Efecto del movimiento cíclico sobre el desarrollo del tejido cartilaginoso a partir de condrocitos derivados de células troncales mesenquimales
- Autores: Coral Sánchez Pérez
- Directores de la Tesis: Francisco Javier Vaquero Martin (dir. tes.), Javier Narbona Cárceles (dir. tes.), Francisco Chana Rodríguez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2023
- Idioma: español
- Número de páginas: 246
- Tribunal Calificador de la Tesis: Fernando Marco Martínez (presid.), José Antonio Calvo Haro (secret.), Enrique Gómez Barrena (voc.), Francisco Forriol Campos (voc.), Ramiro Couceiro Otero (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Investigación en Ciencias Médico-Quirúrgicas por la Universidad Complutense de Madrid
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
- Resumen
- español
El cartílago hialino es un tejido conjuntivo que tiene su origen en las células mesenquimales del mesodermo, capaces de diferenciar a condrocitos que secretarán los productos que forman la matriz extracelular (MEC). Tras la maduración del tejido, observaremos un cartílago estructurado capaz de soportar cargas axiales y tangenciales y de lubrificar las articulaciones. Nuestro trabajo genera un modelo de cultivo in vitro de células troncales mesenquimales (MSC) sometidas a estímulos de compresión y cizallamiento para obtener su diferenciación y caracterización de cartílago articular. Exploramos un nuevo camino hacia la reparación del cartílago para dar solución a una patología cuya prevalencia va en aumento. La hipótesis principal de este estudio es que las MSC sometidas a estímulos cíclicos de compresión y cizallamiento son capaces de diferenciar a condrocitos en nuestro medio de cultivo, generando un tejido similar al cartílago hialino, en el que las células se presentan organizadas en el espacio y producen su propia matriz extracelular con características de tejido cartilaginoso hialino. Para desarrollar nuestro experimento hemos requerido de una fuente celular, una matriz, un medio de cultivo y un biorreactor. Hemos empleado MSC extraídas de médula ósea de cresta iliaca de donantes que embebimos en una matriz de alginato de sodio y cultivamos en un medio de diferenciación condrogénica. La matriz con las MSC la introdujimos dentro de un biorreactor de manufactura propia capaz de generar un estímulo mecánico de compresión y cizallamiento. Los cultivos (tres de control sin estímulo mecánico y tres bajo estímulo mecánico) los mantuvimos 1, 3 y 6 semanas. Procesamos las muestras en preparaciones de hematoxilina-eosina, azul de toluidina e inmunofluorescencia con anticuerpos para localizar colágeno II y condroitín sulfato como marcadores de producción de MEC y anticuerpos anti-factor de crecimiento de tejido conectivo (CTGF) y F-actina como marcadores de respuesta a mecanotransducción y mantenimiento fenotípico. En los cultivos sometidos a compresión y cizallamiento se mantiene el fenotipo celular hasta las seis semanas. Observamos grupos isogénicos y mayor condensación celular en la zona central del gel que en superficie respecto al grupo control. Algunas células de superficie adquieren forma aplanada recordándonos a la distribución celular del cartílago hialino. En la inmunofluorescencia aumenta la expresión colágeno II y condroitín sulfato y se expresan CTGF y F-actina. Los controles presentan menor viabilidad celular a partir de la tercera semana, con imágenes de destrucción celular y menos grupos isogénicos que en los cultivos bajo estímulo mecánico. Las células se agrupan en el centro del gel en la semana 6, pero las células más superficiales no presentan imágenes aplanadas. La intensidad de fluorescencia es menor que en los cultivos sometidos a estímulo mecánico. El estímulo mecánico favorece el mantenimiento fenotípico de los condrocitos, su proliferación y migración dentro del gel. Los cultivos sometidos a estímulo mecánico favorecen la producción de componentes de la MEC como el colágeno II y condroitín sulfatoy el estímulo mecánico activa vías de mecanotransducción aumentando la expresión de CTGF y F-actina, factores que favorecen la proliferación y mantenimiento fenotípico celular. Nuestro biorreactor es capaz de generar un tejido con características de cartílago hialino. Bibliografía recomendada: Sánchez-Pérez C, Fernández-Santos ME, Chana-Rodríguez F, Vaquero-Martín J, CregoVita D, Carbó Laso E, et al. Cultivo condral in vitro bajo estímulos de compresión y cizallamiento. De las células troncales mesenquimales al cartílago hialino. Rev Esp Cir Ortop Traumatol. 2020;64(6):380-7. Fu L, Li P, Li H, Gao C, Yang Z, Zhao T, et al. The application of bioreactors for cartilage tissue engineering: advances, limitations, and future perspectives. Stem Cells Int. 2021;2021:1-13
- English
Hyaline cartilage is a connective tissue that originates from mesenchymal cells of the mesoderm, which are capable to differentiate into chondrocytes during fetal developmentunder appropriate physical and chemical conditions. These chondrocytes will secrete the products that form the extracellular matrix (ECM) and finally, after tissue maturation, we will observe a structured cartilage able to support axial and tangential loads and to lubricate the joints. Articular cartilage disease is a reason for consultation and disability in patients of all ages and its prevalence is increasing due to the aging population and the increase in sports practice and direct trauma. Numerous treatments have been tried to regenerate the tissue, but none of them have succeeded in obtaining an articular hyaline cartilage with the same mechanical and histological characteristics. Our work generates an in vitro culture model of mesenchymal stem cells (MSC) subjected to compression and shear stimuli to obtain their differentiation and characterization into articular cartilage, thus exploring from the point of view of tissue engineering a new path towards the repair of cartilage...
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