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La curación de heridas diabéticas con la ayuda de células madre adultas / combinación de medicamentos para el glaucoma en ratones

La curación de heridas diabéticas con la ayuda de células madre adultas / combinación de medicamentos para el glaucoma en ratones

Andamios de bioingeniería MSC Timolol

Un andamio de bioingeniería que contiene MSC humanas alogénicas precondicionadas con hipoxia combinadas con un antagonista beta-adrenérgico, timolol, para tratar heridas diabéticas en ratones. El tratamiento optimizado mejoró la reepitelización en un 65,6% con los efectos beneficiosos de disminuir la inflamación y promover la angiogénesis. Este estudio proporciona evidencia preclínica que respalda la traducción de este tratamiento basado en MSC como terapia para pacientes con heridas crónicas. Crédito: AlphaMed Press

Un nuevo estudio publicado hoy en CÉLULAS MADRE Medicina Traslacional promete un gran avance en la curación de las úlceras crónicas del pie como resultado de la diabetes. El estudio, realizado por investigadores de la Universidad de California, Davis, es el primero en demostrar cómo un andamio bioingeniería compuesto de células madre mesenquimatosas humanas (CMM) combinado con timolol, un medicamento comúnmente utilizado para tratar el glaucoma, mejoró la curación y disminuyó la inflamación en las heridas de ratones diabéticos hasta en un 75 por ciento sobre los grupos de control.

Las úlceras crónicas del pie son algunas de las complicaciones más peligrosas y comunes de la diabetes, y afectan hasta a una cuarta parte de los 25 millones de personas que viven con diabetes solo en los Estados Unidos, según la Asociación Americana de Diabetes. La asociación también predice que el 30 por ciento de estos casos eventualmente conducirán a la amputación. Aún más alarmante es la tasa proyectada de mortalidad a cinco años de quienes se someten a una amputación: 48 por ciento, una estadística a la par con el cáncer de colon.

"NOS. Los gastos de atención médica para las úlceras del pie con diabetes (UDF) superan los $ 43 mil millones al año. Sin embargo, estos gastos para un buen nivel de atención, que incluye cosas como seguir una dieta estricta, descargar la presión del pie para permitir que las heridas sanen, antibióticos o cirugía, dan como resultado la curación en solo el 30 por ciento de los pacientes ", dijo Roslyn Rivkah Isseroff, MD, profesor de dermatología en UC Davis, jefe del Servicio de Dermatología VA Northern California Healthcare System y jefe de la clínica de curación de heridas. "Tratar a estos pacientes e intentar que sanen es lo que me impulsó a trabajar en este problema". Ella dirigió el estudio junto con Jan Nolta, Ph.D., quien dirige el Programa de Células Madre en la Escuela de Medicina de UC Davis y su Instituto de Curaciones Regenerativas.

"Esta tasa de curación bastante triste ha provocado una investigación vigorosa para alternativas terapéuticas", dijo el Dr. Nolta. “La Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) ya aprobó varias terapias celulares para tratar la DFU, pero las tasas de curación muestran solo una mejora modesta en comparación con el estándar de atención de la DFU. Sin embargo, ninguno de estos productos está compuesto principalmente por MSC. Las terapias basadas en MSC pueden ofrecer ventajas sobre las terapias celulares actualmente disponibles al regular la respuesta inmune e inflamatoria anormal típica de la DFU ".

Estudios previos realizados por el equipo de UC Davis mostraron que el 85 por ciento de las MSC aplicadas a andamios se localizan en el lado de la siembra y son retenidas y viables en cultivo durante 15 días. Su trabajo también demostró que el tratamiento previo de la hipoxia, es decir, privar a las MSC de oxígeno, aumentó su supervivencia y mejoró la retención celular en el sitio de la herida. "El preacondicionamiento hipóxico disminuye el consumo de glucosa por las células, lo que resulta en una supervivencia más prolongada en un ambiente deficiente en nutrientes", explicó el Dr. Nolta.

La idea detrás de agregar timolol a este último estudio surgió de otro estudio realizado por investigadores de UC Davis en el que mostraron cómo el tejido de la herida genera una hormona del estrés llamada catecolamina y que la catecolamina perjudica la curación. (La catecolamina juega un papel importante en la respuesta del cuerpo al estrés al elevar la presión arterial y los niveles de glucosa en la sangre.) Se sabe que el timolol revierte los efectos negativos de la catecolamina y, por lo tanto, mejora la curación.

Para llevar a cabo su último estudio, el equipo de investigación sembró MSC, recolectadas de la médula ósea de donantes humanos sanos, en andamios de matriz circular. Se probaron varias concentraciones de MSC en un esfuerzo por determinar la dosis óptima de MSC. A continuación, los andamios se incubaron en timolol al 1 por ciento de oxígeno (hipoxia) en el medio de cultivo MSC.

Los andamios se aplicaron luego a las heridas de un grupo de ratones diabéticos. Se crearon dos pequeñas heridas circulares una frente a la otra a lo largo de la columna vertebral del animal y se entablillaron individualmente para evitar que la piel se contrajera mientras se curaba. Luego se insertó un andamio tratado con MSC con el lado de la célula hacia abajo en la herida. El grupo de control de ratones fueron tratados con un andamio de matriz solamente (sin MSC o timolol). La idea era ver cuán efectivas eran las propias células de los animales en la reconstrucción del tejido dañado en comparación con las heridas tratadas con matriz MSC y timolol.

Además, varias de las heridas tratadas con matriz de MSC recibieron una aplicación diaria de timolol (se probaron diferentes dosis) para medir cómo el fármaco afectó el proceso de curación.

Siete días después se analizaron los resultados. Los investigadores descubrieron que todos los andamios de matriz que usan la combinación de MSC con hipocondicionamiento y preacondicionamiento de timolol mostraron una epitelización de la herida significativamente mejorada (es decir, reparación de tejidos), en más del 70 por ciento, en relación con el grupo de matriz sola. Las aplicaciones adicionales de timolol aplicadas a la combinación matriz / MSC también aumentaron la reepitelización, en casi un 75 por ciento en comparación con los controles no tratados con timolol.

"En general, la combinación de MSC y timolol mejoró con éxito la cicatrización de heridas y redujo la respuesta inflamatoria en los ratones", dijo el Dr. Nolta. "Esto sugiere que este enfoque único podría proporcionar respuestas curativas superiores en humanos con heridas diabéticas".

"Para este trabajo, los científicos combinaron células madre adultas con un medicamento reutilizado que mejora la curación para crear un andamio bioingeniería novedoso que algún día podría conducir a un nuevo tratamiento para las úlceras diabéticas crónicas", dijo Anthony Atala, M.D., editor en jefe de CÉLULAS MADRE Medicina Traslacional y director del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa. "Los resultados de este estudio son prometedores y ofrecen una terapia no solo para las úlceras diabéticas, sino también para otros tipos de heridas".

Referencia: “El producto combinado de matriz dérmica, células madre mesenquimales humanas y timolol promueve la curación de heridas diabéticas en ratones” por Hsin ‐ ya Yang, Fernando Fierro, Michelle So, Daniel J. Yoon, Alan Vu Nguyen, Anthony Gallegos, Michelle D. Bagood, Tomas Rojo ‐ Castro, Alan Alex, Heather Stewart, Marianne Chigbrow, Mohan R. Dasu, Thomas R. Peavy, Athena M. Soulika, Jan A. Nolta y R. Rivkah Isseroff, 28 de julio de 2020, CÉLULAS MADRE Medicina Traslacional.DOI: 10.1002 / sctm.19-0380