Impacto de la senescencia de las células madre mesenquimales en la inflamación
Apr 27, 2023
Esperanza de vidaha aumentado dramáticamente en todo el mundo durante las últimas décadas, y mantenerse saludable por más tiempo, sinenfermedad crónica, se ha convertido en un tema importante.Aunque entender el envejecimiento es un gran desafío, nuestracomprensión de los mecanismos que subyacen a ladegeneración de las funciones de células y tejidos con la edady su contribución ala enfermedad crónica ha avanzado mucho durante la última década.A medida que nuestro sistema inmunológico se altera con el envejecimiento,activación anormalde células inmunitariaslleva aun desequilibrio entre lo innato y lo adaptativoinmunidadydesarrolla un persistente y leve sistémicoinflamación. con su singularterapéuticopropiedades, comoinmunomodulacionyregeneración de tejidos, Las células madre mesenquimales (MSC) han sido consideradas como unafuente prometedora paratratamiento de enfermedades autoinmuneso comounterapia antienvejecimiento. Aunque la evidencia directa del papel de MSCen la inflamación no se ha estudiado a fondo,características reportadas en MSC senescentes o elproceso de envejecimiento deMSCestá asociado coninflamación; Impulsado por nichos de MSCsesgo de la hematopoyesis hacia el linaje mieloide ooncogénesis,producción de citocinas proinflamatorias, ydebilitando su propiedad moduladoraenmacrófago polarización, que juega un papel central en el desarrollo de la inflamación.Esta revisión explora el papel de las MSC senescentes comoregulador importante para el inicio y la progresión de la inflamacióny como un objetivo efectivo paraestrategias antienvejecimiento. [BMBInformes 2020; 53(2): 65-73]

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INTRODUCCIÓN
y capacidad inmunomoduladora. Las MSC se consideran una "fuente más segura" para la terapia celular con un riesgo mínimo de que las células madre trasplantadas formen tumores y se vuelvan cancerosas; sin embargo, tienen una capacidad de autorrenovación limitada similar a otras células madre adultas. El envejecimiento de las MSC conduce a unadeclive asociado a la edaden su número y funciones, incluida la diferenciación de múltiples linajes, la orientación, la modulación inmunitaria y la cicatrización de heridas (13).
Para lograr una terapia antienvejecimiento exitosa, es importante determinar si la eficacia terapéutica de las MSC podría verse afectada por disfunciones asociadas con el proceso de envejecimiento. Nuestro grupo y otros mostraron la capacidad terapéutica relativamente deteriorada de las MSC envejecidas en modelos animales como colitis o heridas crónicas (14, 15). Sin embargo, los estudios actuales sobre el envejecimiento y la terapia con células madre se han centrado en el propio envejecimiento in vitro de las células madre, la denominada "senescencia replicativa" (16). Se ha destacado en los últimos años que el envejecimiento del nicho de MSC provoca respuestas inflamatorias espontáneas e interfiere con el efecto de la terapia de MSC (17). Además, aunque los estudios de inflamación se centran principalmente en la predicción de la susceptibilidad a la enfermedad y la terapia antienvejecimiento exitosa, y en descubrir el secreto del proceso de envejecimiento y su disfunción relacionada, se sabe menos sobre cómo las MSC se asocian con las características de la inflamación. En esta revisión, investigamos cómo el envejecimiento de las MSC que residen en el cuerpo y los microambientes relacionados podría exacerbar la inflamación y obstaculizar los potenciales terapéuticos de las terapias emergentes, incluido el autotrasplante de MSC. Por lo tanto, buscamos resumir los resultados anteriores y proponer posibles hipótesis sobre el efecto de las MSC en la inflamación.
¿CÓMO LAS CMM SENESCENTES EXACERBAN la inflamación?
MSC senescentes: otra fuente de DAMP
Tanto el sistema inmunitario innato como el adaptativo han evolucionado continuamente para proteger nuestros cuerpos de agentes nocivos. Esos factores estresantes que amenazan la vida se pueden dividir en dos diferentescategorías por sus orígenes; externo e interno. Los microbios, incluidas las bacterias, los virus, los hongos y los parásitos, e incluso los ingredientes que tomamos para obtener energía, pertenecen a organismos externos.estresores Por otro lado, todos los tipos de materiales creados por los tejidos y las células durante la renovación celular y el metabolismo en los organismos vivos, incluidos los desechos celulares, los metabolitos, los productos dela degradación incompleta o el procesamiento no enzimático, denominado basura molecular, son factores internos (2, 18). Para lidiar con la basura molecular y mantener la homeostasis en el cuerpo,Se han desarrollado varias estrategias adaptativas, como el reconocimiento de PAMP o MAMP (patrón molecular asociado a microbios), que pueden activar directamente los receptores de reconocimiento de patrones (PRR) y las cascadas inflamatorias posteriores. A medida que los individuos envejecen, la maquinaria fisiológica se vuelve decrépita y funcionalmente deteriorada; personas mayores posteriormentevolverse vulnerable a infecciones como el citomegalovirus (CMV) o el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) (23, 31). Por el contrario, un aumento mediado por la edad en la producción de DAMP oAl parecer, las alarminas pueden impulsar la progresión de la inflamación.

Se sabe que las MSC generan mayores cantidades de vesículas extracelulares (EV), incluidas microvesículas (MV; 0.1-1 mm de diámetro) y exosomas (40-100 nm de diámetro), que sonmediadores más importantes de las comunicaciones intercelulares que otros tipos de células (42). Los MV derivados de las superficies celulares reflejan las propiedades de sus células parentales y participan en la actividad celular.fisiologías con las células vecinas y sus propias células parentales al difundirse por el microambiente adyacente. Los MV que se desprenden de las MSC expresan los marcadores CD29, CD44, CD73, CD90,y CD105, tal como se expresa en la superficie de las células MSC (43) y contribuye a la regeneración tisular, la inmunomodulación y el apoyo hematopoyético, que se sabe que son únicosFunciones biológicas de las CMM. Es importante destacar que, como se muestra en el envejecimiento de las CMM, las MV que se desprenden de las CMM senescentes experimentan varios cambios fenotípicos, como la cantidad de células secretadasLos MV de MSC envejecidos aumentaron considerablemente mientras que el tamaño promedio disminuyó (44). Además, la liberación de MV o exosomas aumentó en fibroblastos humanos senescentes, tumorcélulas (45) y células endoteliales (46). El estrés celular, como el desgaste de los telómeros o el daño del ADN inducido por el envejecimiento o la enfermedad, puede inducir un aumento dependiente 53-en la biogénesis deMV (45). El aumento de MV en las células endoteliales senescentes parece estar mediado por la actividad de la quinasa Rho, ya que el tratamiento con fasudil (inhibidor de la quinasa Rho) bloqueó la formación de MV (46). De manera similar a los productos celulares descritos anteriormente, la secreción de MV en MSC envejecidas parece facilitar una estimulación más frecuente de los receptores de células inmunitarias innatas. Según el documento que utiliza análisis multiómicos, varias reacciones DAMP mediadas por moléculas, como S100A6, S100A11 y HSP, aumentaron significativamente en las MSC envejecidas (47). Además, los miARN pueden ser factores cruciales en la mediación de la respuesta DAMP (48). La expresión de miR-146a (49), que se sabe que tiene un papel importante en la inducción de la respuesta proinflamatoria asociada con la edad, aumenta significativamente en las MV senescentes. Por último, el tratamiento con MV viejas a MSC normales provoca una disminución de los genes osteogénicos, incluidos ALP, RUNX2 y OCN, y las capacidades de prosteogénesis, y en consecuencia conduce a una formación de hueso empobrecida en el nicho de la médula ósea (MO) (44). La situación puede ser similar a la de las células madre hematopoyéticas (HSC, por sus siglas en inglés) de personas mayores, en las que se encuentra una gran cantidad de HSC en humanos o ratones de edad avanzada que en sus contrapartes jóvenes, pero mostraron una funcionalidad deteriorada (50, 51).
Las MSC envejecidas secretan una gran cantidad de sustancias proinflamatoriascitoquinas
La inflamación juega un papel importante en la protección de nuestro cuerpo de diversas infecciones durante toda la vida, pero puede volverse perjudicial en el último período de la vida. Recluta grandes cantidadesde citocinas proinflamatorias en el proceso de inflamación (52). Las células senescentes generalmente presentan una propiedad distintiva para secretar enormes cantidades de citocinas y quimiocinas.llamado SASP, que corrompe los procesos celulares indispensables, como la proliferación, migración, diferenciación y remodelación de tejidos y, en consecuencia, desencadena la aparición de fatalesenfermedades degenerativas, incluido el cáncer (53). En un contexto similar, las MSC senescentes liberan en exceso secretoma, incluidos IL-6, IL-8, interferón-gamma (IFN-), proteína quimioatrayente de monocitos (MCP)-1 y metaloproteinasas de matriz. (MMP2, TIMP2). Una respuesta inflamatoria sistémica causada por estas moléculas secretoras reduce la función inmunomoduladora de las MSC y promueve la progresión del cáncer (54, 55). Como ya hemos discutido, los orgánulos subcelulares secretados, como los exosomas o los MV, juegan un papel crucial en la secreción de SASP en las MSC (43). Durante el envejecimiento, las MSC muestran un aumento persistente en la activación de la señalización de TLR, que media la producción excesiva de citocinas proinflamatorias (56). Además, un aumento de la adipogénesis dependiente de la edad podría ser un posible contribuyente para SASP a través de activaciones del receptor gamma 2 activado por el proliferador de peroxisomas y la proteína de unión CCAAT/potenciador, y el tejido adiposo actúa como reservorio de citocinas (57, 58).

Entre las citoquinas, una citoquina pleiotrópica, IL-6, ha estado en el centro del escenario del campo de investigación de la inflamación desde el principio. Aunque el nivel de IL-6 en el plasma de jóvenes
sigue siendo baja o indetectable, aumenta de forma destacada a medida que las personas envejecen. Incluso en el suero de los centenarios sanos, IL-6 curiosamente muestra un nivel más alto que en los jóvenes. El nivel aumentado de IL-6 en el suero de los ancianos se asocia con un impedimento de la capacidad física, la disfunción cognitiva, la aparición de cánceres y la progresión de la enfermedad de los trastornos degenerativos generales (52). Un creciente cuerpo de evidencia ha demostrado que las MSC secretan agresivamente IL-6 con el avance de la edad, que es el resultado del daño genético acumulado y la activación de otras citocinas, como TNF- e IFN- (59). Se ha informado que la secreción de IL-6 regulada al alza promueve la proliferación y migración de células cancerosas (60) y altera la homeostasis de las HSC y las células progenitoras hematopoyéticas (HPC) (61). Además, las citoquinas proinflamatorias aceleran las secreciones de otras citoquinas por parte de las MSC. Es bien sabido que el cebado con citoquinas, representativamente IFN- y TNF, mejora la producción de óxido nítrico sintasa (NOS) o PGE2 en las MSC (62). Además, G-CSF regula negativamente la secreción de CXCL12 de BM-MSC y libera HSC para poblar (63).
Las MSC envejecidas facilitan un cambio en la polarización de los macrófagos
La inflamación del nicho de BM acelera la diferenciación sesgada de células sanguíneas
La hematopoyesis funcionalmente deteriorada es un sello distintivo del proceso de envejecimiento, al igual que una capacidad de autorrenovación notablemente disminuida de las HSC (71). Cabe señalar que los cambios hematopoyéticos con la edad avanzada están íntimamente relacionados con la inflamación, que incluye depresión tanto en el sistema inmunitario adaptativo como en el innato, vulnerabilidad a las infecciones, desarrollo espontáneo de enfermedades autoinmunes y neoplasias malignas hematopoyéticas (72).Además, el patrón de hematopoyesis y la subsiguiente composición de las células sanguíneas maduras en la circulación sistémica se ven afectados considerablemente por los cambios asociados con la edad. Sobre todo, la creciente evidencia ha respaldado que las células mieloides aumentan en número, pero su funcionalidad real se ve impedida (5). Por ejemplo, la actividad fagocítica de los macrófagos se reduce incluso en presencia de estímulos, y con frecuencia se detecta una desviación desregulada de un tipo de macrófago proinflamatorio (clásico) (73, 74). En un contexto similar, el trasplante de HSC envejecidas mostró una expansión clonal sesgada hacia el linaje mieloide, lo que indica un patrón de diferenciación autónomo de HSC asociado con la edad (75). El número de células B vírgenes disminuye y la diversidad del repertorio de células B también se reduce, lo que acompaña a la afinidad de anticuerpos impedida e incluso a la producción de autoanticuerpos (76). Además, la proporción de células T CD4 y 8 aumenta gradualmente con el envejecimiento (77). El nicho de HSC, incluidas las MSC y las células endoteliales (EC), desempeña un papel crucial en la homeostasis de las HSC al mantener el microambiente en la MO (78). A medida que avanza el proceso de envejecimiento, las MSC no pueden mantener sus capacidades funcionales y regenerativas y, en ocasiones, promueven la inflamación y la progresión del cáncer. Estudios recientes descubrieron que la hematopoyesis ineficaz causada por la diafonía aberrante entre HSC y MSC causada por la alteración primaria de las MSC podría conducir al síndrome mielodisplásico (MDS) (79), que respalda la oncogénesis impulsada por nichos en el sistema hematopoyético. Es obvio que la senescencia celular ayuda a las CMM a diferenciarse excéntricamente hacia los adipocitos (80, 81). Se sugiere que la adipogénesis sesgada en la MO envejecida agrava la reconstitución hematopoyética, la composición de la matriz extracelular, la formación ósea y la subsiguiente reparación de fracturas (82, 83). Dado que los adipocitos diferenciados supuestamente interrumpen la linfopoyesis (84), la adipogénesis asociada con la edad podría ejercer una mayor propensión a diferenciarse hacia el linaje mieloide en lugar del linfoide, lo que podría ser otra razón para las neoplasias malignas hematopoyéticas, incluido el síndrome mielodisplásico. Esta hipótesis podría ser respaldada aún más por los resultados de estudios previos de que las HSC jóvenes trasplantadas a BM envejecido mostraron una repoblación a largo plazo con sesgo mieloide (85).

Las mutaciones asociadas con la edad impiden la función de nicho de MSC
Las mutaciones genéticas somáticas en el gen adicional sex comb-like 1 (ASXL1) son los otros factores de riesgo que promueven la mielopoyesis clonal desregulada, que con frecuencia está mutada en pacientes con MDS (15-25 por ciento) y AML (10-15 por ciento ) (93). Las proteínas ASXL1 controlan la represión transcripcional al reclutar el complejo represivo 2 de Polycomb (PRC2) para los promotores, con un aumento posterior en la metilación de H3K27 para la inactivación del gen (94). De hecho, los ratones mutantes Asxl1 mostraron un desarrollo espontáneo de leucopenia periférica y células mieloides displásicas en BM, y los análisis ex vivo revelaron varias características patogénicas de MDS, incluida la diferenciación mieloide aberrante con un aumento significativo de la fracción de células granulocíticas y monocíticas, y una detención considerable del crecimiento de Grupo de HSC mediado por apoptosis y detención del ciclo celular. Además de la hematopoyesis, los ratones mostraron un desarrollo deficiente en tamaño y peso corporal (95). Está bien definido que la deleción del gen modulador epigenético ASXL1 en las células mieloides da como resultado una osteoclastogénesis regulada al alza en asociación con la reducción de H3K27me3 a través de la inhibición, lo que sugiere una disminución de la masa ósea y, posteriormente, un deterioro de la función del nicho de la MO (94).
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