El uso de las células madre del cordón umbilical para el tratamiento de enfermedades congénitas

Resumen

Las células madres es uno de los descubrimientos más grandes de la medicina debido a que, gracias a su forma no especializada pueden llegar a formar cualquier tejido u órgano. Las células tronco del cordón umbilical son unas de las más usadas en la actualidad ya que al ser pluripotenciales pueden adaptarse a casi cualquier medio sin importar su localidad y comenzar a regenerar o crear tejido nuevo.

Una de las grandes ramas de las enfermedades son las de proveniencia congénitas para las cuales no se han logrado hallar cura alguna, pero gracias a las células madre del cordón umbilical, se han aumentado las esperanzas para poder regenerar o crear tejidos que han sido dañados debido a las enfermedades congénitas. Si bien es cierto, aun no se ha podido trabajar directamente con esta clase de patologías, si se ha logrado y se ha comprobado su resultado en la creación de tejidos y órganos, lo que aumenta la esperanza de poder poner un fin a estas enfermedades. En la actualidad se está experimentando para poder eliminar enfermedades congénitas como la leucemia o la diabetes mellitus tipo 1. Aunque aún no se hayan podido obtener resultados positivos, se sigue investigando puesto que los científicos aseguran que en un futuro más cercano de lo que imaginamos se pueda evitar esta clases enfermedades y lograr transformar lo que en la actualidad conocemos como medicina y poder dar paso a una nueva era en la que se permita y se usen las diferentes clases de células madre para poder combatir estas patologías.

Introducción

El propósito de esta investigación es tratar sobre el uso de las células madre como una posible solución para los tratamientos de las enfermedades congénitas ya que a lo largo de los años se han dado múltiples patologías que han afectado a miles de personas como es el caso de la anemia falciforme o la diabetes mellitus tipo 1, las cuales son anomalías que se heredan a través de generaciones (de padre a hijo).

Desde el descubrimiento de las enfermedades congénitas hasta la actualidad, no se ha podido hallar una cura definitiva, sino solo medicamentos que retrasan la anomalía, pero gracias al descubrimiento de las células madre, surgió la esperanza de que estas patologías tengan un fin, que sean detectadas antes de que presenten sus síntomas y que puedan ser tratadas sin quitar o extraer ningún órgano.Lo importante de este hallazgo médico es la facilidad de regeneración que tienen estas células; Alguna vez se han preguntado ¿porque después de un bronceado, se crea una nueva piel? Esto ocurre gracias a las células madre presentes en este tejido, pero si el daño es muy fuerte, las células madre mueren y no logran regenerar el órgano afectado. Lo mismo ocurre con las enfermedades congénitas que son causadas por trastornos genéticos que transfiere el mismo material genético afectado al hijo, pero se podría modificar el código genético insertando células madre sanas, las cuales arreglarían la parte afectada evitando que el hijo y sus descendientes contengan la misma enfermedad que tenían sus padres.

Con la finalidad de facilitar la explicación del tema, ordené esta investigación en 4 capítulos principales; que son sobre las células madre y donde se encuentran, el efecto de estas células en el desarrollo embrionario, el uso de estas células tronco en la medicina contemporánea y la ejemplificación correcta de algunos de sus usos para poder llegar a una conclusión coherente.

Capítulo 1

¿Qué son las células madre y como se las obtienen?

• Células madre: significado y clasificación

"Las células madre son células indiferenciables que tienen la libertad de formar parte de cualquier célula, ya sea con la función de crear algún tejido, células sanguíneas u órganos, o simplemente para mantener nuestro cuerpo estable y en una constante regeneración de los tejidos que lo necesiten, especialmente la piel." (Arméstar, 1998) Según los investigadores de la Universidad de Wisconsin (EEUU). Estas células son también conocidas como células tronco, células steam o steam cells.Las células tronco se agrupan en distintos lugares, que dan origen a sus nombres. Si se obtienen de un embrión se las llama células madre embrionarias, si se obtienen de un neonato se las denomina como células madre adultas, si se los obtienen de los esbozos gonadales del embrión se los denominan células madre germinales y las que se extraen del feto se llaman células madre fetales.

Existen cuatro tipos principales de células madre que toman diferentes nombres según su etapa de división y su especialización como se observa en la ilustración 1.

Ilustración 1 División de las células madre

• Células madre totipotentes: Estas células son todas aquellas que tienen la habilidad Estas células son todas aquellas que tienen la habilidad de formar a un organismo completo. Basta solo una célula totipotente para que se puedan formar millones de células, tejidos y hasta embriones (Balea, El uso de células madre totipotentes en la medicina regenerativa, 2010) .Esta es la célula madre más capaz, según el artículo sobre las células totipotentes en el uso de la medicina del Prof. Porfirio Hernández Ramírez y Dra. Elvira Dorticós Balea, ya que si son extraídas de algún lugar específico, son capaces de adaptarse a cualquier lugar del cuerpo; por ejemplo si se extraen células totipotentes del tejido subcutáneo del rostro y se las transfieren al tejido subcutáneo del brazo, estas células lograran crecer y adaptarse, todo eso gracias a su gran capacidad de reproducirse de manera muy rápida; a demás de poder regenerar mucho más rápido un tejido dañado.

• Células madre pluripotentes: Estas células son todas aquellas que tienen la habilidad de formar cualquier tipo de célula que corresponda a una de los tres linajes embrionarios. Los linajes embrionarios son: el endodermo, el ectodermo y el mesodermo.

• Células madre multipotentes: Estas células son todas aquellas que pueden generar células de su mismo linaje embrionario, es decir: Una célula madre mesenquimal de médula ósea, cuyo orígenes mesodérmico, solo podría producir células que correspondan a la capa mesodérmica, ejemplos de estas células son: Los miocitos, Los adipocitos, Los osteocitos.

• Células madre unipotentes: Estas células son aquellas que solo pueden formar células sanguíneas, es decir que solo generan hematocritos, leucocitos y plaquetas.

• Obtención de las células madre y método de almacenamiento

Existen tres métodos de recolección de células madre pero en todas se las almacena de la misma manera. Una vez recolectados deben ser expuestas a una temperatura de -196 °C. Usualmente se usa nitrógeno líquido para poder llegar a esa temperatura así las células bloquean todas sus funciones temporalmente para poder conservarlas durante años y luego se puedan descongelar y logren estar activas nuevamente. Los métodos de obtención son:

• 1) Aspiración: Este método consiste en recolectar células madre hematopoyéticas de la médula ósea roja ya que, al ser el centro de formación de la sangre, se puede obtener mayor cantidad de células. Este proceso se logra a través de la perforación del hueso, y luego se inserta una aguja que absorbe una cantidad promedio de entre 70-80 ml de médula para poder extraer las células madre como se observa en la ilustración 2 (Agura, 2010).

Ilustración 2 Obtención de células madre por medio de aspiración

• 2) Aféresis: La aféresis es un proceso que pasa la sangre, en la cual es separada por centrifugación en sus distintos componentes según su densidad en un lapso de tiempo de entre 45-60 minutos. El componente elegido es recogido progresivamente en una bolsa y las células restantes se devuelven al donante por la misma vía de recolección como se observa en la ilustración 3. (Banc de Sang I Teixits, 2011).

Ilustración 3 Obtención de células madre por medio de Aféresis

• 3) Recolección de sangre del cordón umbilical: Este caso es únicamente para mujeres que están en cuadro de parto. Después que el bebé finalmente sale del vientre de su madre, el ginecólogo puede punzar la vena del cordón umbilical para así poder recolectar un promedio de 25ml de sangre en el cual existe una gran cantidad de células madre, como se observa a continuación el la ilustración 4.

Lo más importante de este método de extracción es que resulta mucho más seguro que los anteriores, consta de un menor costo y rinde mayor cantidad de resultados porque las células madre que se extraen del cordón umbilical son pluripotenciales, es decir que pueden ser cultivados para que se reproduzcan sin que adquiera ninguna especialización.

Por lo tanto estas células pueden actuar de mejor manera al momento de ser colocados a los pacientes ya que se pueden introducir en cualquier parte del cuerpo sin que tengan ninguna clase de problema de incompatibilidad.

Ilustración 4 Sangre del cordón umbilical

Capítulo 2

Funciones de las células madre en el desarrollo embrionario

A partir de la fecundación, cuando se crea el cigoto y comienza la división mitótica, se crean células madre, las mismas que se comenzaran a dividir para que después durante la etapa embrionaria, estas células puedan cumplir su función de crear las diferentes capas embrionarias (ectodermo, mesodermo y endodermo). Cada grupo de células madre comenzará un proceso de diferenciación. Cada grupo de células tronco formara una capa embrionaria. El ectodermo, formará la boca, el sistema nervioso periférico, el sistema nervioso central, el cerebro, la medula espinal y los nervios motores, la retina, pituitaria, y los órganos de los sentidos. El grupo de células del mesodermo formará la parte media del ser humano, incluyendo el esqueleto, los músculos, el aparato urinario, genital, circulatorio, reproductor y los tejidos conectivos. Mientras que el grupo de células del endodermo formará el aparato digestivo (menos la boca) el aparato respiratorio, la vejiga, parte de la uretra, el timo, entre otros. Las células tronco se especializan en la creación de cada capa liberando la creación de los diferentes órganos. Es por eso que se recomienda la extracción de las células tronco embrionarias, para tratamientos en personas, ya que tienen mayor adaptabilidad a cualquier medio del cuerpo humano y sin riesgo a que estas sean rechazadas por el mismo. Por ejemplo, si extraemos las células madre del embrión y la colocamos dentro de un paciente que haya sufrido un infarto al miocardio, la probabilidad de que se regenere la parte dañada del miocardio sin que se cree algún tumor o que sea rechazada por el cuerpo es mucho mayor que en la utilización de cualquier otra célula madre.

Durante el desarrollo embrionario, las células madre se dividen en las tres diferentes capas, y a su vez se comienzan a dividir mediante el proceso mitótico de las células, para que así posteriormente se formen tejidos, órganos, aparatos y sistemas como se observa en la ilustración 5. Por esa razón son muy importantes estas células. Sin ellas existirían mutaciones a nivel embrionario ya que de estas células pluripotentes son las encargadas de formar al organismo. Gracias a estas células madre se crean los diferentes órganos, y a la vez dentro de cada órgano suele quedar una pequeña cantidad de célula madre, las que ayudan a la regeneración diaria de los órganos; pero no todos los órganos cumplen esta función, ya que algunos carecen de la presencia de las células tronco o la cantidad es muy reducida lo que hace que no se cumpla la función de la regeneración del órgano.

Capítulo 3

Acción de las células madres en la Regeneración Hepática

3.1) ¿Qué es el hígado?

El hígado, es uno de los órganos vitales más importantes en el cuerpo humano de acuerdo a la función metabólica ya que realiza distintas funciones. El hígado realiza la síntesis de proteínas, almacena vitaminas, es el encargado de eliminar de la sangre sustancias nocivas entre otra gran cantidad de funciones. A pesar de ser el hígado un órgano tan importante, es uno de los más maltratados. Los humanos ingerimos alimentos que no son saludables, el hígado trabaja en exceso tratando de extraer todas esas sustancias toxicas que se encuentran en los alimentos y que viajan en el torrente sanguíneo. Con el exceso de trabajo, el hígado acumula altos contenidos de grasa y otras sustancias toxicas; a esto se le denomina hígado graso (R., 2010).

3.2) El Hígado graso y trasplante del mismo

Existen casos en los cuales el hígado se encuentra cubierto de grasa y de sustancias toxicas que hacen que el hígado se vuelva prácticamente inútil como se muestra en la ilustración 6 donde se muestra un hígado sano y un hígado graso.

Ilustración 6 Hígado sano e Hígado graso

En esos casos, los doctores pueden realizar una hepatectomía parcial, en la que consiste en una extracción parcial del hígado, en la cual se puede extirpar el lóbulo izquierdo como el derecho (Lasa, 2009). Ya que saben que el hígado tiene la capacidad de auto regenerarse. Aunque 2/3 de todo el hígado fuesen extirpados, este puede recuperarse a la totalidad, este descubrimiento se dio en el año 1931, dos doctores; Higgins y Anderson, experimentando con trasplantes de hígados, lograron observar se adaptaba el hígado de un ratón pequeño a uno grande aumentando su tamaño para que pueda trabajar eficientemente (Michalopoulos G, 2006). Ellos al ver los cambios producidos en los ratones comenzaron a experimentar con perros que presentaban problemas en el hígado. En un experimento, implantaron el hígado de un perro grande a uno pequeño y vieron que pasaba lo mismo con las ratas y con los humanos; el hígado del perro grande se adaptaba al cuerpo del perro pequeño y lo de los perros pequeños a los grandes, es decir, el hígado podía crecer o reducirse sin ningún problema, lo cual llamo mucho la atención en esa época. Luego de algunos análisis en el hígado en comparación a los otros órganos, el hígado contenía células madre las cuales podían regenerar el tejido del hígado logrando hacer que se adapte al tamaño necesitado para aquel ser vivo. Este descubrimiento dejaba más tranquilos a los doctores ya que al conocer que podían injertar cualquier hígado sin la necesidad de preocuparse por el tamaño.

En la actualidad a algunos pacientes que no cuidan adecuadamente su orden alimenticio y que sufren de hígado graso crónico, suelen ser sometidos a una hepatectomía, eliminando a través de cirugía, una gran parte del hígado para que así se regenere por su propia cuenta, luego del procedimiento quirúrgico el paciente debe seguir una dieta estricta puesto que su hígado está débil y pequeño, no se ha regenerado aun y todas las funciones del hígado quedan reducidas por un lapso de 1 o 2 semanas dependiendo el paciente y la cantidad extirpada del órgano (Michalopoulos G, 2006).

3.3) Efecto de las células madre hepáticas y visión de las células madre en otros órganos.

Durante todo el proceso post operatorio, nos podemos dar cuenta como este órgano que se encuentra cubierto de células madres hepáticas, tienen la capacidad de poder auto regenerarse sin ayuda externa, lo cual es una excelente ventaja para todo el cuerpo humano. Ahora, solo imagínense que esa misma función que tiene el hígado, la tuviesen los demás órganos y células, Si tuviésemos algún problema de mal funcionamiento de cualquier órgano con una extirpación parcial del mismo, dentro de 2 semanas se encontraría como nuevo. Esto se debería a la capacidad de regeneración que tienen las células madres al actuar sobre algún órgano o tejido. El problema aquí es que no todas las células madres se pueden adaptar a un órgano de cualquier otro lado del cuerpo ya que internamente, existen variables como puede ser el tipo de pH, la temperatura, entre otros. Por otro lado, existen células madres que pueden ser introducidas a otros lados del cuerpo para que puedan regenerar tejidos, pero estas células también son muy sensibles al cambio a cualquier medio, por esta razón no las pueden transferir a un medio muy diferente a su medio original puesto que esto causaría la muerte de las células madre en el nuevo paciente

Capítulo 4

Uso de las células madres del cordón umbilical en la medicina contemporánea

4.1) Tratamientos de enfermedades congénitas con células del cordón umbilical

En la actualidad se están tratando a múltiples pacientes con estas células, pero no con la finalidad de tratar enfermedades congénitas, ya que aún falta mucho para investigar sobre estas células y su comportamiento, pero si se las están usando para:

• Regeneración de tejidos

• Regeneración del cartílago que forma el disco intervertebral

• Regeneración y creación de órganos sencillos

• Reconstrucción de vasos sanguíneos

• Creación y regeneración de células sanguíneas

• Combatir la arterosclerosis

• Evitar la osteoporosis

• Regeneración de médula (no se obtiene aun grandes resultados)

Los científicos se han propuesto que con estas células se podría:

• Curar la diabetes mellitus tipo 1 y 2

• Curar la leucemia

• Evitar el alzhéimer

• Prevenir o tratar el síndrome de Down

• Curar la miopía

• Sanar las partes afectadas tras un infarto al miocardio

• Reponer malformaciones congénitas leves

• Regeneración de cualquier tejido u órgano

• Regeneración de células nerviosas (aun falta mucho de investigar debido a su falta de división mitótica)

• Creación de cartílagos y médula por completo

4.2) Regeneración a partir de las células madre

A partir del 1998, tras el estudio minucioso del comportamiento de las células madre, los científicos se han preguntado sobre cómo sería el efecto al introducir células tronco en regiones del cuerpo que han sido afectadas por el medio externo, como en el caso de pacientes con quemaduras. El sistema tegumentario (capa protectora y reguladora de nuestro cuerpo mejor conocida como "Piel") consta de gran cantidad de células madres, pero estas células están especializadas en la regeneración continua del tejido subcutáneo, pero cuando existe la exposición de este sistema a un ambiente de altas temperaturas, las células tronco de esa parte expuesta pierden su poder regenerativo, lo que produce en la piel cicatrices grandes y profundas.

En estos casos, los científicos tras descubrir las células madres y el funcionamiento de las mismas decidieron introducir a nivel subcutáneo del área infectada, células tronco embrionarias ya que estas mostraban tener mayor acción de diferenciación en cualquier medio. Los resultados fueron positivos, pero no los esperados.

Ilustración 7 Terapia para el quemado de piel

En la actualidad, un grupo de científicos del McGowan Institute for Regenerative Medicine de la Universidad de Pittsburg, en Estados Unidos crearon una pistola de células madres. Este espray utiliza las células madres tegumentarias del mismo paciente. Las células son mezcladas con solución salina, se continúa con un roseado de la mezcla obtenida sobre el área afectada, y posteriormente se coloca un apósito, el mismo que cuenta con unos conductos que recorren la herida de principio a fin como se observa en la Ilustración 7 y 8.

Una parte de los conductos funciona como una arteria, mientras que otra parte funciona como una vena. A su vez, los conductos están conectados a un "sistema vascular artificial" que proporciona antibióticos, electrólitos, amino ácido y glucosa a las quemaduras. Gracias a este sistema, éstas se mantienen limpias y esterilizadas, al tiempo que se les proporciona nutrición a las células madre de la piel que fueron aplicadas con el espray, para potenciar la regeneración de la piel nueva. Este tratamiento garantiza que no existirían infecciones ya que el apósito se encarga de la limpieza diaria lo que permite un resultado excelente, en un tiempo relativamente corto y sin secuelas de cicatrices por cirugía alguna.

Ilustración 8 Terapia para el quemado de piel

4.3) Construcción de una Neo-Vejiga

En la actualidad, existen múltiples enfermedades que pueden estar afectando a diferentes órganos, como por ejemplo la vejiga y entre estas enfermedades se encuentra el cáncer de vejiga.

Se extrajeron células madres localizadas en las paredes internas y externas de la vejiga de un perro, pero este animal constaba solo de la mitad de la vejiga sana ya que la otra mitad estaba con cáncer. Los científicos al intentar analizar la estructura de la vejiga cancerígena del perro, cultivaron durante 7 días en un lugar completamente estéril células madre pertenecientes a la vejiga de aquel perro, las cuales fueron colocadas en un tejido de poliéster con forma de vejiga, la cual nutrió a estas células como se observa en la ilustración 8.

Posteriormente se fue creando una especie de capa sobre la forma de poliéster, la cual tenía apariencia de vejiga, pero no era muy estable. Los científicos esperaron unos días más hasta que se encontrara más firme e intervinieron quirúrgicamente al perro y la vejiga cancerosa fue reemplazada por la creada. La cirugía fue un éxito, la neo-vejiga funcionaba perfectamente, después de 3 meses los polímeros habían desaparecido y la neo-vejiga constaba de vasos sanguíneos y algunas inervaciones.

Si la creación o reparación de la vejiga del perro fue tan exitosa e inesperada, ¿se podrán crear otros órganos siguiendo el mismo procedimiento o uno similar que favorezca al ser humano?

Ilustración 8 Vejiga artificial de perro

Capitulo 5

Problemas éticos y morales del uso de células madre del cordón umbilical

• ¿Qué es la ética y la moral?

La ética nos dice que: "Todo acto humano que no se realice por medio de la voluntad de la persona y que esté ausente de libertad, no ingresan en el estudio o campo de la ética." (Mis respuestas) por lo cual si una persona se encuentra consciente de algún acto indebido pero se encuentra amenazado por la muerte no se considera como ruptura de la ética; pero si al estar consciente y lo hace por voluntad propia, se rompe el código de la ética.

La moral según Paul Faulquié la define como la teoría razonada del bien y del mal (Faulquié). Es decir, al momento de hacer algo, se piensa si está bien o no elaborar aquella acción, en el momento que decidimos si es bueno o malo, y elegimos lo bueno estamos siendo personas que actuamos normalmente.

• Problemas éticos y morales del uso de células madre del cordón umbilical

Desde el comienzo de las investigaciones con células madre se ha creado múltiples problemas, tanto éticos como morales proveniente de la Iglesia Católica, la cual se encuentra en contra del uso de las células madre, sin importar su proveniencia, pero haciendo mayor énfasis y prohibición a las células madre embrionarias ya que para la obtención de estas células se tiene que crear y matar a un embrión humano, lo que mata a una vida, y si bien esta consiente el doctor al elaborar esta extracción, esta persona rompe el código de ética y moral y viene a ser muy cuestionado ante la Iglesia Católica y ante la sociedad en sí, lo que afecta y retrasa las investigaciones científicas.

La prohibición de experimentos con embriones se da a nivel mundial, pero existen personas que, aunque saben que está prohibido atentan contra la ética y la moral para intentar favorecer a la ciencia; Estos estudios no son publicados, pero se sabe que existen.

Conclusión

Tras múltiples horas de investigación sobre las células madre del cordón umbilical, se concluye que, en la actualidad no se está tratando ninguna enfermedad congénita con estas células, debido a que aún falta mucho por investigar sobre las células madre y debido a los problemas éticos y morales que causa esta investigación, se ha limitado la experimentación en casi todo el mundo. Las células del cordón umbilical se las están recogiendo actualmente en el momento que se encuentra en etapa de parto la madre, cuando finalmente sale el hijo. Estas células sí están siendo utilizadas para la regeneración de cartílago, principalmente el cartílago que forma el disco intervertebral, obteniendo muy buenos resultados; también para la regeneración del tejido tegumentario que haya sido expuesto a altas temperaturas. A pesar de que este tratamiento sea completamente nuevo, se han logrado óptimos resultados, aunque en algunos pacientes el resultado sea más tardío, sí se obtiene mejoras, lo que nos indica que de aquí en alrededor de 2 o 3 años, este tratamiento será completamente satisfactorio y podrá estar al alcance de todos y no solo en Europa.

Se necesita ampliar las investigaciones con las células madre, principalmente con las pluripotenciales ya que ahí se encuentra la cura para múltiples enfermedades, incluyendo las congénitas que se han propuesto los científicos y los doctores como es en el caso de la diabetes mellitus tipo 1 o de la leucemia, estos avances médicos se ven afectados por los problemas éticos y morales que estos causan y atentan ante la Iglesia Católica.

Se han utilizado las células madre del cordón umbilical principalmente por la prohibición de la experimentación con embriones, y con los seres humanos, aunque se para mayor beneficios estas deberían de ser la más adecuada. Posiblemente, en el futuro se recapacite y se permita el uso de células madre embrionarias para mejorar los síntomas y se puedan curar las enfermedades congénitas y evitar el traslado de generación en generación.

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Partes: 1, 2