Terapia celular con celulas madre mesenquimales en la enfermedad del parkinson

ENFERMEDAD DE PARKINSON

La enfermedad de Parkinson (EP) es una enfermedad o desorden neurodegenerativo progresivo del sistema nervioso central con un origen desconocido en la mayoría de los casos, siendo clasificada como Idiopática; cuando su origen es conocido es relacionada con la Hipoxia Cerebral Crónica y/o problemas neurológicos de otras etiologías[1]. En el año 1817 fue descrita por primera vez por Sir James Parkinson, quien la conoció como "parálisis agitante"[2]; esta enfermedad se caracteriza por una pérdida de neuronas dopaminergicas en la sustancia nigra, estriado ventral, el núcleo subtalamico y otras estructuras de los ganglios basales [3], los cuales son los encargados de controlar y coordinar los movimientos del cuerpo.

Este desorden, se presenta como la segunda enfermedad neurodegenerativa con mayor importancia, detrás del Alzheimer[4], y es asociado también como un problema socio sanitario de primer orden por el aumento de su prevalencia en la edad de la población y sobre todo por la complejidad en su manejo. El diagnóstico de la misma, se genera mediante exámenes clínicos, y a pesar de que puede llegar a ser evidente por su sintomatología durante la atención primaria, es necesaria la confirmación por parte del neurólogo. No obstante, el tratamiento por parte del especialista requiere de habilidad sobre todo en las etapas avanzadas de la enfermedad. La conmoción de este desorden llega a ser multidimensional, por lo que afecta incontables facetas del individuo afectado y de forma directa a su familia y entorno social, por lo que cabe destacar que el abordaje que debe realizarse tiene que ser de una manera múltiple [5].

En su forma degenerativa, la enfermedad de Parkinson inicia entre los 50 y 60 años de edad en la mayoría de los casos. En cuanto a su presentación por sexo, no se contempla diferencia alguna. Se ha observado una leve incidencia en la población de la raza negra por lo que se considera que la mayor cantidad de melanina cumple una función de neuroprotección al sistema nervioso central, adicionalmente existen ciertos factores de riesgo asociados a la EP como lo son la predisposición genética, habitar países industrializados o zonas rurales con mayor exposición a herbicidas y pesticidas[6].

Vía de la Autofagia: Es un proceso intracelular indispensable encargado de remover proteínas anormales y agregadas, por esto que su acción se da generalmente bajo condiciones de estrés o en condiciones de lesiones. Esta vía proporciona a los lisosomas componentes intracelulares tales como microautofagia, macroautofagia y acompañantes mediadores de la autofagia. Según varios estudios se piensa que la vía de la autofagia puede estar comprometida con varias enfermedades neurodegenerativas incluyendo la EP; puesto que se ha observado en pacientes con EP una sobreexpresión en la a-sinucleina que es degradada por esta vía, generando de esta manera un deterioro en los sistemas que puede conllevar posteriormente a la acumulación y agregación de proteínas anormales forjando una toxicidad celular y posteriormente una neurodegenaración eventual[9].

• ANATOMÍA PATOLÓGICA

Como se nombraba anteriormente, el principal sitio de lesión de la EP recae en la parte de la sustancia nigra que forma los ganglios basales o núcleos de la base; estas, son unas estructuras en la base del encéfalo e incluyen centros como el estriado, el globo pálido, la sustancia nigra [7], el núcleo subtalamico de Luys, y tálamo óptico, que no son incluidas estrictamente como partes de los ganglios basales, pero tienen conexiones con estas estructuras. La sustancia nigra, por su parte, se encuentra dividida en dos secciones, una posterior muy oscura, en donde se encuentran una gran cantidad de neuronas juntas y con melanina (pars compacta) y otra anterior, más clara, con menos neuronas y que ocupa un gran espacio (pars reticulada)[6]. La sustancia nigra por su parte tiene gran influencia en el cuerpo estriado ayudando a la síntesis y la liberación de la dopamina que interacciona en esta zona y cuyos receptores son principalmente los D2[1]. Durante la enfermedad de Parkinson se comienza a generar una desaparición progresiva de las neuronas dopaminergicas de este sistema nigroestriado, generándose entonces una despigmentación y una subsecuente gliosis o aumento de astrocitos que dejan como saldo la formación de una cicatriz, y entre tanto en aquellas neuronas supervivientes se ven los cuerpos de Lewy. La degradación axonal de las células nigricas en el sistema estriado esclarece la disminución de la dopamina y el consecuente fallo en la transmisión dopaminergica [6].

• SINTOMATOLOGÍA

La EP se presenta como un trastorno crónico progresivo cuyas características sintomáticas son principalmente: el temblor, la aquinesia (bradiquinesia) y rigidez[1].

• Temblor: Los movimientos se vuelven lentos y con gran dificultad debido a que se produce una hipertonicidad en los músculos agonistas y antagonistas de forma permanente, en el caso de los temblores son de carácter estático pero que por lo general desaparece al realizarse un movimiento voluntario [1].

• Aquinesia: Se produce al igual que el temblor y la rigidez, progresivamente los movimientos (principalmente de la cara y músculos axiales) se van volviendo más dificultosos debido a que se da una marcada reducción en los movimientos involuntarios, asociados y automáticos; haciendo que la realización de simples tareas como escribir o ponerse una camisa con el tiempo se vaya volviendo cada vez difícil[6].

• Rigidez: Observado principalmente en los músculos del tronco y que debido a su progreso obliga al paciente a tomar una posición encorvada hacia adelante, dando pequeños pasos con la punta de sus pies[1].

Con el progreso de la enfermedad el paciente queda inmóvil por lo que se ve obligado a utilizar silla de ruedas, teniendo un temblor constante cada vez más intenso, inhabilitándolo de poder realizar sus necesidades personales por lo que el paciente empieza a depender exclusivamente de otras personas[1].

• TRATAMIENTO

Aunque actualmente no existe un tratamiento curativo, se cuenta con varios tratamientos convencionales que buscan restablecer la dopamina estriatal del estriado, utilizando la levodopa (precursor de la dopamina), que provee al paciente una mejor calidad de vida puesto que genera una reducción en la sintomatología durante 5-8 años debido a que al cabo de estos años se empiezan a desarrollar complicaciones motoras (fluctuaciones y discinecias), neuropsiquiatricas y hasta tal extremo de incluir problemas cognitivos que dificultan más al especialista a llevar un manejo clínico adecuado[8]. Al llegar a este punto es importante conocer que existen otros tratamientos clínicos que pueden llegar a ser más efectivos. El objetivo de esta monografía es brindar mayor información acerca de las terapias celulares con células madre que actualmente se está brindando para las enfermedades neurodegenerativas.

CELULAS MADRE

La célula es la unidad fundamental del ser vivo, sin embargo estas necesitan una regeneración constante en sus tejidos y órganos. Las células madre son las encargadas de llevar a cabo esta tarea, gracias a su capacidad de auto renovación; las células pérdidas son reemplazadas por células nuevas, siendo una provisión continua de precursores primitivos de los órganos y tejidos del cuerpo[10].

"Las células madre se definen como aquellas células que poseen capacidad clonogénica, de autorrenovación y de diferenciación en múltiples linajes celulares"[11].

Las células madre (MD) dependiendo de su lugar de origen pueden ser pluripotentes, multipotentes, oligopotentes y unipotentes[10].

• Células Pluripotentes: Son las que tienen la capacidad de formar todos los linajes celulares pero no pueden formar un organismo completo[10].

• Células Multipotentes: Capaces de formas linajes múltiples que forme uno o varios tejidos[10].

• Células Oligopotentes: Con capacidad de crear dos o más linajes de un tejido[10].

• Células Unipotentes: Son las que forman un único linaje celular[10].

• ORIGEN DE LAS CELULAS MADRE

CELULAS MADRES EMBRIONARIAS (Embryonic Stem Cells (ESC)): Son las obtenidas a partir de la masa celular interna del embrión humano en estadio de blastocisto (5-7 días) antes de haberse formado las 3 capas germinales del embrión (ectodermo, mesodermo y endodermo) debido a que en esta etapa las células aún conservan su totipotencialidad[12].

Sin embargo hoy en día el uso terapéutico de estas ESC es limitado debido al potencial de riesgo que existe sobre la formación de teratomas, por lo que antes de ser trasplantadas las ESC deben ser inducidas a la diferenciación de las células precursoras y posteriormente elegirlas cuidadosamente evitando que se vayan otras células madre sin diferenciar; adicionalmente estas células madre en la actualidad son tema de controversia desde el punto de vista ético debido a que el embarazo debe ser interrumpido para la obtención de estas células[13] igualmente como estas células son de un embrión alogenico son histocompatibles con el paciente por lo que este se debe someter a un tratamiento de inmunosupresión como se realiza para los trasplantes de órganos con el fin de evitar un rechazo por parte del cuerpo[12].

CELULAS MADRE ADULTAS

Son aquellas que se encuentran en cualquier órgano o tejido del cuerpo y que poseen capacidad de dividirse y crear otras células iguales.

Existen diversos tipos de células madre adultas conocidas de acuerdo al sitio de procedencia; por ejemplo las células madres aisladas del sistema nervioso central y que tienen la capacidad de diferenciarse a cualquier linaje neuronal o glía se conocen como "NSC", adicionalmente en la medula ósea también se pueden obtener dos tipos de CM; las células madre hematopoyéticas HSC << Hematopoietic stem cells>> y las células madre mesénquimales MSC << Mesenchymal Stem Cells>> [13].

En la actualidad se ha conseguido transdiferenciar células madre de la medula ósea a NSC, las cuales han logrado diferenciarse a neuronas y glía. Siendo este un gran avance puesto que es mayor la posibilidad de poder obtener las NSC a partir del sistema nervioso [13] esto con el fin de aportar un granito de arena a la investigación que se tiene para las enfermedades neurodegenerativas especialmente para la enfermedad del Parkinson. (Imagen 1)

Imagen 1: Células madre usadas más frecuentemente con finalidades terapéuticas y sus fuentes de obtención. Tomada de: Costa, C. Et al (2012).

• CELULAS MADRE MESENQUIMALES

Se caracterizan por su capacidad a expandirse formando colonias de células con aspecto fibroblástico. Estas fueron descritas por Alexander Friedenstein en células de tejido de Medula ósea[14]. De igual manera en la actualidad las MSC se pueden aislar de diferentes tejidos como: el periostio, hueso trabecular, músculo esquelético, sangre periférica, tejido adiposo, pulpa dental, ligamento periodontal y tejido sinovial incluyendo la medula ósea [11].

Las células para ser consideradas como MSC deben cumplir con un minimo de propiedades instauradas por la International Society for Cellular Therapy o ISTC. Estas propiedades comprenden "adherencia al plástico, expresión en la membrana de CD105, CD73, CD90 y ausencia de CD45, CD34, CD14 o CD11b, CD79 o CD19, HLA-DR, y capacidad de diferenciación en las 3 líneas básicas: hueso, cartílago y tejido graso, al ser cultivadas en las condiciones adecuadas y en presencia de estímulos precisos para cada estirpe celular"[11].

La característica de diferenciación que más ha llamado la atención para los estudios de tratamiento con MSC incluyendo otras 2 características como lo son la capacidad de producir factores de crecimiento y citoquininas que aporten al esparcimiento y diferenciación de las células hematopoyéticas; además son capaces de modificar la respuesta de las células inmunes inflamatorias. De este modo las MSC se han convertido en potenciales agentes terapéuticos para las enfermedades a causa del sistema inmune.[11]

Las principales fuentes de obtención de las MSC son la medula ósea, la sangre de cordón umbilical y tejido adiposo[15]. Para la extracción desde la medula ósea se debe hacer una aspiración del mismo, pero este al ser un procedimiento invasivo requiere del uso de anestesia[11], posteriormente se debe aislar inicialmente las células mononucleares con el gradiente de Ficoll-Hypaque, luego dejarlas por 24 horas para la adhesión en el plástico usando un medio esencial mínimo suplido con un 20% de suero fetal bovino, posteriormente pasado este lapso de tiempo las células hematopoyéticas no adherentes son eliminadas, mientras que las células del estroma son cultivadas nuevamente en el mismo medio hasta alcanzar un 70-80% de afluencia[16]. En el caso de las MSC obtenidas de Cordón umbilical (CU) se debe lavar con PBS, posteriormente eliminar cualquier contaminante de sangre, someterlo a digestión enzimática y por ultimo cultivarla en el medio a utilizar[11].

MSC EN EL TRATAMIENTO DE LA ENFERMEDAD DEL PARKINSON

En la actualidad se ha venido incrementando el uso de las MSC en terapias Celulares principalmente en la enfermedad del Parkinson debido a que este trastorno se da por la pérdida de un solo tipo neuronal por lo tanto se ha ideado que el reemplazo de estas neuronas daría un resultado muy positivo para el tratamiento de la EP[13]. Adicionalmente en esta enfermedad es en la que mayor experiencia se tiene acerca de trasplantes de células madres embrionarias a pacientes con un estado muy avanzado de la enfermedad donde se obtienen una mejoría sintomática por corto tiempo debido a que el tejido transplantado posee un periodo corto de supervivencia y es mayor la dificultad para conseguir este tipo de células madre[13].

La meta principal para la utilización de la terapia celular como un nuevo método de tratamiento para la enfermedad del Parkinson es que las células madres posean la capacidad de reemplazar las neuronas perdidas en la sustancia nigra con neuronas dopaminergicas sanas o proteger las neuronas allí presentes de una perdida [17].

Se considera que las MSC es una terapia prometedora para la EP debido a sus efectos neurorestauradores y suministro para moléculas terapéuticas o producción de factores adicionales debido a su migración al sitio lesionado de cerebro[17].Estas, una vez en el cerebro, se convierten en promotoras de crecimiento endógeno neuronal, disminuyen la tasa de apoptosis celular, reducen los niveles de radicales libres, fomentan la conexión sináptica entre células que han sufrido algún tipo de daño y regulan la inflamación, principalmente mediante la acción paracrina de las mismas. Además, alientan al crecimiento y regeneración de nuevas neuronas gracias a que proveen elementos neurotrópicos, que surgen como factores de gran importancia en el uso de células madres mesenquimales para el tratamiento de enfermedades cerebrales [17]. Conjuntamente de lo mencionado anteriormente, uno de los principales puntos para pensar en el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas es que no se encuentran "encerradas" por problemas éticos como los que si se presentan con células madres embrionarias o de origen fetal[18].

Otra de sus grandes diferencias con otros tipos de linajes de células madres y que se presenta como una gran ventaja, es la poca probabilidad de que estas células se conviertan o tiendan a formar tumores[18] Además , estas células madres mesenquimales, teóricamente podrían utilizarse para una medicina personalizada en donde para realizar un injerto en el cerebro de un paciente, las células a injertar se recogen del mismo paciente evitando una respuesta inmune y en su defecto un rechazo total del tratamiento[18].

Diversos estudios enfatizados en encontrar diferentes alternativas para el tratamiento del Parkinson mediante la utilización de modelos animales comprueban que las células madres mesenquimales obtenidas de medula osea tienen la capacidad de proteger y lograr una regeneracion de aquellas neuronas dopaminergicas afectadas por la enfermedad [18]. Durante el año 2001, investigadores en el área estuvieron entre los primeros en demostrar una recuperación comportamental en un modelo de ratones inducido con MPTP de la enfermedad de Parkinson después de haberse realizados trasplantes de células madres mesenquimales obtenidas de medula. Adicionalmente a este tipo de investigación, las MSC que son injertadas en el estriato, ya sea por via intravenosa o intra nasal, demuestran un efecto protector en contra de la degeneración de la zona nigro-striatal y lograron una mejora en la función motora de ratas lesionadas por 6-OHDA (6-hidroxidopamina), compuesto utilizado por investigadores en el área para destruir selectivamente neuronas dopaminergicas en el cerebro.

En otros estudios con MSC se ha observado que en modelos de Parkinson inducidos con MPTP los trasplantes intravenosos de las MSC brindan cierta protección a las neuronas dopaminergicas que están bajo la influencias de la toxicidad de la MPTP; se considera que este efecto protector se puede deber a diversos mecanismos de las MSCs los cuales pueden ser capaces de reparar la BBB reduciendo de tal manera las infiltraciones producidas en esta, adicionalmente se observó una supresión en la activación de la microglia y posteriormente se dio una protección en las neuronas dopaminergicas luego del transplante[19]

Vías de administración de las CM

Administración Intravascular/Intravenosa: Al realizarse la administración intravascular las células madre deben tener la capacidad de atravesar el hígado, las redes capilares de los pulmones y la barrera hematoencefalica (BBB) para posteriormente llegar a su destino final en el cerebro; se tiene conocimiento que ante casos de lesiones e inflamaciones en el SNC la BBB tiene algunas fugas lo cual permite el paso de estas CM, mientras que en condiciones normales del SNC no es posible atravesar la BBB. Sin embargo también se tiene la administración intravascular, la cual tiene mayor beneficio puesto que por este método las células madre no necesitan atravesar el hígado ni las redes capilares de los pulmones facilitando de este modo la llegada de las CM a la sustancia nigra[20].

Administración Intranasal/Intratecal: Por medio de estas vías de administración las CM con más efectivas porque a través de la administración intranasal se puede lograr una penetración al SNC a través del epitelio olfatorio y la fila olfatoria. En cuanto a la administración Intratecal las CM deberán a travesar la barrera de fluido hematocerebroespinal (LCR) que en comparación con la BBB es mucho más fácil atravesar la LCR; Sin embargo para poder atravesar esta barrera las CM se ven obligadas a expresar una dirección del linaje neuronal[20].

Administración Cerebral: Por ultimo esta administración se puede aplicar directamente en las regiones nigroestriatales del cerebro por medio de la cirugía estéreotaxica[20].

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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20. de, J., E. Melamed, and E. Wolters, Stem cell grafting in parkinsonism–Why, how and when. Parkinsonism & related …, 2014.

Autor:

Ana María Calderón Lozano

Edad: 21 años

Ocupación: Estudiante de Biología, Universidad del Tolima, Ibagué, Tolima, Colombia.