Allogenic adipose mesenchymal stem cell therapy in ischemic stroke with hypertension and hyperglycemia: Experimental animal models
- Autores: Lucas Alexander Maria Diekhorst
- Directores de la Tesis: Exuperio Díez Tejedor (dir. tes.), María Gutiérrez Fernández (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2021
- Idioma: inglés
- Número de páginas: 159
- Títulos paralelos:
- Terapia con células troncales mesenquimales derivadas de tejido adiposo en infarto cerebral con hipertensión o hiperglucemia: Modelo animal experimental
- Tribunal Calificador de la Tesis: Manuela García López (presid.), Pilar Negredo Madrigal (secret.), Alberto Alcázar González (voc.), Carlos Luis Paino Belarrinaga (voc.), Francisco Campos Pérez (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Medicina y Cirugía por la Universidad Autónoma de Madrid
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
- Resumen
Introducción El ictus es una de las principales causas de muerte y discapacidad en todo el mundo. En la actualidad, con la excepción de las terapias de reperfusión con activador de plasminógeno tisular recombinante (rtPA) o trombectomia mecánica, no existen otras intervenciones terapéuticas para reducir la lesión cerebral isquémica y los déficit neurológicos tras infarto cerebral. Sin embargo, un gran número de pacientes nunca reciben terapias de reperfusión al encontrarse fuera de la ventana terapéutica. En este sentido, los nuevos tratamientos con células madre parecen muy prometedores en modelos preclínicos de ictus isquémico y podrían ampliar s la ventana terapéutica. Sin embargo, el éxito de la traslación a la clínica aún está lejos. Esto es debido, a que los modelos preclínicos de ictus no reflejan la realidad clínica al usar animales jóvenes y sanos. En la clínica, la situación es muy diferente, ya que la mayoría de los pacientes con infarto cerebral presentan comorbilidad al ingreso en el hospital. De ahí, la importancia de incorporar las comorbilidades a los modelos animales experimentales de ictus.
Hipótesis Nuestra hipótesis es que las comorbilidades, como la hipertensión y la hiperglucemia, influyen en el resultado funcional tras infarto cerebral, así como en la eficacia del tratamiento con células madre. Conocer la influencia de estas comorbilidades en el tratamiento con células madre en el ictus isquémico podría aumentar las posibilidades de éxito en la traslación a la clínica e influir en el diseño de futuros ensayos clínicos.
Objetivos En un modelo animal experimental en rata por oclusión permanente de la arteria cerebral media asociado a comorbilidades, investigamos: 1- El impacto de la hiperglucemia o la hipertensión en la recuperación funcional, tamaño de lesión y procesos de reparación cerebral.
2- El efecto de la administración intravenosa de células madre mesenquimales humanas derivadas de tejido adiposo (hADMSCs) en animales con infarto cerebral e hiperglucemia o hipertensión sobre la recuperación funcional, tamaño de lesión y la integridad del tejido.
3- Explorar los marcadores de daño/reparación subyacentes a la eficacia terapéutica de las hADMSCs en animales con infarto cerebral e hiperglucemia o hipertensión.
Materiales y métodos La hiperglucemia fue inducida en ratas macho a través de una inyección intraperitoneal de nicotinamida seguida de una inyección, 15 minutos más tarde de estreptozotocina. Se utilizó nicotinamida para proteger contra la destrucción total de células β producida por la estreptozotocina. Los animales con concentraciones de glucosa superiores a 250 mg/dl se consideraron hiperglucémicos. Para simular la hipertensión, se utilizaron ratas macho spontáneamente hipertensas. Las ratas con comorbilidad y sus respectivos controles fueron sometidas a un infarto cerebral mediante la oclusión permanente de la arteria cerebral media. 48 horas tras el ictus, se administraron por vía intravenosa 1.0 × 10^6 hADMSCs o suero salino a través de la vena de la cola. El comportamiento funcional se evaluó mediante el test de la barra, el test de Roger’s y el test de retirada del adhesivo, 1 día antes del ictus, 1 semana, 3 semanas y 6 semanas tras el infarto cerebral. Además, se midió el tamaño de lesión por Resonancia Magnética (RM) a las 24 horas y 6 semanas tras el infarto cerebral. Para evaluar la densidad de las neuronas motoras, se utilizó la tinción de H&E a las 6 semanas después del infarto cerebral. Los marcadores de daño/reparación implicados en la gliogénesis [proteína ácida fibrilar glial (GFAP), molécula adaptadora de unión de calcio ionizado 1 (IBA-1)], neurogénesis [doblecortina (DCX)], sinaptogénesis [sinaptofisina (SYP)] y vascularización [CD31, colagenasa (COL-IV) y alfa actina de músculo liso (α-SMA)] fueron evaluadas mediante inmunohistoquímica 6 semanas después del infarto cerebral.
Resultados Se observaron déficits neurológicos más graves en las ratas hipertensas e hiperglucémicas que en sus respectivos controles normotersos y normoglucémicos. La función motora se vio afectada negativamente por ambas comorbilidades, en el test de la barra en la semana 1, 3 y 6 tras el infarto cerebral. Sin embargo, la percepción sensorial medida por el test de retirada del adhesivo y la hemiparesia por el test de Roger’s, no fueron significativamente afectadas por las comorbilidades. Ambas comorbilidades incrementaron el tamaño de lesión y el coeficiente de difusión después del infarto cerebral comparado a los controles. Además, los niveles de expresión de GFAP, IBA-1 y α-SMA estaban elevados en las ratas hiperglucémicas con respecto a las no hiperglucémicas. Mientras que, en las ratas hipertensas, los niveles de expresión de GFAP, CD-31 y α-SMA estaban elevados con respecto a las ratas no hipertensas. El tratamiento con hADMSCs en los animales hiperglucémicos mostró mejoría en la función motora en el test de la barra, pero no en los animales hipertensos tras 1, 3 y 6 semanas del ictus. La percepción sensorial no estaba afectada en el test de retirada del adhesivo en los animales hiperglucémicos o hipertensos. Sin embargo, el tratamiento con hADMSC mejoró significativamente los resultados en el test de Roger’s de los animales hiperglucémicos a las 3 y 6 semanas tras el infarto cerebral, pero no en los animales hipertensos. No se encontraron diferencias significativas entre los animales hiperglucémicos e hipertensos tratados y no tratados con respecto al tamaño de lesión. Pero si se observó una mejoría, en los valores rADC en los animales hiperglucémicos tratados. Los animales hiperglucémicos tratados también tenían una densidad de motoneuronas significativamente mayor que sus controles. No se encontraron diferencias entre los animales hipertensos tratados y no tratados con respecto a la densidad de las neuronas motoras. Además, los niveles de expresión de GFAP, IBA-1 y α-SMA fueron significativamente menores en las ratas hiperglucémicas tratadas comparado con las ratas hiperglucémicas no tratadas. Mientras que entre los animales hipertensos tratados y no tratados, no se detectaron diferencias significativas en los marcadores de daño/reparación estudiados (GFAP, DCX, CD31 y α-SMA).
Conclusiones En un modelo animal experimental en rata por oclusión permanente de la arteria cerebral media asociado a comorbilidades, observamos que: 1- La hiperglucemia y la hipertensión contribuyen a una peor recuperación funcional, un aumento del tamaño de lesión y a un deterioro de los procesos de reparación cerebral tras un ictus isquémico.
2- La terapia con hADMSC: - en ratas hiperglucémicas, mejora la recuperación funcional, no reduce el tamaño de lesión, sin embargo,mejora la preservación del tejido.
- en ratas hipertensas, no reduce los deficit funcionales, el tamaño de lesión, ni mejora la preservación del tejido.
3- La terapia con hADMSC: - en ratas hiperglucémicas, reduce la expresión de marcadores implicados en la respuesta inflamatoria (GFAP, Iba-1). Los marcadores de neurogenesis (DCX) y sinaptogénesis (SYP) no se vieron afectados. Además, los marcadores vasculares (CD31, COL-IV) no mejoraron. Sin embargo, se redujo significativamente el grosor de la pared de los vasos (α-SMA).
- en ratas hipertensas, no tuvo efecto sobre los marcadores inflamatorios (GFAP); ni de neurogénesis (DCX), ni sobre los marcadores vasculares (CD31 y α-SMA).
