Células madre

Las Células madre son aquellas células que poseen la capacidad de replicarse y diferenciarse; dando lugar a diversos tipos de células especializadas.

Clasificación de células madre

Las células madres pueden clasificarse de tres maneras:

  1. Por su capacidad de diferenciarse en células pluripotenciales, unipotenciales, multipotenciales, y totipotenciales.
  2. En función del tejido que las origine en células madre embrionarias o adultas.
  3. Según  la capacidad de repoblación del tejido in vivo, sea la regeneración en corto, mediano o largo plazo.

Modelos de diferenciación celular

El interés por el conocimiento de las células madre las ha introducido en diversas clasificaciones; y aparte de todas éstas, también generan interés los diferentes modelos de diferenciación celular de este tipo de células; desde  el modelo convencional célula madre-célula-hija; hasta procesos de desdiferenciación, rediferenciación, y transdiferenciacion celular. Es de esta forma, como estos modelos son aplicados en la actualidad para comprender el fenómeno de plasticidad característico de estas células.

Replicación de las células madre

De dónde se obtienen las Células madre

Este punto del tema ha generado mucha controversia; debido a que la gran mayoría de los estudios realizados sobre células madre, han sido a partir de óvulos donados en centros de fertilización humana; lo cual implica un  compromiso ético que no se puede desconocer. No obstante, obtener células madre con características pluripotenciales, sí es posible, de fuentes diferentes a la sangre de cordón umbilical en embriones humanos;

Para el estudio de la biología de las células madre; así como sus diferentes aplicaciones en alternativas de terapia de reemplazo de médula, en individuos con patologías asociadas a la médula ósea; como aplasias y leucemias; han servido como alternativa de investigación, los estudios sobre obtención de progenitores celulares; sobre todo hematopoyéticos, a partir de sangre del cordón umbilical.

Las células madre embrionarias pueden ser obtenidas del embrión, desde sus primeras etapas de formación, cuando el óvulo fecundado es  apenas una mórula. Éstas precursoras totipotenciales pueden tener la capacidad de proliferarse in vitro. indefinidamente.

Inicios del estudio de la biología de las Células madre

El término “células madre” ha tomado gran importancia, en los últimos años, desde que la terapia con genes y la clonación son temas de discusión en la literatura mundial. Aún así, el estudio de la biología de estas células, no son resultado de investigaciones precisamente recientes, ya que en 1916 Danchakoff describe la presencia de una célula como precursora de otras, en la médula ósea; lo que fue confirmado años más tarde por Sabin y Maximow.

Generalmente, una célula madre es definida como aquella que tiene la capacidad de dividirse; es decir autorreplicarse, por períodos indefinidos, durante toda la vida de un individuo, y que bajo las condiciones apropiadas o señales correctas del microambiente, puede dar origen (diferenciarse) a células de distinta naturaleza, especializadas en distintas funciones, como por ejemplo hepatocitos, miocitos, y neuronas.

Tipos de células madre según el tejido que originan

Muchos de los términos usados para definir a las células madre, están basados en el comportamiento en condiciones in vivo o in vitro de éstas de éstas. De ahí que existan diversas clasificaciones. Existen cuatro tipos de células madre, en función del tipo de tejido que éstas originan: Totipotentes, pluripotentes, multipotentes y unipotentes.

La palabra “totipotencial”, compuesta por el latín totus, que significa completo: Se refiere al potencial de estas células en generar un embrión completo. Y “Pluri”, del latín plures, que significa varios; es utilizado para describir la pluripotencia de las células madre, que pueden originar progenitores que forman cualquiera de las siguientes capas germinales embrionarias: Endodermo, mesodermo, y ectodermo.

Es importante destacar que para que las Células madre puedan considerarse pluripotente tiene que poseer las siguientes capacidades:

  • Una única célula debe tener la capacidad de diferenciarse a progenitores especializados que procedan de cualquier capa embrionaria.
  • Debe tener la capacidad de demostrar la funcionalidad de las células en las que se ha diferenciado, y, finalmente,
  • Tener capacidad de establecerse en el tejido blanco, tanto en ausencia como en presencia de daño en los tejidos en los cuales se establece.

Tejidos que originan las células madre

Las Células madre pluripotenciales y unipotenciales

Las primeras tratan de células que pueden dar origen a precursores relacionados con sólo una de las tres capas embrionarias. Por ejemplo, células madre que dan origen a tejidos derivados exclusivamente del endodermo, tal como tejido pulmonar o pancreático. La última categoría corresponde a las células madre unipotenciales; que corresponden a las células que tienen la capacidad de generar sólo células hijas que se diferencian a lo largo de una sola línea celular; tal como su nombre lo refiere.

Hasta hace unos pocos  años, se consideraba a las células madre hematopoyéticas de médula ósea dentro de esta categoría; ya que estaban relacionadas solamente con la generación de células sanguíneas; esto, antes de que fuera reconocido en estas células, el fenómeno de “plasticidad”.

Tipos de células madre

La mayoría de las células madre de un tejido específico que no ha sufrido ningún tipo de agresión o daño, son del tipo unipotencial y son las responsables de la fase fisiológica de auto-renovación tisular; donde la cantidad de células perdidas es igual al número de células nuevas .

Sin embargo; si el tejido es alterado en su estructura básica a través de algún tipo de lesión, y se requiere de diferentes tipos de células para su reparación; pueden activarse células del tipo pluripotencial para reparar el daño. Por otra parte, células madre adultas si las células madre se clasifican de acuerdo al tejido del cual se originan,  donde se pueden obtener; las células madre pueden proceder del embrión o de un organismo adulto; de ahí que se hable de células madre embrionarias y de células madre adultas.

Primer reporte sobre aislamiento de Células madre embrionarias

El primer reporte acerca del aislamiento de células madre embrionarias provenientes de blastocistos humanos data de 1994; cuando se determinó que estas células in vitro se diferencian espontáneamente en estructuras multicelulares conocidas como “cuerpos embrionarios”; que contienen elementos de las tres capas germinales a partir de las cuales se pueden forman varios tipos de células como cardiomiocitos, neuronas y progenitores hematopoyéticos entre otros.

Las células madre embrionarias (derivadas del blastocisto) y las células embrionarias germinales (derivadas postimplantación del blastocisto) son similares en muchos aspectos; ambos tipos de células son capaces de replicarse y dividirse en cultivos por largos períodos de tiempo sin mostrar alteraciones cromosómicas. Además expresan una serie de marcadores característicos de progenitores totipotenciales que facilitan su identificación.

Sin embargo; las células madre embrionarias derivadas del blastocisto y las células germinales, difieren del tejido de donde provienen y de su comportamiento in vivo; ya que las células madre embrionarias son capaces de generar teratomas; mientras que las células germinales humanas, no.

Ventajas del uso de células madre embrionarias

Una de las ventajas del uso de células madre embrionarias en investigación es su habilidad de proliferarse indefinidamente; ya que son capaces de generar una gran variedad de grupos celulares; lo que permite que bajo ciertas condiciones puedan ser manipuladas in vitro con el fin de producir precursores de un linaje específico y contribuir así al tratamiento de enfermedades como diabetes y Parkinson; en las que existen tejidos claramente comprometidos; además, pueden ser utilizadas para estudios sobre enfermedades producidas durante el desarrollo embrionario y contribuir a identificar sus bases genéticas. Sin embargo; al tratarse de células muy indiferenciadas; éstas pueden inducir la formación de ciertas neoplasias como teratomas, y las implicaciones éticas generadas por su uso, son un punto muy importante a tener en cuenta.

Células madre adultas

Además de las células madre embrionarias, se han identificado células madre adultas que se pueden encontrar en la mayoría de los tejidos de un individuo totalmente desarrollado; como la médula ósea; el sistema neuronal; el sistema gastrointestinal,;el músculo esquelético; el músculo cardiaco; el hígado; el páncreas, y el pulmón.

En un principio se pensó que las células madre adultas estaban predeterminadas a diferenciarse a un tipo celular procedente de su mismo tejido de origen o al menos de su misma capa embrionaria; sin embargo, esta idea ha sido reevaluada por varios grupos de investigadores; cuyos estudios sugieren que las células madre adultas son capaces de diferenciarse funcionalmente a células especializadas procedentes de cepas embrionarias distintas a la de su origen.

Incluso; algunos de estos grupos han sido capaces de probar la pluripotencialidad de células madre adultas procedentes de la médula ósea o de sistema nervioso central.

El fenómeno de plasticidad

La plasticidad de las células madre se reconoce como la capacidad que poseen estas células para generar grupos celulares diferentes a los de su tejido de origen; como por ejemplo, la plasticidad en células madre hematopoyéticas que pueden formar miocitos y hepatocitos en condiciones controladas. Esta “habilidad biológica”; propia de estas células adultas; se fundamenta en la capacidad que tienen de alterar drásticamente su fenotipo en respuesta a los cambios del microambiente donde se desarrollan; y se le conoce en la actualidad como “fenómeno de plasticidad”.

La plasticidad en las células madre fue reconocida por primera vez en estudios realizados en progenitores derivados de la médula ósea; donde se observaron cambios en el fenotipo en células inmaduras bajo condiciones controladas; que simulaban microambientes diferentes al medular.

Se siguen realizando estudios sobre los mecanismos moleculares que llevan a los cambios de linaje celular dentro del sistema hematopoyético. Sin embargo; los resultados más recientes acerca de la “plasticidad” de las células madre adultas, contradicen el dogma sobre la diferenciación de las células madre restringida a su tejido de origen.

Evidencias obtenidas tanto in vivo como in vitro muestran que las células madre adultas; originadas en un tejido determinado; tienen la capacidad de producir células con una expresión fenotípica característica de otros tejidos cuando se transfieren a un microambiente diferente al original. De una forma muy particular se ha prestado atención a la capacidad de las células madre adultas de la médula ósea, de producir células con propiedades muy similares a hepatocitos, neuronas y cardiomiocitos.

Modelos de diferenciación de las Células madre

Existen cuatro modelos que explican los posibles mecanismos que llevan a las células madre adultas a diferenciarse a células de un tejido diferente al original; en respuesta a cambios del microambiente o procesos de reparación tisular. El primer modelo es el que corresponde al conocido convencionalmente sobre diferenciación celular; en el que una célula progenitora restringida hacia un solo linaje da origen a células de su misma estirpe.

El segundo modelo se refiere a la capacidad que tienen las células madre adultas, de diferenciarse en progenitores más activos en el ciclo celular; que pueden dar origen a su vez, a células de linajes celulares diferentes. Tal es el caso de la célula madre hematopoyética; la cual puede generar dos progenitores celulares diferentes (progenitor mieloide y progenitor linfoide) que dan origen a su vez a linajes celulares diferentes.

En el tercer modelo; conocido como trans-diferenciación, las células madre de un tejido particular bajo condiciones de un microambiente diferente al original, adquieren la capacidad de generar células de muy diversos linajes.

El último modelo hace referencia a la capacidad que poseen las células maduras de des-diferenciarse y re-diferenciarse a células del mismo tejido que le dio origen o a un tejido diferente.

Las células madre que derivan de la médula ósea, han sido, hasta el momento las más estudiadas. Es aquí donde han sido identificadas por lo menos tres grupos: Células madre hematopoyéticas, células madre estromales, y otro grupo de las que muy poco se conocen, denominadas side population.

Las células madres estromales

A través de marcadores superficiales se han identificado células madre estromales. Estos marcadores han permitido el aislamiento de estas células. Tales son: CD90, SH3, SH2, CD29,CD71, y CD44. Estos antígenos de superficie no son expresados por este tipo de células; como las células madre hematopoyéticas con los antígenos CD45 y CD34.

Adicionalmente, pruebas recientes in vitro demuestran que las células madre estromales tienen la capacidad de desdiferenciarse en tejidos mesodérmicos funcionales y constituyen un modelo importante en aplicaciones clínicas para algunas  enfermedades; tanto en terapia regenerativa como en terapia génica. Para complementar la información que te ofrecimos con este artículo, queremos anexarte este excelente e interesante video que sabemos que te gustará, esperamos satisfacer todas tus dudas.

 

Células madre
5 (100%) 2 votos

¡Comparte ahora en redes sociales!
Publicado por el .