Regeneración muscular por inyección local de células mesenquimales humanas esferoides 3D (AT-hMSCs-3D) en un modelo murino de lesión muscular severa

Abstract

El músculo se caracteriza por tener una robusta capacidad regenerativa frente a lesiones menores, pero dependiendo del tipo, gravedad y cantidad de tejido afectado, la recuperación podría ser incompleta y no recobrar la funcionalidad original. Las terapias actuales no garantizan una completa recuperación. Lo que supone un reto para el desarrollo de nuevos tratamientos que permitan recuperar la musculatura lesionada de forma expedita, resultando en un tejido de calidad y funcional La investigación biomédica trabaja en el desarrollo de tecnologías que apuntan a la recuperación del tejido dañado a nivel funcional, estructural y estético. Siendo el principal enfoque la terapia con células madre mesenquimales (MSCs) como coadyuvantes para la reparación tisular. El desarrollo de nuevas formas de cultivo de MSCs en conformación esferoidal (3D) ha tomado gran atractivo como herramienta para potenciar sus características inmunomoduladoras, proangiogénicas y capacidad de diferenciación, entre otras. Por tanto, se plantea que la inyección local de esferoides de células madre mesenquimales provenientes de tejido adiposo humano (AT-hMSCs-3D) favorecerían la regeneración muscular en un modelo murino de lesión muscular severa. En este trabajo se caracterizó un modelo de daño muscular por congelación para probar el potencial regenerativo de una nueva formulación de esferoides de MSCs de tejido adiposo humano (AT-hMSCs-3D). Para lo anterior se estandarizaron las formas de medición y análisis histológicos para determinar la magnitud y progresión de la lesión. Y se realizó un estudio a nivel celular y molecular sobre el potencial miogénico de las AT-hMSCs-3D tanto in vitro como en cocultivo con células musculares. Nuestros resultados arrojan que luego de un daño severo por congelación, el músculo lesionado se recupera casi por completo a los 21 días post lesión, presentando importantes zonas de necrosis y fibrosis que van disminuyendo con el tiempo, para dar paso a un tejido muscular de reparación. Se observó que la inyección de las AT-hMSCs-3D logra inducir una leve mejoría en la velocidad de recuperación de las zonas dañadas en el modelo de lesión por congelación, medidas a los 14 días post lesión. Finalmente, pese a que las AT-hMSCs-3D tienen potencial miogénico cuando son estimuladas con medios adecuados in vitro, no se pudo observar integración alguna de las células AT-hMSCs-3D a estructuras musculares tanto en los ensayos in vivo como en cocultivo in vitro. Por lo que, las mejorías observadas en la progresión de la reparación luego de la lesión dejan suponer un mecanismo más relacionado con el efecto de moléculas secretadas por las AT-hMSCs-3D

Skeletal muscle is characterized by a robust regenerative potential when exposed to minor injuries although the grade of functional recovery depends on the type, severity and amount of affected tissue. At present, full recovery cannot be guaranteed with standard therapies. In that way, novel treatments have the purpose of accelerating muscle regeneration and producing a higher quality and functional muscle tissue. Biomedical research follows that goal through technologies meant to recover tissues at functional, structural and esthetic level. The most used approach is mesenchymal stem cells (MSCs) therapy as a coadjuvant of regenerating tissue. The development of new strategies of MSCs culture on a spheroidal shape (3D) has emerged as an attractive tool to potentiate immunomodulator, proangiogenic and differenciation capacities of MSCs. We hypothesize that local injection of MSCs cultured in tridimensional-shape spheroids obtained from human adipose tissue (AT-hMSCs-3Ds) improve muscle regeneration in a murine model of severe injury. In this work, a model of severe muscle cryoinjury was characterized in order to assess the regenerative potential of a new spheroidal culture formulation of AT-hMSCs. For this purpose, the measures and histologic analysis were standarized to determine the magnitude and progression of injury. Also, we studied the myogenic potential of AT-hMSCs-3Ds in vitro and co-cultured with muscle cells conditions at the cellular and molecular level. Our results show that at 21 days after severe muscle injury by freezing, the muscle seemed to be almost fully recovered, exhibiting major zones of necrosis and fibrosis that were decreasing over time, giving rise to a muscle tissue in repair. The injection of AT-hMSCs-3Ds produced a mild improvement in regeneration time of damage zones measured at 14 days post-injury. Although the AT-hMSCs-3Ds have myogenic potential when stimulated properly in vitro, we did not observe integration of these cells in either, damaged tissue in vivo or co-culture with muscle cells in vitro conditions. Thus, the likely mechanism whereby AT-hMSCs-3Ds produce an improvement in regenerating tissue can be associated with the trophic factors released by them