Conceptos actuales sobre células madre en la conjuntiva

Vélez E. Conceptos actuales sobre células madre en la conjuntiva  FACULTAD DE CIENCIAS Grado en Óptica y Optometría MEMORIA DE TRABAJO FIN DE GRADO TITULADO  CONCEPTOS ACTUALES SOBRE CÉLULAS MADRE EN LA CONJUNTIVA Presentado por Eva Vélez Sánchez Tutelado por: Dra. Laura García Posadas Tipo de TFG: [x] Revisión [ ] Investigación  pág 1 Vélez E. Conceptos actuales sobre células madre en la conjuntiva ÍNDICE RESUMEN / ABSTRACT 3 1. INTRODUCCIÓN Y JUSTIFICACIÓN 4 2. OBJETIVOS 5 3. METODOLOGÍA 5 4. RESULTADOS 6 4.1. Introducción a las células madre 6 4.1.1. Definición 6 4.1.2. Tipos 6 4.1.3. Métodos de detección de células madre 8 4.2. Células madre de la superficie ocular 9 4.3. Células madre de la conjuntiva 11 4.3.1. Localización y características 13 4.3.2. Posibilidades terapéuticas 15 5. DISCUSIÓN 17 6. CONCLUSIONES 17 7. BIBLIOGRAFÍA 18  pág 2 Vélez E. Conceptos actuales sobre células madre en la conjuntiva RESUMEN Las células madre son fundamentales en nuestro organismo y también lo son en el ojo. En la superficie ocular las células madre más estudiadas son las que se encuentran en el epitelio limbar; son las llamadas células madre limbo corneales. Pero los estudios más recientes también sitúan células madre en la conjuntiva, tanto en el epitelio como en el estroma. En este trabajo se lleva a cabo una revisión bibliográfica de dichas células. Las células madre epiteliales están repartidas por todo el epitelio conjuntival, pero la región más enriquecida es el epitelio del fórnix, en comparación con los epitelios bulbar o palpebral. Las del estroma conjuntival son células madre mesenquimales. A lo largo de este trabajo se revisan los distintos marcadores empleados para identificar y localizar estas células madre, se describen sus características y se analiza su implicación en la práctica clínica y terapéutica. Palabras clave: células madre, conjuntiva, superficie ocular. ABSTRACT Stem cells are essential in our body and they are also essential in the eye. The most studied stem cells within the ocular surface are those found in the limbar epithelium; they are the so-called corneal limbus stem cells. But the latest studies have also localized stem cells in the conjunctiva, both in the epithelium and in the stroma. In this work, a bibliographic review of these cells is carried out. Epithelial stem cells are distributed throughout the conjunctival epithelium, but the most enriched region is the forniceal epithelium, compared to bulbar or palpebral epithelia. Those of the conjunctival stroma are mesenchymal stem cells. Throughout this work, the different markers used to identify and locate these stem cells are reviewed, their characteristics are described, and their implication in clinical and therapeutic practice is analyzed. Keywords: conjunctiva, ocular surface, stem cells.  pág 3 Vélez E. Conceptos actuales sobre células madre en la conjuntiva 1. INTRODUCCIÓN Y JUSTIFICACIÓN Las células madre son un tipo de células especiales que presentan dos características fundamentales que las definen: la regeneración perpetua y la capacidad que tienen para diferenciarse en una célula adulta especializada. Estas células se encuentran en diversas regiones del cuerpo humano, y la superficie ocular es una de ellas. Las células madre más estudiadas de la superficie ocular son las células madre limbares, que se encuentran en el epitelio del limbo de la córnea. (1) Pero investigaciones recientes confirman que en la conjuntiva también tenemos células madre. Dado que la conjuntiva influye en el mantenimiento de la superficie ocular (2), es muy probable que las células madre de la conjuntiva puedan influir en su homeostasis y buen funcionamiento. Sin embargo, a diferencia de las células madre limbares, apenas tenemos información de las células madre de la conjuntiva. No obstante, el interés sobre ellas ha ido aumentando y se están empezando a estudiar más en los últimos años. Por lo tanto, debido a la importancia de la conjuntiva en la salud de la superficie ocular, las evidencias de que existen células madre en este tejido, y la poca y dispersa información al respecto, se decide hacer este trabajo bibliográfico para recopilar y poner en conjunto toda la información posible sobre las características, localización e importancia a nivel clínico y terapéutico de las células madre en la conjuntiva.  pág 4 Vélez E. Conceptos actuales sobre células madre en la conjuntiva 2. OBJETIVOS ● Definir qué son las células madre y clasificarlas según su potencialidad. ● Describir qué es la superficie ocular, qué estructuras las componen, y dónde están las principales células madre que la componen. ● Realizar una revisión bibliográfica de las células madre en la conjuntiva, centrándonos en su localización, características y posibles aplicaciones. 3. METODOLOGÍA Se realizó una revisión bibliográfica de artículos científicos sobre las células madre, su definición y sus características. También se han realizado búsquedas sobre las células madre más importantes de la superficie ocular, así como el tema principal que atañe este trabajo, las células madre de la conjuntiva, su localización y características, al igual que las patologías que se relacionan con una deficiencia de las mismas. Para la realización de este trabajo se llevaron a cabo búsquedas en Google Académico y Pubmed. Para ello se han utilizado términos como “conjunctival stem cells” y “conjunctival mesenchymal stem cells”. Dichas búsquedas arrojaron 7 y 51 resultados en Pubmed, respectivamente. En Google Académico se encontraron 266 y 1 resultados. Tras la lectura de los títulos se descartaron varios de ellos por no estar relacionados con el tema. Finalmente, de todos los artículos seleccionados, 22 de ellos fueron los que se escogidos, ya que contenían la información más relevante para la realización del trabajo.  pág 5 Vélez E. Conceptos actuales sobre células madre en la conjuntiva 4. RESULTADOS 4.1. Introducción a las células madre 4.1.1. Definición Las células madre son un tipo de células que existen en el organismo tanto de animales como de plantas, las cuales se pueden dividir produciendo otras células. Unas continúan como células madre y otras se van a diferenciar, es decir, especializarse para formar otros tejidos. Están presentes en todos los tejidos autorrenovables con un alto grado de diferenciación celular que las caracteriza. Las principales características de las células madre son: - Mantenerse pobremente diferenciadas con un citoplasma primitivo. - Alta capacidad de autorrenovarse sin cometer ningún error en el proceso. - Larga esperanza de vida con un ciclo celular largo. - Ser capaces de llevar a cabo divisiones simétricas o asimétricas, de manera que se active su proliferación debido a la cicatrización o por su puesta en cultivo. (3) - Son células de ciclo lento, lo que es importante porque permite a estas células preservar su capacidad proliferativa y reducir los errores asociados con la replicación del ADN. (4) 4.1.2. Tipos Las células madre se puede clasificar en distintos tipos en función de sus propiedades biológicas y su potencialidad: ● Las células madre totipotentes están presentes en las primeras fases del desarrollo embrionario, es decir, cuando el óvulo está fecundado en el proceso de segmentación o clivaje. Estás células tienen la capacidad de formar un organismo completo, ya que pueden diferenciarse en cualquiera de los tipos celulares, tanto embrionarios como extraembrionarios (placenta y anejos placentarios). La célula célula madre totipotente principal es el cigoto. (5) ● Las células madre pluripotentes, son células que tienen la capacidad de diferenciarse en los diferentes tipos de células del cuerpo. Provienen de los embriones, ya que aparecen en el periodo embrionario y no se diferencian hasta que no se convierten en células madre multipotentes. Estas células además pueden aislarse y cultivarse en una capa de células llamadas alimentadoras, que las proporcionan señales desconocidas para que las células proliferen, pero aun así manteniendo su pluripotencia. (3)  pág 6 Vélez E. Conceptos actuales sobre células madre en la conjuntiva ● Las células madre multipotentes poseen las características esenciales para especializarse en todas las células de una línea germinal particular: endodermo, mesodermo o ectodermo, tal y como se muestra en la Figura 1. Estas células madre multipotentes también pueden delimitarse, para formar parte de tejidos, cómo puede ser el tejido epitelial. (3) ● Las células madre unipotentes o células progenitoras, se diferencian de las demás por presentar una baja potencialidad, ya que solo pueden especializarse en un único linaje celular. (5) Figura 1. Derivación de células madre. Este gráfico muestra cómo durante el desarrollo, las células experimentan proliferación y especialización desde el óvulo fecundado, hasta el blastocisto y la gástrula. Las células madre pluripotentes derivan de la masa celular interna del blastocisto y las multipotentes se sitúan en la gástrula en la etapa del desarrollo. Imagen tomada de la referencia 1. Una vez que las células han adquiridos sus capacidades, pueden seguir varios destinos cómo se ve representado en la Figura 2: ● Quiescencia: Las células no se dividen para así seguir manteniendo el conjunto de células madre. ● Autorrenovación simétrica: las células se dividen en células de igual condición, de manera que aumentan el conjunto de células madre. ● Autorrenovación asimétrica: las células procedentes de la división van a ser una diferente de la otra, una de ellas será una copia de la célula madre y la otra se convertirá en una célula especializada. ● División simétrica sin auto renovación: Las dos células resultantes de la división son diferentes a la célula madre, de esta manera se crea una mayor proliferación de la familia diferenciada.  pág 7 Vélez E. Conceptos actuales sobre células madre en la conjuntiva Figura 2. Destinos de células madre.(1) En este gráfico podemos ver los diferentes caminos que pueden tomar las células madre: A) Quiescencia; B) Autorrenovación simétrica; C: Autorrenovación asimétrica; D) División simétrica sin autorrenovación. 4.1.3. Métodos de detección de células madre. Las células madre no tienen un único marcador específico para poder identificarlas con precisión. Por lo tanto, los investigadores han confiado en el manejo de criterios científicos, bioquímicos y morfológicos para detectar estas células dentro de los distintos tejidos. Uno de los modos de identificarlas, parte de la propiedad de ciclo de lento de las células madre. De manera experimental se pueden localizar células LRC (por las siglas de label retaining cells  ) y es uno de los métodos más confiables para definir las regiones ricas en células madre. Cuando se reconocen los LRC de ciclo lento se ha comprobado que las células que existen en esas áreas tienen las propiedades de células madre, que están en una unidad de proliferación epidérmica. (4) Una de las formas de detección de las células madre es evaluar el movimiento de las células homeostáticas. De esta manera diferenciamos las células madre ya que se ha demostrado que el área de donde parte el movimiento celular, es el área exacta donde se encuentran las células madre estacionarias y sus nichos celulares. (6) Finalmente, otra forma de detectar las células madre es por la expresión de algunos marcadores celulares. Uno de ellos es p63, una proteína que pertenece a la familia de los genes tumorales del p53. Se encuentra principalmente en las capas basales de los epitelios estratificados y epitelios de transición. Dicha proteína tiene la capacidad de actuar como un factor de transcripción en la regulación de la progresión del ciclo celular, pudiendo mantener la capacidad proliferativa o induciendo apoptosis en relación al estímulo ambiental recibido por la célula. (7) Otro marcador es ABCG2, gen que pertenece a la familia de los genes encargados de la unión de ATP; estos genes proporcionan instrucciones para producir proteína que transportan moléculas a través de las membranas celulares. (8)  pág 8 Vélez E. Conceptos actuales sobre células madre en la conjuntiva 4.2. Células madre en la superficie ocular La superficie ocular es una estructura anatómica y funcional, que está comprendida por los epitelios de la conjuntiva, el limbo, el epitelio no queratinizado de la córnea y por la película lagrimal que los baña. (9) La integridad de la superficie ocular depende de otras estructuras, como son las glándulas de Meibomio y las secreciones de la glándula lagrimal, lo que constituye la unidad funcional lagrimal. Las lágrimas proporcionan lubricación para el cierre de los párpados sobre la superficie ocular y además tienen función antibacteriana. (9) Muchas enfermedades como alergias, úlceras, erosiones corneales, o patologías infecciosas pueden alterar las características de la superficie ocular. En algunas de estas circunstancias los epitelios de la córnea o la conjuntiva pueden sufrir daños que requieren una reparación por parte de células madre. Gracias a la expresión del marcador p63, podemos observar que la superficie ocular está provista de células madre que se encuentran en el epitelio limbar. (10) Dicho epitelio es una zona de transición entre el epitelio corneal y conjuntival. El epitelio limbar está situado sobre un estroma muy vascularizado, de donde procede el aporte sanguíneo. Estos vasos sanguíneos forman parte de las empalizadas de Vogt, que permiten un acercamiento entre estos vasos sanguíneos y el epitelio, de manera que suministran altos niveles de nutrición y citoquinas, las cuales tienen un importante papel en el mantenimiento de las células madre. (11) Su regeneración requiere de unas condiciones específicas que sólo se encuentran en el nicho específico de estas células, aunque fuera del nicho proliferan desarrollando una expresión de diferentes marcadores celulares. Estas células madre limbo corneales no están en igual proporción en los diferentes cuadrantes en los que está dividida la córnea, siendo mayor su concentración en las zonas superior e inferior. En estas zonas se encuentran crestas fibrovasculares, orientadas radialmente con las empalizadas de Vogt. Dicha zona está desprovista de la capa de Bowman, lo que permite un contacto más íntimo del epitelio con los fibroblastos del estroma y del tejido vascular. Con esta organización se permite crear un microambiente que tiene componentes especiales en la matriz extracelular idóneos para la modulación de estas células madre. (12) También hay que destacar la presencia de estas células en la capa basal de la córnea periférica, donde tienen un papel fundamental en la proliferación y diferenciación del epitelio corneal. Actualmente la localización de las células madre limbares dentro del epitelio corneal se basa fundamentalmente en los siguientes indicadores: - Ausencia de marcadores propios del epitelio corneal diferenciado. - Células que están dentro del ciclo lento del epitelio, las cuales tienen gran capacidad proliferativa de cultivo. - Presencia de marcadores característicos de células madre, como p63 y ABCG2. (11)  pág 9 Vélez E. Conceptos actuales sobre células madre en la conjuntiva En otro estudio, gracias al gel de fibrina se ha demostrado que las células madre mesenquimales de la conjuntiva se pueden diferenciar en células fotorreceptoras que expresan rodopsina, PKC, CRX, recoverin, peripherin, nestin y RPE65,marcadores son propios de células de la retina. Por tanto, los hallazgos han mostrado que el cultivo de células madre conjuntivales humanas incluidas en el gel de fibrina puede ser una estrategia para mejorar el número de células progenitoras fotorreceptoras para la reparación y regeneración de patologías retinianas, cómo podría ser el daño de fotorreceptores. (22)  pág 16 Vélez E. Conceptos actuales sobre células madre en la conjuntiva 5. DISCUSIÓN Con la realización de esta revisión bibliográfica se ha querido hacer una recopilación de la información de las células madre de la superficie ocular y especialmente en la conjuntiva. Las células madre son uno de los campos de la biología más estudiado en la actualidad por sus muchas características y aplicaciones en todos los tejidos del organismo en los que se encuentra. Actualmente las células madre más importantes de la superficie ocular son las células madre límbicas, ya que todos los estudios se han centrado en conocer su morfología, funcionalidad y todas sus aplicaciones clínicas que las abordan. Sin embargo, se han encontrado otro tipo de células madre: las conjuntivales, halladas en el epitelio y en el estroma. A día de hoy, sus estudios son limitados y la información aparte de estar muy dispersa, tampoco es muy clara, pero se puede intuir que su implicación en el organismo puede llegar a ser muy relevante. 6. CONCLUSIONES ❏En comparación con todos los estudios que existen sobre las células del limbo, la conjuntiva no está tan estudiada; pero en los últimos años se están haciendo muchos avances. ❏El epitelio limbar y conjuntival están implicados en el mantenimiento adecuado de la superficie ocular, pero también ambos epitelios son susceptibles a muchas enfermedades, lo que puede desencadenarse en una incapacidad visual significativa y dolor en la superficie ocular. ❏La localización de las células madre en el epitelio de la conjuntiva, coincide con diferentes estructuras anatómicas donde se dividen células madre, estando estas células en un nicho en el interior del tejido que proporcione protección. ❏Los estudios indican que de los dos tipos de células que se encuentran en la conjuntiva, las células del estroma son las que mayor productividad tienen para diferenciarse en otras células y tratar patologías.  pág 17 Vélez E. Conceptos actuales sobre células madre en la conjuntiva 7. 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