Caracterización transcriptómica y funcional de las células madre mesenquimales residentes en tejido adiposo de pacientes obesos

Abstract

[spa] La obesidad se asocia con un estado de inflamación crónica de bajo grado y es considerada uno de los mayores factores de riesgo cardiovascular y de otro tipo de enfermedades como son la diabetes, hipertensión, arteriosclerosis y trombosis. Se han descrito diversos procesos que tienen lugar en el tejido adiposo y que determinan el desarrollo de la obesidad. Sin embargo, el tejido adiposo no solo se considera un órgano de almacenamiento energético o endocrino, sino que hoy en día también es considerado como una fuente de células madre mesenquimales (ASC). Recientemente las ASC se han convertido en una alternativa de gran interés en terapia celular para regenerar el corazón dañado. Sin embargo se ha sugerido que una alteración en la homeostasis de las células madre desencadenada por un estímulo nocivo, constante y repetitivo, como podría ser el caso de una enfermedad crónica, podría provocar un desequilibrio persistente en el reservorio de éstas células produciendo un cambio prematuro e irreversible del potencial regenerador de las células madre. De hecho, estudios previos han demostrado que la presencia de factores de riesgo cardiovascular, como la hipertensión, la enfermedad coronaria o la diabetes, alteran y merman las propiedades de las células progenitoras circulantes. Del mismo modo, se ha visto que la edad y el género modifican la funcionalidad de las ASC. El objetivo central de esta tesis ha sido el estudiar y caracterizar las ASC derivadas de pacientes obesos. En esta tesis doctoral se ha observado que la presencia de desórdenes metabólicos disminuye el porcentaje de células positivas para ciertos marcadores característicos de ASC, como es el caso de CD90, en el tejido adiposo. Sin embargo, una vez aisladas las ASC, independientemente del índice de masa corporal del donante de las ASC, éstas presentan el 100% de los marcadores característicos confirmándonos la obtención de una población homogénea. No obstante, hemos observado que algunas características importantes y necesarias para el uso de las ASC en la terapia celular se ven afectadas cuando las células se aíslan de pacientes que presentan obesidad mórbida y factores de riesgo cardiovascular. A nivel clínico y en la terapia celular es beneficioso poder obtener el máximo número de células en el menor tiempo posible. El hecho de que observemos una mejora en la velocidad de crecimiento celular al cultivar las ASC en condiciones de hipoxia refuerza el uso de bajas concentraciones de oxígeno a la hora de su expansión para fines clínicos. Sin embargo, el uso de las ASC de pacientes obesos no parece ser tan beneficioso. Estas células presentan un crecimiento celular más lento, una menor capacidad proangiogénica al liberar el factor antiangiogénico trombospondina-1, así como una capacidad de diferenciación disminuida respecto a las ASC de pacientes no-obesos. De hecho, parece ser que las ASC de pacientes obesos se encuentran en un estado de desarrollo menos multipotencial que las de individuos no-obesos, más dirigido hacia la adipogénesis, y a un estado más proinflamatorio. Una de las ventajas del uso de las ASC en la terapia celular es su uso autólogo, sin embargo esta ventaja desaparece en el caso de los pacientes obesos. Aunque se conocen bastante bien los cambios que se producen en el tejido adiposo de los obesos, no está muy estudiado como afectan estos cambios a la población endógena de células madre mesenquimales de éste tejido. Los resultados obtenidos en este trabajo nos ayudan a comprender mejor como la obesidad, y los desórdenes metabólicos que derivan de ella, afectan y modifican a la población de ASC.

[eng] The adipose tissue is an endocrine regulator and a risk factor for atherosclerosis and cardiovascular disease when by excessive accumulation induces obesity. Moreover, it has been demonstrated that the adipose tissue is a reservoir of mesenchymal stem cells. The potential use of adipose-derived stem cells (ASCs) from white adipose tissue for organ repair and regeneration has been considered because of their obvious benefits in terms of accessibility and quantity of available sample. However, age, adipose tissue depot site, and gender have been shown to modify the number and the proliferation, differentiation, and angiogenic capacity of ASCs. Our aim was to investigate the mechanisms by which obesity affects subcutaneous white adipose tissue stem cells. Here we report that ASCs from white adipose tissue of patients with obesity have lower proliferative and angiogenic potential than ASCs of nonobese metabolically normal individuals. Moreover, the transcriptomic profile of the stem cells reservoir in obese subcutaneous adipose tissue is highly modified with significant changes in genes regulating stemcellness, lineage commitment and inflammation. In addition to body mass index, cardiovascular risk factor clustering further affect the ASC transcriptomic profile inducing loss of multipotency and, hence, capacity for tissue repair. In summary, obesity produces a detrimental effect on its resident stem cells. In fact, the ASC undifferentiated multipotent state is impaired in obese patients with respect to non-obese individuals. These effects may negatively influence their regenerative potential when used in cell therapy and also in spontaneous repair of minor organ damage. Indeed, ASCs have already been tested in several clinical trials, from repair of heart ischemic injury to Crohn’s disease and multiple sclerosis. However, our observations indicate that the therapeutic strategies based on autologous ASC implantation would be impaired in patients with obesity and metabolic syndrome.