos neuroregenerativos y neuroprotectores más fuertes en comparación con el obtenido de otras fuentes de MSC. Por estas razones, el secretoma obtenido de MSC dentales puede representar un enfoque prometedor para tratamientos neuroprotectores.

Palabras clave: células madre mesenquimales dentales; secretoma; medio condicionado; vesículas extracelulares; exosoma; neuroregeneración; neuroprotección; diferenciación neuronal.

1. Introducción
Las células madre mesenquimales (MSC) son células multipotentes con un gran potencial para la medicina regenerativa [1]. Las MSC fueron aisladas por primera vez en la médula ósea por Friedenstein et al. [2,3].

Sin embargo, el término MSC fue acuñado más tarde por Caplan, indicando su capacidad de diferenciación multipotente para dar lugar al linaje mesodérmico [4]. En 2006, Dominici et al. estableció los criterios para clasificar las MSC, que son la capacidad de adherencia plástica en condiciones de cultivo estándar, la expresión de CD105, CD73 y CD90, la falta de moléculas de superficie CD45, CD34, CD14 o CD11b, CD79alfa o CD19 y HLA-DR, y el potencial de diferenciación hacia osteoblastos, adipocitos y condroblastos in vitro [5].

Desde el primer descubrimiento, se han aislado MSC de diferentes tejidos. Respecto a los tejidos dentales, en 2000 Gronthos et al. Aislaron por primera vez una población de MSC de células de la pulpa dental, con propiedades similares a las MSC de la médula ósea (BMSC) [6].

Desde entonces, se ha descubierto que diferentes células derivadas de dientes poseen propiedades de células madre y fueron nombradas según su tejido de origen, incluidas las células madre de la pulpa dental (DPSC), las células madre de los dientes temporales exfoliados humanos (SHED), las células madre del ligamento periodontal (PDLSC) , células madre del folículo dental (DFSC), células madre de la papila apical (SCAP) y MSC gingivales (GMSC) [7].

Las MSC dentales tienen las ventajas de ser fácilmente accesibles con procedimientos mínimamente invasivos [8], ampliables con relativa estabilidad genómica durante un período prolongado y mostrar propiedades inmunomoduladoras [9]. Además, también son capaces de diferenciarse hacia el linaje mesodérmico, pero también muestran la capacidad de diferenciar los linajes intoectodérmico y endodérmico [10].

Las MSC dentales tienen origen en la cresta neural y, por esta razón, muestran capacidades neurogénicas más potentes en comparación con otras MSC [11]. Gracias a su origen, las MSC dentales expresan algunos progenitores neurales y marcadores de células maduras, incluso cuando no están expuestos a un medio de inducción neural y en condiciones de cultivo estándar, como nestina, -3 tubulina, receptores de neurotrofina y neurofilamentos [12,13].

Además, las MSC dentales muestran un mayor potencial de diferenciación para la neurogénesis en comparación con otros tipos de MSC [14,15].

Por lo tanto, las MSC dentales, gracias a su potencial de diferenciación y efectos paracrinos, pueden representar una buena fuente de MSC para el tratamiento de trastornos neurodegenerativos y la regeneración neuronal [16-20].

Las propiedades beneficiosas de las MSC suelen estar asociadas con su potencial de diferenciación. De hecho, las MSC que se diferencian hacia células neuronales pueden reemplazar a las degeneradas.

Sin embargo, ahora está bien aceptado que los efectos regenerativos y protectores de las MSC también están mediados por su secretoma. En esta revisión, nos centramos en el secretoma obtenido por MSC dentales, mostrando su potencial para la neuroprotección y la neuroregeneración en modelos preclínicos.

2. Secretoma de MSC

El secretoma de MSC incluye varias moléculas bioactivas, como lípidos, proteínas, ácido nucleico, quimiocinas, citocinas, factores de crecimiento y hormonas, liberadas en su medio condicionado (CM) o vesículas extracelulares (EV) [21].

La aplicación del secretoma para la terapia libre de células parece prometedora y tiene la ventaja de no tener los límites éticos relacionados con el uso de células madre y muestra una baja inmunogenicidad [22].

Además, algunos informes indican sólo una supervivencia limitada de las MSC después del trasplante [23]. Los vehículos eléctricos también pueden desempeñar un papel central en las terapias sin células. Los vehículos eléctricos son partículas lipídicas de dos capas unidas a una membrana, secretadas por diferentes tipos de células, que transportan una carga de moléculas biológicas de sus células madre.

Son mediadores importantes de la información biológica en la señalización de las células intercelulares desde la célula madre a la célula receptora. Los vehículos eléctricos se clasifican en microvesículas (MV), exosomas (EXO) y cuerpos apoptóticos según su tamaño, pero también según otras características, como la biogénesis y las vías de liberación [24,25].

Las MV se producen mediante gemación directa desde la membrana plasmática celular. Por el contrario, los EXO son más pequeños y se originan a partir de una gemación interna de la membrana limitante de los endosomas tempranos, que maduran hasta convertirse en cuerpos multivesiculares durante el proceso.

Después de la fusión con la membrana plasmática, los cuerpos multivesiculares liberan EXO al medio extracelular [24,26].

Los vehículos eléctricos, gracias a sus moléculas de superficie, pueden apuntar a las células receptoras. Una vez unidos a una célula diana, los vehículos eléctricos pueden promover la señalización a través de interacciones receptor-ligando o pueden internalizarse mediante endocitosis, fagocitosis o fusionarse con la membrana de la célula diana y liberar su contenido en el citoplasma [27,28].

Los vehículos eléctricos liberados por las MSC contienen proteínas, lípidos, ARNm, microARN (miARN) y citoquinas. Estas vesículas liberan su contenido en las células diana, modulando su actividad y potencialmente induciendo procesos restaurativos [29].

Secretoma dental de MSC

Curiosamente, el perfil del secretoma puede verse influenciado por diferentes fuentes de MSC [30]. Por esta razón, las MSC dentales pueden presentar diferencias en la composición del secretoma en comparación con otras MSC.

El análisis del secretoma de SCAP ha evidenciado un total de 2046 proteínas que incluyen quimiocinas, factores angiogénicos, inmunomoduladores, antiapoptóticos y neuroprotectores distintos de las proteínas de la matriz extracelular (ECM). Curiosamente, los niveles de 151 proteínas eran diferentes al menos dos veces en comparación con las BMSC.

De hecho, las SCAP mostraron niveles elevados de proteínas involucradas en procesos metabólicos, transcripción, quimiocinas y neurotrofinas, mientras que presentaron una reducción de aquellas asociadas con la adhesión biológica, procesos de desarrollo, función inmune, proteínas de la MEC y factores proangiogénicos [31].

El secretoma de DPSC contiene diferentes citocinas, quimiocinas y factores de crecimiento, incluido el factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) -A y folistatina (FST), que son los más destacados [32].

Otro estudio evidenció que las DPSC movilizadas por el factor estimulante de colonias de granulocitos (G-CSF) expresaron niveles más altos de factores angiogénicos y neurotróficos, incluido el factor estimulante de colonias de granulocitos y macrófagos (GM-CSF), metaloproteinasa de matriz (MMP) 3, VEGF y factor de crecimiento nervioso (NGF) en comparación con BMSC y MSC derivadas de tejido adiposo (AMSC).

En particular, las DPSC-CM indujeron un mayor crecimiento de neuritas en células TGW de neuroblastoma humano. Los efectos tróficos de las DPSC sobre la migración y la apoptosis fueron mayores en comparación con los de las BMSC y AMSC [33].

Los niveles de expresión de citocinas en las DPSC también se compararon con las células del complejo apical en desarrollo (DACC). Se identificaron un total de 25 citocinas, de las cuales 22 se expresaron con mayor fuerza en DPSC-CM. Específicamente, las citocinas relacionadas con la diferenciación de odontoblastos y la neurotrofina (NT)-3 y NT-4 se expresaron con mayor fuerza en DPSC-CM [34].

El contenido de proteínas de PDLSC-CM también se analizó mediante cromatografía líquida-espectrometría de masas en tándem (LC/MS/MS), que detectó un total de 99 proteínas, incluidas proteínas de matriz, enzimas, factores de crecimiento, citocinas y factores angiogénicos [35].

LC-MS/MS también evidenció la presencia de proteínas osteogénicas en el secretoma de las MSC dentales [36]. El perfil comparativo del secretoma mostró la presencia de factor de crecimiento de fibroblastos (FGF) -2, interleucina (IL) -10, plaquetas -factor de crecimiento derivado (PDGF), factor derivado de células estromales (SDF)-1, angiopoyetina (Ang)-1, factor de crecimiento transformante (TGF)- 3, factor de crecimiento de hepatocitos (HGF), interferón (IFN)-, VEGF e IL-6 en CM de SHED, BMSC y MSC derivadas de Wharton's-Jelly (WJMSC).

PDGF-A, IL-10, FGF-2 y SDF-1 fueron similares en todas las muestras, TGF- 3 y Ang-1 fueron mayores en BMSC, mientras que HGF e INF- mostraron un aumento en SHED. El VEGF aumentó en las WJMSC [37].

También se han evaluado las diferencias en los factores secretores de los PDLSC de dientes permanentes y temporales humanos. Las proteínas involucradas en el crecimiento celular, la comunicación celular y la transducción de señales se encontraron con mayor frecuencia en PDLSC-CM de dientes permanentes, junto con niveles más altos de NT-3 y NT-4 y citocinas relacionadas con la angiogénesis, como el crecimiento epidérmico. factor de crecimiento (EGF) y factor de crecimiento similar a la insulina (IGF)-1.

Por el contrario, los CM obtenidos de PDLSC de dientes deciduos contenían principalmente proteínas involucradas en la regulación del ciclo celular y los niveles de citoquinas involucradas en la respuesta inmune y la degradación de tejidos y actividades catalíticas, incluyendo MMP1, subunidad del proteasoma, tipo alfa, 1 (PSMA1) y cullin 7 (CUL7) fueron mayores en estas células [38].

Las células de la población lateral CD31-de la pulpa (SP) expresaron los niveles más altos de factores angiogénicos y neurotróficos en comparación con las aisladas de la médula ósea y el tejido adiposo.

Los CM de las células CD31-SP de la pulpa mostraron capacidad antiapoptótica y de crecimiento de neuritas [39]. Los EXO derivados de las DPSC mostraron una mayor capacidad de modulación inmune en comparación con los EXO de BMSC.

Específicamente, las DPSC EXO inhibieron la diferenciación de células T CD4+ en células Thelper 17 y redujeron la secreción de citocinas proinflamatorias IL-17 y factor de necrosis tumoral (TNF)-, al tiempo que promovieron la polarización de CD{{5 }} células T en T reg y aumentando la liberación de los factores antiinflamatorios IL-10 y TGF- [40]. También se estudiaron las transcripciones presentes en los vehículos eléctricos.

Los EV de GMSC contenían transcripciones que codificaban varios factores de crecimiento, como TGF-, FGF y VEGF, pero también ligandos y neurotrofinas de la familia del factor neurotrófico derivado de células gliales (GDNF), como NGF, factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF), NT{ {4}} y NT-4 involucrados en el desarrollo neuronal. También estuvieron presentes algunas IL y miembros de la familia Wnt [41].

Los vehículos eléctricos también contienen ARN no codificante. Los vehículos eléctricos de PDLSC resaltaron la presencia de diferentes clases de ARN no codificantes, incluido el ARN antisentido y el ARN largo no codificante (lncRNA), pero también cinco miARN, que son MIR24-2, MIR142, MIR335, MIR490 y MIR296.

Estos genes diana de miARN pertenecen a la clase de ontología genética "transducción de señales de proteína Ras" y "organización del citoesqueleto de actina/microtúbulos" [42].

Se identificaron un total de 593 y 920 ARN que interactúan con PIWI (piRNA) a partir de SCAP-EXO y BMSC-EXO, respectivamente, y 21 piRNA se expresaron diferencialmente.

Los genes diana de los ARNpi expresados ​​diferencialmente participaron principalmente en la regulación biológica, los procesos celulares, los procesos metabólicos, la unión y la actividad catalítica.

Específicamente, los genes diana de los ARNpi regulados positivamente en SCAP-EXO se enriquecieron en la vía de señalización de la proteína quinasa activada por mitógenos (MAPK), la vía de señalización de Ras y la vía de señalización del ciclo del citrato.

Por el contrario, los genes diana de los ARNpi regulados negativamente en SCAP-EXO se enriquecieron en la vía de señalización de p53 y en la vía de señalización de la infección por el virus de Epstein-Barr [43].

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