cellule staminali · medicina rigenerativa · 05 lug 2023

Cellule staminali mesenchimali: la guarigione delle ferite

di Alberto Regis

cellule staminali mesenchimali GUARIGIONE FERITE

Come le cellule staminali mesenchimali possono promuovere la guarigione delle ferite

Scopri come le cellule staminali mesenchimali possono favorire la rigenerazione dei tessuti e accelerare il processo di guarigione nelle ferite.

Cosa sono le cellule staminali mesenchimali?

Le cellule staminali mesenchimali (CSM) sono un tipo di cellule staminali adulte che possono essere trovate in alcuni tessuti del corpo.

Sono chiamate "mesenchimali" perché sono in grado di differenziarsi in cellule che compongono il tessuto mesenchimale, ossia quello che comprende tessuti connettivi come ossa, muscoli, tendini, cartilagine e tessuto adiposo.

Col termine mesenchima si definisce il tessuto connettivo embrionale che ha origine dal distacco delle cellule dal foglietto embrionale mediano (mesoderma).

Quali sono le fonti delle cellule staminali mesenchimali?

Le CSM possono essere isolate da vari tessuti del corpo umano e animale: quelle adipose potrebbero essere una fonte promettente, in quanto sono presenti in tutto il corpo.

Tuttavia, le CSM di origine fetale, come il cordone ombelicale e la placenta, sono una eccellente fonte per la raccolta ad uso terapeutico, essendo oltretutto scartate dopo il parto. Così come il sangue mestruale e le cellule staminali endometriali

Tuttavia, le considerazioni etiche e legislative pongo ampi e insuperabili limiti all'utilizzo delle cellule staminali umane e, conseguentemente, invitano all'utilizzo di quello animale ad elevatissima compatibilità biologica.

Le cellule staminali mesenchimali e la guarigione delle ferite

La guarigione delle ferite è un processo complesso che coinvolge una serie di meccanismi biologici per ripristinare l'integrità dei tessuti danneggiati.

Negli ultimi anni, le cellule staminali mesenchimali hanno attirato l'attenzione come potenziali agenti terapeutici per accelerare e migliorare il processo di guarigione delle ferite.

Le CSM sono cellule pluripotenti che possono differenziarsi in diversi tipi di cellule, comprese quelle che compongono i tessuti connettivi come pelle, muscoli e ossa, diventando fondamentali in un potenziale impatto nella pratica clinica.

Le applicazioni cliniche: lo Studio del percorso di differenziazione e della modulazione immunitaria

Una volta individuata una fonte di CSM, la sfida è determinare in che modo possa essere utilizzata nelle applicazioni cliniche.

I fattori che influenzano la differenziazione in cellule specializzate sono di particolare importanza per garantire che la fonte sia sicura per l'uso terapeutico.

La modulazione immunitaria è un'altra questione importante nell'utilizzo di CSM.

Poiché il meccanismo profondo non è ancora chiaro, vale la pena specificare i ruoli delle molecole nella risposta immunitaria per sapere se possono dettare quanto un innesto ha successo o meno. (1)

Qual è il ruolo delle CSM nella guarigione delle ferite?

Uno dei principali modi in cui le CSM promuovono la guarigione delle ferite è attraverso la secrezione di fattori di crescita e citochine.

Queste molecole possono modulare la risposta infiammatoria e promuovere la proliferazione e la differenziazione cellulare, facilitando la formazione di nuovi tessuti e la rigenerazione dei vasi sanguigni.

Inoltre, le CSM possono anche stimolare la migrazione e la proliferazione delle cellule endoteliali, che sono essenziali per la formazione di nuovi vasi sanguigni e la vascularizzazione del tessuto danneggiato.

Sono inoltre in grado di modificare l'ambiente circostante favorendo il reclutamento di altre cellule coinvolte nel processo di guarigione delle ferite. Ad esempio, possono attirare cellule del sistema immunitario, come i macrofagi, che svolgono un ruolo cruciale nella rimozione dei detriti cellulari e nella promozione della guarigione.

Le CSM possono influenzare le cellule epiteliali e i fibroblasti, stimolando la produzione di matrice extracellulare e accelerando la formazione di tessuto di granulazione.

Uso di cellule staminali mesenchimali per la riparazione cutanea

Le cellule staminali mesenchimali sono una popolazione eterogenea di cellule simili ai fibroblasti, che sono presenti in diverse posizioni, tra cui midollo osseo, tessuto adiposo, tessuti extra-fetali, gengiva e derma.

Attualmente, diversi studi e studi clinici evidenziano l'uso delle CSM nella riparazione cutanea sottolineano che i loro effetti sono essenzialmente dovuti ai numerosi fattori che rilasciano.

Le CSM sono utilizzate anche nello sviluppo di sostituti della pelle, promuovendo un'adeguata crescita e differenziazione dell'epidermide.

Quali sono le fasi della guarigione delle ferite?

Le fasi di guarigione delle ferite includono:

una fase vascolare e infiammatoria durante la quale si osservano la riparazione vascolare, la formazione di coaguli di fibrina e l'invasione di cellule infiammatorie nella ferita con rilascio di citochine pro-infiammatorie e fattori di crescita;
una fase proliferativa caratterizzata dalla formazione del tessuto di granulazione e dalla riepitelizzazione;
una fase di rimodellamento durante la quale la matrice extracellulare viene riorganizzata con la contrazione della ferita seguita dalla morte apoptotica delle cellule infiammatorie, vascolari e fibroblastiche. (3)

L’ingegneria tissutale e medicina rigenerativa con cellule staminali mesenchimali

La guarigione delle ferite della pelle è un processo complesso che coinvolge molti tipi e processi di cellule, come la proliferazione delle cellule epidermiche, fibroblastiche ed endoteliali, la migrazione cellulare, la sintesi della matrice extracellulare e la contrazione della ferita

Gli approcci di ingegneria tissutale, ossia la combinazione di cellule staminali con una matrice basata su biomateriali, hanno guadagnato sempre più attenzione per la guarigione delle ferite cutanee nel corso degli anni.

Tuttavia, esistono molti ostacoli, in particolare come introdurre spunti adeguati per indurre la rigenerazione della pelle evitando le cicatrici.

Le cellule staminali mesenchimali sono state segnalate come attori attraenti nel miglioramento della guarigione delle ferite e partecipano attivamente a diverse fasi della guarigione. (4)

Al fine di ottenere una corretta riparazione delle ferite mediante l'ingegneria tissutale rigenerativa utilizzando cellule staminali mesenchimali, è importante comprendere la risposta delle cellule nella matrice dell'impalcatura allo stress meccanico.

La risposta delle CSM del midollo osseo sul processo di guarigione

In uno studio del 2009, cellule staminali mesenchimali prelevate dal midollo osseo sono state coltivate su una matrice di impalcatura di collagene-glicosaminoglicano (GAG) di tipo I per una settimana in condizioni di carico di allungamento ciclico.

È stata preparata la matrice porosa dell'impalcatura del collagene-GAG per la riparazione delle ferite cutanee, le CSM raccolte sono state seminate sull'impalcatura e coltivate in tre tipi di condizioni di carico di stretching ciclico (0%: controllo, 5% di ceppo, 15% di ceppo).

Dopo 7 giorni di incubazione, le MSC sono state valutate istologicamente e immunoistochimicamente per quanto riguarda la proliferazione e la differenziazione.

Le MSC coltivate nel gruppo ad alto ceppo (15% di ceppo) hanno mostrato un'espressione attiva della muscolo alfa-liscio e una scarsa differenziazione in cellule positive al collagene di tipo I, mentre una maggiore differenziazione in cellule positive al collagene di tipo I e una mancanza di espressione alfa-SMA è stata mostrata nel gruppo di stress inferiore.

Questi risultati suggeriscono che lo stress meccanico può influenzare la proliferazione e la differenziazione delle cellule staminali, e successivamente il processo di guarigione delle ferite, attraverso le interazioni di attaccamento tra le cellule staminali e la matrice dell'impalcatura. (5)

La differenza tra le CSM del tessuto amnionale, del midollo osseo e del tessuto adiposo sui fibroblasti dermici alle ferite

In uno studio del 2013, trapiantando un numero uguale di CSM di derivazione amnionale (hAMSC), del midollo osseo (hBMSC) e del tessuto adiposo (hADSC), in un modello murino di ferite cutanee, i risultati hanno suggerito che un'iniezione di hADSC ha l'effetto più pronunciato sulla chiusura della ferita.

La valutazione istologica ha mostrato una maggiore riepitelizzazione nel gruppo hADSC rispetto ai gruppi hBMSC e hAMSC. Anche se c'è stato un leggero miglioramento nella guarigione delle ferite nei gruppi hAMSC e hBMSC, le differenze tra i gruppi erano statisticamente insignificanti. (6)

Gli hDF cocoltivati con hADSC per 48 ore hanno aumentato significativamente la loro espressione mRNA del fattore di crescita endoteliale vascolare delle citochine, del fattore di crescita dei fibroblasti di base, del fattore di crescita dei cheratinociti e del fattore di crescita trasformanti-β e hanno aumentato i livelli di m Collettivamente: questi dati suggeriscono che gli hADSC sono una potenziale fonte di CSM per la guarigione terapeutica nelle ferite cutanee in termini di efficacia, accessibilità e disponibilità.

Perchè utilizzare le CSM nella rigenerazione delle ferite?

Le cellule staminali mesenchimali hanno la capacità di auto-rinnovamento e di differenziarsi in una varietà di cellule e tessuti. Possono lasciare la loro nicchia per migrare verso tessuti remoti e svolgere un ruolo fondamentale nella riparazione delle ferite e nella rigenerazione dei tessuti.

A causa della loro multipotenza, facile isolamento e coltura, potenziale altamente espansivo e proprietà di immunosoppressione, queste cellule possono essere uno strumento terapeutico attraente per la medicina rigenerativa e l'ingegneria dei tessuti. (7)

Prospettive future e sfide

Nonostante i risultati promettenti finora ottenuti, ci sono ancora molte sfide da affrontare nell'utilizzo delle CSM per la guarigione delle ferite, tra cui:

la scelta della fonte,
il metodo di somministrazione ottimale

Sono necessari ulteriori studi per comprendere appieno i meccanismi molecolari coinvolti nell'azione delle CSM e per identificare i pazienti che potrebbero beneficiare maggiormente di questo tipo di terapia.

Tuttavia, le Cellule Staminali Mesechimali rappresentano un’importantissima opzione terapeutica per la guarigione delle ferite.

La loro capacità di modulare la risposta infiammatoria, stimolare la formazione di tessuti e migliorare la vascularizzazione offre molteplici opportunità per migliorare i risultati clinici nella gestione delle ferite.

Conclusioni

Le cellule staminali mesenchimali svolgono un ruolo determinante nella guarigione delle ferite attraverso meccanismi che vanno oltre la semplice differenziazione cellulare.

La loro capacità di secrezione di fattori di crescita e citochine, la modulazione dell'ambiente circostante e il reclutamento di altre cellule le rendono promettenti agenti terapeutici per accelerare e migliorare il processo di guarigione delle ferite.

Nonostante le sfide ancora presenti, gli studi clinici finora condotti supportano l'efficacia delle CSM nella guarigione delle ferite, offrendo risultati positivi.

Con ulteriori ricerche e sviluppi nel campo, le CSM potrebbero diventare una parte sempre più importante dell'arsenale terapeutico per promuovere la guarigione delle ferite e migliorare la qualità della vita dei pazienti affetti da lesioni cutanee.

Dati i limiti imposti nel campo etico per l'utilizzo di staminali mesechimali umane, NOAcademy ha selezionato un trattamento MSC completamente naturale di origine animale per la soluzione delle ferite.

Riferimenti:

Dah-Ching Ding 1,Woei-Cherng Shyu,Shinn-Zong Lin "Mesenchymal Stem Cells". ell Transplantation. 2011, https://journals.sagepub.com/doi/10.3727/096368910X .
Ojeh NO, Navsaria HA. An in vitro skin model to study the effect of mesenchymal stem cells in wound healing and epidermal regeneration. J Biomed Mater Res A. 2014 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jbm.a.34950 .
Laverdet B, Micallef L, Lebreton C, Mollard J, Lataillade JJ, Coulomb B, Desmoulière A. Use of mesenchymal stem cells for cutaneous repair and skin substitute elaboration. Pathol Biol (Paris). 2014 https://doi.org/10.1016/j.patbio.2014.01.002 .
Li Z, Wang H, Yang B, Sun Y, Huo R. Three-dimensional graphene foams loaded with bone marrow derived mesenchymal stem cells promote skin wound healing with reduced scarring. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2015 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0928493115302484?via%3Dihub .
Kobayashi M, Spector M. In vitro response of the bone marrow-derived mesenchymal stem cells seeded in a type-I collagen-glycosaminoglycan scaffold for skin wound repair under the mechanical loading condition. Mol Cell Biomech. 2009 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19899445/ .
Liu X, Wang Z, Wang R, Zhao F, Shi P, Jiang Y, Pang X. Direct comparison of the potency of human mesenchymal stem cells derived from amnion tissue, bone marrow and adipose tissue at inducing dermal fibroblast responses to cutaneous wounds. Int J Mol Med. 2013 https://www.spandidos-publications.com/10.3892/ijmm.2012.1199 .
Fu X, Li H. Mesenchymal stem cells and skin wound repair and regeneration: possibilities and questions. Cell Tissue Res. 2009 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19034523/ .