Células Madre Vegetales Y Sus Aplicaciones: Especial Énfasis En Sus Productos Comercializados

Srishti Aggarwal1 · Chandni Sardana1 · Munir Ozturk2 · Maryam Sarwat1

1 Instituto Amity de Farmacia, Universidad Amity, Noida, Uttar Pradesh 201313, India

2 Departamento de Botánica, Universidad de Ege, Izmir, Turquía

Contacto:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Resumen

Las células madre se están volviendo cada vez más populares en el léxico público debido a sus posibles aplicaciones en los dominios biomédico y terapéutico. Una amplia investigación ha encontrado varios sistemas de células madre independientes que satisfacen las necesidades específicas del desarrollo de las plantas.Células madre vegetalesson células innatamente indiferenciadas presentes en los tejidos meristemáticos de la planta. Dichas células tienen varios usos comerciales, en los que la fabricación de cosméticos con derivados de células madre es el campo más prometedor en la actualidad. La evidencia científica sugiere que las propiedades antioxidantes y antiinflamatorias que poseen varias plantas como la uva (Vitis vinifera), las lilas (Syringa vulgaris), las manzanas suizas (Uttwiler spatlauber), etc. son de gran importancia en términos de aplicaciones cosméticas del tallo de la planta. células. Existen usos generalizados de las células madre vegetales y sus extractos. Los productos así formulados tienen una variada gama de aplicaciones que incluyen blanqueamiento de la piel, desbronceado, hidratación, limpieza, etc. A pesar de todos los desarrollos prometedores, el dominio de las células madre vegetales sigue estando muy inexplorado. Este artículo presenta un panorama del escenario actual decélulas madre vegetalesy sus aplicaciones en humanos.

Palabras clave:Células madre vegetales · Extracto de células madre · Cosmética · Cuidado de la piel · Antiedad

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Introducción

Las células madre vegetales son células innatas indiferenciadas presentes en los tejidos meristemáticos, proporcionándoles vitalidad y un suministro constante de células precursoras que luego se diferencian en varias partes o tejidos (Batygina 2011). Las dos fuentes vitales de células madre en las plantas son los tejidos meristemáticos apicales y laterales (Dodueva et al. 2017). Los rasgos característicos de estas células son la autorrenovación y la capacidad de crear células diferenciadas (Xu y Huang 2014). Las células madre vegetales no sufren el proceso de envejecimiento y senescencia, sino que se diferencian para formar células especializadas y no especializadas. Estos a su vez tienen el potencial de convertirse en cualquier órgano o tejido. Por lo tanto, las células madre vegetales se denominan células totipotentes. Estas células tienen el potencial de regenerarse y, por lo tanto, dan como resultado la formación de nuevos órganos durante la vida de una especie (Dinneny y Benfey 2008). Las células madre vegetales son una forma de adaptación, pero debido a su inmovilidad, es difícil para las plantas contrarrestar los estímulos peligrosos y estresantes. Se ha planteado la hipótesis de que las células madre ayudan a las plantas a sobrevivir en condiciones externas adversas, preservando así la vida vegetal (Sena 2014). Estas células se diferencian en función de su acción (Tabla 1) (Crespi y Frugier 2008; Kretser 2007; Sablowski 2007; Verdeil et al. 2007; Vijan 2016) o ubicación (Tabla 2) (Bäurle y Laux 2003; Byrne et al. . 2003; Stahl y Simon 2005).

Propagación de células madre vegetales en cultivo

Se conocen algunos de los factores importantes que contribuyen al mantenimiento de las células madre en las plantas. Estos incluyen las señales transmitidas desde el microambiente y el control epigenético de las células madre de manera similar a la de los mamíferos (Weigel y Jürgens 2002). Las células madre de plantas maduras consisten en células madre totipotentes que son capaces de regenerarse en una planta completamente nueva. La técnica de cultivo de tejidos vegetales se centra en el proceso de propagación de células madre vegetales que da como resultado la formación de una planta o tejido completamente nuevos o tipos específicos de células individuales en el cultivo con el fin de recolectar metabolitos vegetales (Sang et al. 2018). ). Esta técnica se utiliza para estandarizar la producción de material vegetal en condiciones estériles, independientemente de las limitaciones ambientales. Casi todos los tejidos vegetales se pueden utilizar para iniciar el cultivo de tejidos (Takahashi y Suge 1996). El material tisular obtenido para cultivo se denomina explante, cuya superficie de corte proporciona el área necesaria para nuevas células. Esto es similar a una reacción de curación de heridas. Las células se desdiferencian aún más, perdiendo las características distintivas de las células vegetales normales para crear una masa celular incolora llamada callo, en la que las células madre son comparables a las de las regiones meristemáticas. Las células de los callos se cultivan como células individuales o pequeños grupos de células en cultivo líquido para obtener un mayor rendimiento (Imseng et al. 2014; Pavlovic and Radotic 2017; Perez-Garcia and MorenoRisueno 2018). Varios pasos y técnicas involucradas en el proceso de propagación y extracción de células madre de las plantas se muestran en la Fig. 1

Potencial de las células madre vegetales

Las tendencias emergentes en cosmética incluyen cremas antienvejecimiento que consisten en complejos a base de plantas derivados de Mirabilis jalapa y la fruta de grosella espinosa india Phyllanthus Emblica (Choi et al. 2015). Además de estos, ciertos productos para el cuidado del cabello a base de menta también se obtienen empleando la técnica de cultivo de células vegetales (Barbulova y Apone 2014). Algunos productos consisten en una combinación de constituyentes basados ​​en células madre vegetales y humanas, donde la tropoelastina es el constituyente derivado de las células madre embrionarias humanas. Muchos fabricantes de cosméticos afirman el uso de tecnología de células madre en sus productos (Schmid et al. 2008). Profesionalprotección de la piellos cosméticos consisten en derivados activos de extractos de células madre vegetales y no en células madre vegetales vivas. Por lo tanto, los efectos declarados, como una piel suave y firme, se deben a la presencia de antioxidantes en los extractos de plantas (Schmid et al. 2008). Los componentes vegetales significativos, como los compuestos antioxidantes y antiinflamatorios, se encuentran en varias plantas como las uvas (Vitis vinifera), las lilas (Syringa vulgaris) y las manzanas suizas (Uttwiler spatlauber). Los cosméticos que contienen estos extractos son capaces de exhibir una acción fotoprotectora contra el daño inducido por los rayos UV (Reisch 2009). Los compuestos antioxidantes a base de frutas como la antocianina y la curcumina se encuentran en las uvas y la cúrcuma respectivamente, mientras que las células madre de la manzana se consideran ricas en fitonutrientes como los carotenoides y los flavonoides (Prhal et al. 2014). Varias otras fuentes botánicas se están desarrollando actualmente como productos cosméticos, como tomates (Solanum Lycopersicum), manzanas de huerto (Malus Domestica), jengibre (Zingiber Officinale), moras (Rubus chamaemorus), Table Edelweiss (Leontopodium nivale) y brotes de argán. (Argania spinosa), etc. (Georgiev et al. 2018; Tito et al. 2011; Fu et al. 2001).

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Comparación entre células madre vegetales y animales

Las células madre son un grupo de células indiferenciadas, capaces de formar una variedad de células especializadas, actuando así como una llave maestra. Tales células son imprescindibles para el crecimiento y la generación de tejido. En los mamíferos, el mayor inconveniente de las células madre es que las células especializadas no pueden volver a su estado original indiferenciado. Esta limitación se supera en el caso de las células madre vegetales que son capaces de volver a su estado original sin ninguna manipulación externa. Las plantas emprenden un proceso de reprogramación natural para reponer sus células madre (Heidstra y Sabatini 2014). Aunque las proteínas en los sistemas de células madre de mamíferos y de plantas varían en naturaleza, se pueden observar similitudes importantes en la forma en que interactúan entre sí. Por ejemplo, el proceso en el que las células madre se fortalecen o debilitan entre sí (Zubov 2016; Greb y Lohmann 2016). Las células animales son vulnerables a volver al estado de células madre como resultado de la manipulación externa. Sin embargo, el proceso implica pasos como aumentar la concentración de proteínas específicas que lo hacen extremadamente delicado y complejo. Al obtener una mejor comprensión de las razones que conducen a una fácil manipulación de las células vegetales en comparación con las células animales, se puede mejorar el potencial clínico de la reprogramación celular en humanos (You et al. 2014). Las fórmulas matemáticas se pueden utilizar como una herramienta eficaz para realizar el análisis de las interacciones que ocurren entre las proteínas durante el curso de la evolución de las células madre, así como las interacciones que tienen lugar entre las proteínas y los genes vinculados al proceso de formación de las células madre (Sablowski 2004) (Fig. 2).

Células madre vegetales v/s extractos de células madre vegetales

Muchos fabricantes de cosméticos afirman que sus productos contienen células madre cuando en realidad contienen extractos de células madre y no células madre vivas. La terminología es un factor importante en cuanto a las afirmaciones de los fabricantes de cosméticos. Para obtener una idea de la afirmación de los fabricantes sobre las "células madre vegetales", es necesario comprender los ingredientes de los productos cosméticos. Esto puede implicar el uso de células madre extraídas de células primitivas (Lohmann 2008). Varias empresas fabricantes de productos para el cuidado de la piel y cosméticos están comercializando sus productos con el reclamo de utilizar la tecnología de células madre para diferentes propósitos. Un ejemplo de ello es Image Skincare, que tiene una serie de productos como sueros antienvejecimiento, cremas aclarantes, limpiadores aclarantes y lociones (Draelos, 2012). Además, ciertos productos de células madre como Dermaquest Stem cell 3D HydraFirm serum, Peptide eye firming serum, etc. se comercializan con la afirmación de que contienen células madre derivadas de plantas como gardenia (Gardenia jasminoides), Echinacea (Echinacea purpurea), lila (Syringa vulgaris) y naranja (Citrus sinensis) (Barbulova y Apone 2014). La evidencia científica de los datos basados ​​en la investigación sobre las células madre vegetales utilizadas en el cuidado de la piel muestra su potencial como agentes protectores de la piel, antienvejecimiento y antiarrugas. Sin embargo, las células madre utilizadas en las formulaciones cosméticas ya están muertas. Los extractos de células madre no actúan de la misma manera que las células madre activas. Los beneficios de la piel suave y armada se producen debido a la presencia de otros productos vegetales beneficiosos como los antioxidantes y extractos activos de células madre. Para obtener todos los resultados auténticos y positivos de las células madre y permitirles trabajar según sus aplicaciones descritas en productos para el cuidado de la piel, se requiere que se incorporen como células activas y que permanezcan así en las formulaciones cosméticas (Reisch 2009).

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Aplicaciones

Protección de las células madre humanas

Las células extraídas de la sangre presente en el cordón umbilical son una fuente éticamente aceptada de células madre de origen humano. El extracto de células madre de la especie Uttwiler spatlauber fue estudiado y observado por su efecto sobre el crecimiento de células madre obtenidas de sangre de cordón umbilical en dos estudios diferentes. El primer estudio fue diseñado para observar el efecto de las células extraídas en la actividad proliferativa de las células madre humanas. Se observó que el efecto era dependiente de la concentración. El segundo experimento se llevó a cabo manteniendo las células madre en un ambiente estresado utilizando la técnica de irradiación con luz ultravioleta como fuente de longitud de onda adecuada. Se concluyó que el 50 por ciento de las células cultivadas en el medio de crecimiento solo murió, mientras que las células que se cultivaron en presencia de un extracto de células madre de Uttwiler spatlauber experimentaron solo una pequeña pérdida en términos de viabilidad ( Schmid et al. 2008).

Revertir los signos de senescencia en las células de fibroblastos

La senescencia se describe como un proceso natural en el que después de dividirse 50 veces (aproximadamente), la célula pierde la capacidad de sufrir más divisiones. Sin embargo, la senescencia también puede ocurrir antes en el ciclo de vida de una célula como resultado de un trauma subyacente, como una respuesta correctiva al ADN celular dañado. La senescencia prematura puede considerarse una atrocidad, especialmente cuando afecta a las células madre porque son imprescindibles para el proceso de regeneración de tejidos. Se desarrolló un modelo celular para demostrar y prevenir la senescencia prematura basado en células de fibroblastos. Después del tratamiento con peróxido de hidrógeno durante un período de 2 h, se observaron signos típicos de senescencia en las células. Este modelo fue desarrollado con el fin de establecer la actividad antisenescencia del extracto de células madre de Uttwiler spatlauber (Fig. 3) (Schmid et al. 2008).

Retraso de la senescencia en folículos pilosos aislados

Los folículos del cabello humano se aíslan mediante el proceso de microdisección de los fragmentos de piel que quedan después del procedimiento de cirugía de estiramiento facial. Para ello se utilizan folículos que existen en su fase anágena. Los folículos pilosos se pueden comparar con un sistema de mini-órganos que imita el modelo natural de co-cultivo de células madre de origen epidérmico y melanocítico, así como células diferenciadas. Estos folículos se conservan en un medio de crecimiento en el que se les permite alargarse durante un período de 14 días, después de lo cual las células del folículo entran en la etapa de senescencia o experimentan el proceso de apoptosis, es decir, muerte celular programada. Debido a la falta de circulación sanguínea, los folículos pilosos aislados no pueden vivir y crecer durante más tiempo. Sin embargo, se prueban folículos pilosos aislados para determinar las actividades que son responsables de causar un retraso en el proceso de necrosis (Fig. 4) (Schmid et al. 2008; Nishimura et al. 2005).

Efecto antiarrugas

La actividad antiarrugas de PhytoCellTec™ Malus Domestica se estableció durante un ensayo clínico que se llevó a cabo en un tiempo de 4 semanas. Se administró una crema que constituía un 2 por ciento de extracto PhytoCellTec™ Malus Domestica dos veces al día en las patas de gallo. La profundidad de la arruga se analizó mediante el sistema PRIMOS después de intervalos de tiempo establecidos para determinar el efecto de la crema. Se tomaron fotografías digitales del área de las patas de gallo antes de la administración de la crema y se compararon con las tomadas al final del estudio. Se informó que la aplicación de la crema PhytoCellTecTMMalus Domestica redujo notablemente la profundidad de las arrugas después de un período de 2 semanas y luego de 4 semanas. El efecto se puede demostrar de manera efectiva creando imágenes en 3D de los sujetos para comparar. La actividad antiarrugas también se puede observar mediante fotografías digitales (Fig. 5) (Schmid et al. 2008; Sengupta et al. 2018).

productos comercializados

Los extractos de células madre obtenidos de plantas a través de diversas técnicas de extracción se utilizan actualmente tanto para la producción de productos cosméticos de rutina (utilizados por los consumidores a diario) como para productos cosméticos de cuidado profesional. Se trata de agentes blanqueadores como la arbutina, principio activo obtenido de la planta Catharanthus roseus, y diversos pigmentos fitológicos como el cártamo y el saborizante obtenidos de C.tincorius. Se ha observado que las células madre obtenidas de una rara especie de manzana cultivada en Suiza poseen excelentes propiedades de almacenamiento. Este extracto de las células madre de manzana cultivadas se obtuvo siguiendo un proceso de extracción que involucra la lisis de células vegetales bajo homogeneización a alta presión (Oh y Snyder 2013; Trehan et al. 2017). La compañía de cosméticos Mibelle AG Bioquímica en Buchs, Suiza, realizó experimentos en los que se incubaron células de fibroblastos humanos y se indujeron síntomas característicos de daño en el ADNc en estas células cultivadas en un extracto al 2 por ciento de células madre de Uttwiler spatlauber. Estas células madre fueron capaces de revertir el proceso de envejecimiento de las células de fibroblastos de la piel al provocar una regulación positiva de varios genes esenciales para la proliferación y el crecimiento de las células y también estimular la expresión de la enzima antioxidante requerida conocida como hemo oxigenasa{{5 }}. Este experimento también ha establecido la eficacia de mejorar la vida útil de las células madre derivadas de la sangre del cordón umbilical y aumentar la viabilidad de los folículos pilosos humanos aislados (Schmid et al. 2008). Otro producto desarrollado utilizando un método de producción competente involucró células de mora (Rubus chamaemorus).

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En este caso, se habían utilizado biorreactores de callos arraigados y cultivos en suspensión de Rubus chamaemorus en los que Murashige y Skoog eran los medios opulentos en fitohormonas como la kinetina y el ácido -naftaleno acético. Los productos de células de mora de los pantanos obtenidos mediante este método podían utilizarse como materia prima en la industria de fabricación de cosméticos a gran escala. Este proceso estandarizado fue una técnica prospectiva para la fabricación sostenible de células frescas o extractos de fracciones celulares, compuestos aislados con potentes actividades biológicas, productos celulares liofilizados, fragancias o colorantes, etc. (Martinussen et al. 2004). Se descubrió que las células madre cultivadas a partir de células de tomate (Lycopersicon esculentum) poseen un tremendo potencial en términos de protección de la piel de los efectos adversos causados ​​por la toxicidad de los metales pesados. Se fabricó un ingrediente activo cosmético hidrofílico a partir de cultivos líquidos de L. esculentum con concentraciones comparativamente más altas de ciertos componentes como flavonoides y ácidos fenólicos como los ácidos rutina, cumarico, protocatequico y clorogénico.

Este extracto de células madre de tomate presentaba un mayor contenido de antioxidantes y fitoquelatinas agente quelante que son las encargadas de la quelación de los metales pesados. Esto, a su vez, captura los metales y evita daños potenciales a los materiales celulares y organelos. También se observó que el extracto obtenido por este método mostró otras aplicaciones fenomenales en el área de los cosméticos para el cuidado de la piel con el fin de apoyar el crecimiento y mantenimiento saludable de la piel (Tito et al. 2011). El jengibre refinado (Zingiber Officinale) se compone de células activas de plantas logrando una particular mezcla biotecnológica de desdiferenciación de células vegetales y un cultivo de células vegetales que se encarga de controlar la síntesis de moléculas activas en el interior de la célula. En un estudio clínico realizado por el fabricante, se observó que las mujeres indicaban signos de mejora en el 50 por ciento de la estructura de su piel como resultado de la reducción de poros y un efecto matificante. Este efecto se vio potenciado por una consecuente reducción del brillo de su piel y también una importante reducción del sebo. En las pruebas in vitro se observó un aumento en la síntesis de fibras de elastina en la piel que, en consecuencia, redujo la tasa de sebo.

producción (Trehan et al. 2017).

El Instituto de Investigación Biotecnológica examinó la potente y protectora actividad anticolagenasa y hialuronidasa de un componente antienvejecimiento obtenido a partir de extractos de células madre de edelweiss (Leontopodium alpinum). Es rico en ácidos leontopódicos A y B, que son responsables de exhibir un fuerte y potente efecto antioxidante en la piel (Trehan et al. 2017). La tecnología de células madre patentada proporcionada por XtemCell utiliza las células vegetales activas de una planta rara y rica en nutrientes orgánicos para poder crear nuevas células que son altamente puras y ricas en nutrientes. La tecnología patentada promete altas concentraciones de lípidos, proteínas, aminoácidos y fitoalexinas como resultado del proceso de extracción en contraste con las técnicas de extracción química convencionales. En estudios clínicos realizados por el fabricante se estableció que las células activas utilizadas en los productos XtemCell se absorbían en las células más externas de la epidermis casi instantáneamente; permitiendo así una pronta renovación de las células de la piel, aumentando la absorción de nutrientes y mejorando la cantidad de proteínas de filagrina en la piel. Estos son responsables de proteger la piel de cualquier daño adicional causado por la exposición al sol y el envejecimiento (Trehan et al. 2017).

Mercado global

Los cosméticos a base de células madre vegetales se consideran uno de los mercados más diversos y ambiciosos que consisten en una gran cantidad de fabricantes que tienen grandes apuestas y marcas destacadas relacionadas con la industria cosmética. Los nombres dominantes en este mercado son el grupo de industrias Mibelle, los cosméticos L'Oreal, Estee Lauder, Channel 21, Christian Dior, Clinique cosmeceuticals, MyChelle Dermaceuticals, Juice Beauty e Intelligent Nutrients (Oh y Snyder 2013). Los movimientos clave en el mercado cosmético incluyen los siguientes:

• El aumento de la demanda de cosméticos a base de células madre vegetales en las regiones tropicales como resultado de la exposición a los dañinos rayos UV y el consiguiente aumento del riesgo de envejecimiento (Blanpain y Fuchs 2006).

• Deseo de nutrientes que puedan absorberse directamente a través de la membrana de la piel para cumplir con los requisitos nutricionales y de hidratación de la piel creando una mayor demanda de cosméticos a base de células madre vegetales (Barthel y Aberdam 2005).

• En las últimas décadas, la estética, el antienvejecimiento y otros procedimientos se concentraron solo en mujeres. Sin embargo, los productos cosméticos disponibles comercialmente recientemente también se han dirigido a la población masculina (Trehan et al. 2017).

Conclusión y perspectivas de futuro

Las células madre vegetales y la tecnología relacionada son temas inminentes en las industrias terapéutica y cosmética. Las células madre vegetales tienen una amplia gama de aplicaciones en ambos campos, sin embargo, su verdadero potencial aún permanece sin explorar debido a la falta de evidencia científica y una gran variedad de foros disponibles para fines experimentales. El uso de extractos de plantas y sus partes como frutos, flores, hojas, tallos, raíces, etc. está establecido en el campo de la cosmética y la farmacia desde la antigüedad. Por lo tanto, la aplicación de plantas y sus extractos en cosmética está muy extendida y los productos formulados tienen una amplia gama de aplicaciones, como blanqueamiento, desbronceado, hidratación, limpieza, etc. Se están considerando varios desarrollos recientes en el campo de las células madre vegetales y humanas. hitos importantes en la búsqueda de fuentes vitales de renovación del tejido humano. Generalmente, las células de la piel humana se renuevan en un proceso continuo con el fin de proteger el cuerpo contra lesiones, infecciones y daños debido al fenómeno de la deshidratación. Con el aumento de la edad de las células madre, se observa una disminución de su capacidad de cicatrización junto con una degeneración acelerada de los tejidos presentes en la piel. Por lo tanto, la protección y el mantenimiento de apoyo de las células madre son imprescindibles para una piel sana. Las empresas manufactureras están introduciendo rápidamente productos que emplean tecnología de células madre vegetales. Dichos productos generalmente ayudan a proteger las células madre de la piel de varios tipos de daños, particularmente el envejecimiento.

La propensión al desarrollo de productos para el cuidado de la piel basados ​​en extractos de células madre vegetales es una tendencia emergente en la actualidad debido al gran potencial de las células madre vegetales que pueden convertirse en diferentes tipos de células. Actualmente, varias formas de células madre vegetales y los productos derivados de sus extractos son comercialmente accesibles para la industria cosmética. Se ha descubierto que los constituyentes vegetales tienen una cantidad suficiente de células madre vegetales, así como otros productos vegetales terapéuticamente relevantes, como las fitohormonas y los antioxidantes. La rica biodiversidad presente en nuestro planeta tiene un gran potencial de uso. Sus componentes y constituyentes han permanecido sin explorar y sin explotar para ser utilizados como fuente de células madre vegetales y utilizados en la industria cosmética para diversos fines. A pesar de todos estos desarrollos prometedores en el área de las células madre vegetales y sus variadas aplicaciones, aún no está claro si los extractos derivados de plantas y los de las células madre tienen efectos específicos de la etnia en los humanos. Si es así, puede ayudar a encontrar el factor huésped que regula todos los rasgos beneficiosos de la tecnología de células madre. Será una propuesta muy gratificante si se identifican los genes responsables de conferir los rasgos beneficiosos de las células madre a los humanos. Esto aceleraría el proceso de curación natural, logrando otro

el objetivo del sistema de salud

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