DEFINICIÓN Y TIPOS DE CÉLULAS MADRE
Las células madre son células que deben cumplir dos requisitos mínimos para que tengan la función de células madre (stem cells):
-Potencial de diferenciación: capacidad para diferenciar diferentes tipos celulares. Estos pueden ser
–Totipotentes: células madre que pueden diferenciarse en tipos celulares embrionarios (endodermo, mesodermo, exodermo) y extraembrionarios , como la placenta. El lugar donde se pueden encontrar éste tipo celular es en el cigoto.
-Pluripotentes: no puede formar tejido extraembrionario, pero sí que puede formar cualquier tipo de linaje embrionario como el endodermo, ectodermo y mesodermo, como el tejido germinal y el saco vitelino. El lugar donde se puede encontrar éste tipo celular es en el embrión.
-Multipotentes: Sólo pueden generar células de su propio linaje embrionario ya sea: endodermo, mesodermo o ectodermo. El lugar donde se puede encontrar éste tipo celular es en el feto y en el individuo adulto.
-Unipotentes: sólo pueden formar un único tipo celular. El lugar donde se puede encontrar éste tipo celular es en un tejido de un individuo adulto, ya que la mayoría de células que componen un tejido son unipotentes.
-Capacidad de Autorenovación: habilidad que poseen para crear descendencia igual a partir de divisiones mitóticas, para asegurar así el ciclo de la célula madre.
Éstas dos últimas características tienen una correlación directamente proporcional. Es decir, que cuanta más capacidad de autorenovación tengan más capacidad de diferenciarse tendrán. De modo que aquí surge una problemática:
-el hecho que no tengamos mecanismos suficientes para inducir a la célula madre a una diferenciación concreta.
-el hecho que no tengamos mecanismos suficientes para controlar la autorenovación de la célula madre.
Lo cual nos plantea el problema de que: si no podemos dominar el control sobre la diferenciación ni la autorenovación por nuestros propios medios, tendremos que utilizar células madre que no tengan tanta capacidad para diferenciarse ni para autorenovarse.
Esto ha sido un punto clave para los ensayos clínicos, porque, una célula totipotente, que , tras un proceso de cultivo celular, diera a una colonia llena de células totipotentes, poseían libre albedrío para diferenciarse en cualquier tipo celular embrionario y extraembrionario. Con la cual cosa era inviable la implantación de un cultivo celular a un tejido dañado, para esperar que estas células totipotentes se diferenciaran en ése tipo celular de ése mismo tejido y que poco a poco perdiera la capacidad de autorenovación; ya que no se disponen de conocimientos necesarios para llevar a cabo esta acción. De modo, que nos podríamos encontrar que en un tejido con células totipotentes implantadas, poco a poco, se hubieran ido diferenciado en un tipo celular totalmente diferente al tipo celular del tejido (por ejemplo, puede crear osteocitos en un hígado). Así que tanto las células madre totipotentes como las pluripotentes son infactibles de cara a la aplicación clínica por la combinación entre este problema y por la creación de teratomas.
Los teratomas, son los precursores de tumores, y son debido a una ploriferación desmesurada (debido al gran potencial de autorenovación) de las células madre. Cuanto más potencial de autorenovación tenga una célula, más probabilidad existe que cause teratomas.
De modo, que lo más viable son las células multipotentes (son las que se extraen del feto o del individuo adulto), ya que tienen un potencial de autorenovación y diferenciación limitado, lo cual permite un mejor manejo y dominio sobre los tejidos que formarán ése tipo celular.
LOCUS DE CÉLULAS MADRE SEGÚN ETAPA EMBRIONARIA:
Según la etapa embrionaria que se encuentre el individuo, se podrá localizar en distintos puntos las células madre:
Etapa embrionaria: en la mayoría de tejidos embrionarios se encuentran células madre, pues el individuo todavía se está formando.
Etapa fetal:
-Cordón umbilical: células madre hematopoyéticas
-cerebro: precursores neurales
Etapa adulta:
-Médula ósea: células madre hematopoyéticas
-En adipositos: células madre mesenquimales
-En zonas concretas del cerebro (cerebelo, hipocampo, neocórtex estriado, SVZ y OB) y también en la espina dorsal: células madre neuronales/ precursores neuronales.
LINIAS CELULARES Y LINAJE:
Las líneas de células madre pueden ser muy variadas, pero tiene sus orígenes combinando las dos características que definen las células madre:
-potencial diferenciación
-capacidad autorrenovación.
Resulta, después de un minucioso estudio, que hay dos tipos de divisiones celulares en las células madre:
-división simétrica: como producto de la división mitótica se obtienen dos células exactamente iguales y con características de la célula madre progenitora
-división asimétrica: como producto de la división mitótica se obtienen dos células, pero sólo una posee características de la célula madre progenitora mientras que la otra se ha diferenciado en un mayor rango, por tanto ha perdido potencial de diferenciación al diferenciarse.
De manera que para que las células madre puedan crear un linaje, previamente se han tenido que ir diferenciando y poco a poco ir creando distintas líneas celulares.
No obstante, se puede generar la pregunta de: ¿cuando unas células madre se diferencian en un tipo determinado celular y cuando en otro tipo determinado?.
La respuesta a esta duda se responde con los nichos. Los nichos son los lugares donde las células madre reciben señales ambientales que identifican y inducen a las células a diferenciarse. Además de señales, los nichos requieren de:
NICHO=microambiente:
- Elementos celulares:
- Epéndimo
- astrocitos
- capilares
- neuronas
- terminales nerviosas
- Moléculas matriz extracelular
- Moléculas solubles
- Condiciones metabólicas
TRATAMIENTOS POTENCIALES:
A día de hoy, hay varias investigaciones abiertas sobre terapias con células madre, pero sólo se ha conseguido aplicarla en los siguientes ámbitos:
-Daño cerebral
-Cáncer
-Daño en la espina dorsal
-Daño cardíaco
-Hematopatologías
-Calvicie
-Pérdida de dientes
-Sordera
-Ceguera o visión parcial
-Esclerosis lateral amiotrófica
-Defectos de comportamiento y neuronales ocasionados por la edad
-Diabetes
-Ortopédicos
-Heridas cicatrizadas
CÉLULAS MADRES DEL CEREBRO ADULTO
En mi post, me voy a ceñir a explicar las cuestiones que atañen al cerebro y su repercusión a nivel de células madre.
NEUROGÉNESIS:
La neurogénesis se produce en el desarrollo fetal a partir del tubo neural del SNC, compuestas por células neuroepiteliales. Se distinguen varios tipos celulares:
-Neurales: con gran diversidad morfológica
-Estructurales: células gliales
-astrocitos
-oligodendrocitos.
En algún momento de la división celular, las células madre se transforman en células neuronales. Y éstas mantienen el contacto con la superficie exterior del cerebro. Existe otro tipo de glía, la glía radial que permite a la neurona posicionarse i encontrar su función.
LOCALIZACION NEUROGENESIS POSTNATAL:
-sistema olfactivo
–giro dentado del hipocampo: estructura que participa en la memoria espacial y aprendizaje, donde se añaden nuevas neuronas durante toda la vida.
Para comprobar esto experimentalmente las células marcadas, eran astrocitos, células gliales, que podían regenerar zonas dañadas
Si se compara la producción de neurogénesis entre diferentes vertebrados, se ve que los vertebrados no mamíferos, tienen una neurogénesis mas extensa i no tan limitada como los mamíferos. Esto puede ser un factor evolutivo, de manera que tengamos más capacidad de aprendizaje i retención de información.
PASTICIDAD CEREBRAL:
En la neurogénesis prenatal, las neuronas son células post-mitóticas y el cerebro necesita constante adaptación al medio externo y una considerable capacidad de reorganización de los circuitos tras el desarrollo. De modo que se necesita una habilidad del cerebro para cambiar su estructura y función durante la maduración , el aprendizaje o los cambios de ambiente se denomina plasticidad cerebral y depende de:
- cambios de funcionalidad sináptica
- cambios en arborización
- cambios a nivel molecular.
Se ha demostrado que el cerebro adulto vive en un mundo cambiante, es estable y flexible.
Es importante destacar el experimento de ALTMAN Y BAYER (1960), donde un cerebro adulto de ratón, había proliferación de neurona mediante TIMIDINA TRITIADA. A partir de unos retrovirus, consiguieron inyectar un gen para que se sintetizara la proteína marcada y se expresara con una tinción azul. Se demostró que en el bulbo olfatorio había neurogénesis en ratones.
PROGENITORES DE CELULAS MADRE NEURONALES
Se sabe que la zona subventricular puede generar hasta 30.000 neuronas diarias, pero la mayoría mueren por apotposis antes de nacer.
La célula glial (proviene de neuroepitelio) son las células madre de todas las células del SN y las guía hacia su camino y su cometido.
Las células Madre adultas, tienen características químicamente astrocitarias, como la glía radial, del cual se piensa que debe de actuar como un progenitor neural, de manera que cuando acaban el desarrollo se convierten en astrocitos.
Pero lo que debemos preguntarnos es:
¿Cómo funciona un nicho neurogénico?
Células Madre Neuronales (NSC) progenitoras y amplificadoras transitorias (hacen proliferar transitoriamente y luego se diferencian)
Problemas de la NSCs
- falta de marcadores de superficie para una separación prospectiva; definición operacional
- Relación desconocida entre in Vitro e in vivo
- Desconocimiento de las propiedades a largo plazo.
La medicina regenerativa, la terapia celular requiere una fuente suficiente de células de un tipo celular concreto que varía según la patología, con la cual cosa, seria una tarea complicada de generar un tipo de células concretas para una patología determinada. Lo que sí sabemos, es que las NSC tienen:
- elevada capacidad de expansión EX VIVO
- posibilidad de dirigir la diferenciación de dichas células hacia los tipos celulares deseados.
Hay estudios realizados en el campo del reclutamiento celular, es decir, reactivar las células madre del organismo en vez de transplantarlas in Vitro
Si se produce un daño isquémico en el cerebro, por ejemplo, se activan la NSC y aporta nuevas neuronas a la zona dañada.
Ya que se ha comprobado que:
-La actividad física en roedores estimula la neurogénesis
-El Alcohol disminuye la neurogénesis
No obstante, de quedar muchos puntos donde la ciencia no ha podido escrutar, hay un gran desconocido que es el envejecimiento.
Envejecimiento:
- proceso gradual y complejo
- disminución en la capacidad de mantener y reparar los tejidos
- células madre adultas pueden ser centrales en el proceso de envejecimiento.
En el cual, gran cantidad de disciplinas enfocan sus estudios en este campo.
Qué futuro nos deparan las células madre?