Vesículas extracelulares derivadas de células madre mesenquimales. Mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles.: El potencial terapéutico en el daño pulmonar agudo. Therapeutic pontential in acute lung injury

• Autores: Sergio Antonio Esquivel Ruiz
• Directores de la Tesis: Francisco Pérez Vizcaíno (dir. tes.), Laura Moreno Gutiérrez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2022
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Esther O'Shea (presid.), B. Quintana Villamandos (secret.), Nicolás Nin (voc.), Juan Manuel Falcón Pérez (voc.), Miguel Romero Pérez (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Investigación Biomédica por la Universidad Complutense de Madrid
• Materias:
  • Ciencias médicas
    • Medicina interna
      • Enfermedades pulmonares
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen
  • español

    El síndrome de distrés respiratorio agudo (SDRA) se caracteriza por el desarrollo de fenómenos inflamatorios, disfunción vascular pulmonar y edema pulmonar que produce colapso alveolar e hipoxemia arterial grave. Aunque las estrategias de ventilación protectoras han mejorado el pronóstico de estos pacientes, la mortalidad asociada se mantiene excesivamente elevada por lo que el descubrimiento de nuevos tratamientos tendría un gran impacto sociosanitario. Las células madre mesenquimales (MSCs) se han propuesto como una posible terapia en SDRA. Sin embargo, se ha demostrado que esta capacidad terapéutica se debe a la participación de mecanismos paracrinos, como puede ser la liberación de vesículas extracelulares (VEs). Además, se ha demostrado que las MSCs presentan diferentes respuestas en función del ambiente en el que se encuentren, por lo que ha crecido el interés en desarrollar estrategias para incrementar sus efectos beneficiosos. La hipótesis general que nos planteamos es que las VEs derivadas de MSCs pueden revertir la respuesta inflamatoria y la disfunción vascular pulmonar asociada a SDRA. El objetivo general es, por lo tanto, analizar el potencial terapéutico de estas VEs y buscar estrategias de preacondicionamiento que sean capaces de incrementarlo. Para ello se purificaron y se caracterizaron las VEs derivadas de MSCs, se analizó su contenido proteico y se evaluó su posible eficacia en modelos animales in vivo e in vitro de daño pulmonar agudo (DPA) inducido por LPS. El preacondicionamiento hipóxico indujo un incremento de la producción de VEs sin verse afectada la proliferación de las MSCs o el tamaño de las VEs. El análisis proteómico confirmó la presencia de 552 proteínas que incluyen marcadores típicos de VEs y de células inmaduras. La exposición a hipoxia modificó la expresión de 15 proteínas relacionadas con la adhesión celular, la señalización de las integrinas, la regulación del citoesqueleto y el desarrollo embrionario. El LPS produce disfunción vascular pulmonar que se caracteriza por disfunción endotelial, hiperrespuesta a serotonina, hiporrespuesta a fenilefrina y fracaso de la vasoconstricción pulmonar hipóxica. De las preparaciones estudiadas, solo las VEs hipóxicas (HypoVEs) fueron capaces de revertir estas alteraciones, excepto la respuesta a fenilefrina. El tratamiento con las VEs expuestas a un agonista TLR3 (TLR3-VEs) produjo una mejora parcial de la hiperrespuesta a serotonina y del fracaso de la VPH, pero provocó una disminución de la contracción a KCl. La combinación de ambas estrategias de preacondicionamiento se tradujo en la desaparición de los efectos beneficiosos observados por separado. En estas alteraciones participan mecanismos inflamatorios, incluyendo el aumento de la actividad iNOS y de la producción de IL6. Ninguna de las VEs fue capaz de reducir la actividad iNOS mientras las HypoEVs redujeron los niveles de IL6 en cultivos de células musculares lisas de arterias pulmonares (AP) pero no en células endoteliales ni en secciones de AP. En el modelo in vivo de DPA inducido por LPS se observó un incremento de la presión arterial pulmonar, una disminución de la saturación de oxígeno, formación de edema e incremento de los niveles de citoquinas proinflamatorias a nivel pulmonar y sistémico. Las VEs hipóxicas fueron capaces de normalizar todas estas alteraciones. Por último, empleamos un modelo in vitro de hipertensión arterial pulmonar (HAP) por exposición a hipoxia y el antagonista del receptor de VEGF SU5416 capaz de reproducir las alteraciones funcionales del modelo in vivo. Sin embargo, las HypoVEs solo fueron capaces de revertir parcialmente la respuesta a serotonina. En conjunto, los resultados de esta Tesis Doctoral sugieren que el preacondicionamiento hipóxico aumenta el potencial terapéutico de las VEs producidas por las MSCs y podría representar una nueva estrategia terapéutica para el tratamiento de enfermedades vasculares pulmonares asociadas con inflamación

  • English

    Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is a pathology characterized by pulmonary vascular dysfunction, inflammatory phenomena, coagulation disorders and pulmonary oedema leading to alveolar collapse and severe arterial hypoxaemia. Although protective ventilatory and haemodynamic support strategies have improved prognosis, the mortality associated remains high and the discovery of new effective treatments would have a major impact on patient survival. Mesenchymal stem cells (MSCs) have been proposed as a possible therapy in different pathologies due to their low immunogenicity and their ability to repair damage (due to their anti-inflammatory, anti-apoptotic, proangiogenic and anti-fibrotic properties). However, this therapeutic capacity has been shown to be due to the involvement of paracrine mechanisms, such as the release of extracellular vesicles (EVs). Several studies have demonstrated the therapeutic potential of extracellular vesicles in different models of acute lung injury and pulmonary hypertension. In addition, MSCs have been shown to exhibit different responses depending on the environment in which they are found, which has led to a growing interest in the search for strategies to increase their beneficial effects. Among the preconditioning strategies, hypoxia and exposure to TLR3 agonists have been shown to enhance the immunomodulatory and angiogenic capacity of EVs...