Efecto de progesterona y estradiol sobre la expresión de marcadores de implantación y propiedades de células madre endometriales obtenidas desde fluido menstrual

Abstract

Las células madre mesenquimales (MSC) son un grupo heterogéneo de células multipotentes que han adquirido gran importancia en el último tiempo debido a su potencial aplicación en el desarrollo de terapias celulares. La principal limitante para estos tratamientos ha resultado ser la dificultad para el aislamiento de un número suficiente de células para los procedimientos propuestos. Recientemente, se ha identificado una población de estas células en el fluido menstrual, lo que permitiría superar esta dificultad. Las células madre aisladas desde fluido menstrual (MenSC) son una población de MSC cuyo aislamiento poco invasivo y regularidad de obtención las ubican en una posición ideal para el desarrollo de terapias celulares. Entre las características más destacadas de este tipo celular se encuentran una alta tasa proliferativa, una alta estabilidad cariotípica y buenas propiedades pro-angiogénicas y migratorias. Sin embargo, aún se desconocen gran parte de las propiedades y funciones de las MenSC, especialmente las relacionadas al nicho en donde se encuentran. Con respecto a este nicho, es posible hipotetisar que uno de los procesos en el cual las MenSC podrían tener un rol regulatorio correspondería a la implantación embrionaria, que a su vez está regulada por los cambios hormonales del ciclo menstrual que generan un endometrio receptivo, capaz de interactuar con el embrión y permitir la implantación. Por lo tanto, se investigaron los efectos de los cambios hormonales del ciclo menstrual sobre las MenSC aisladas de pacientes sanas, con el fin de evaluar cambios fenotípicos, especialmente los referidos (directa o indirectamente) al proceso de la implantación embrionaria. Para esto se cultivaron MenSC en condiciones que imitan el contexto hormonal que ocurre durante el ciclo menstrual, es decir, las concentraciones de Estrógeno y Progesterona tanto de la ovulación como del periodo de máxima 2 receptividad uterina, conocido como “ventana de implantación”. Los primeros genes analizados fueron aquellos que han sido reportados repetidamente como importantes para la ventana de implantación, tal es el caso del factor inhibidor de leucemia (LIF), Factor de Crecimiento Vascular Endotelial A (VEGFa), Factor de Crecimiento Transformante beta 1 (TGF-β), y Homeobox A-10 (HOXA-10). De los cuatro marcadores investigados solo LIF presentó diferencias significativas respecto al control al tratar a las MenSC con las concentraciones de Progesterona y Estradiol que imitan la ovulación y la ventana de implantación. Las segundas características evaluadas, fueron las propiedades pro-migratorias y pro-angiogénicas de las MenSC en respuesta a las hormonas del ciclo menstrual. Las MenSC estimuladas con las diferentes concentraciones de hormonas no presentaron diferencias significativas en su capacidad migratoria independientemente del tratamiento realizado. Por el contrario, tanto la capacidad de las MenSC de inducir la generación túbulos en células endoteliales de cordón umbilical, como la expresión de los marcadores pro-angiogénicos Endoglina (CD105) y Factor de Crecimiento de Fibroblastos 2 (FGF-2) presentaron diferencias significativas respecto al control al tratar a las MenSC con las concentraciones de Progesterona y Estradiol que se suceden desde la ovulación hasta la ventana de receptividad del ciclo menstrual. Estos resultados apoyan la posibilidad de que las MenSC podrían estar participando en procesos relevantes para la implantación del embrión como son los procesos de angiogenesis. Este conocimiento podría ser importante para entender de mejor manera el rol de las MenSC en la regulación del proceso fisiológico de la implantación, como su participación en los procesos fisiopatológicos relacionados con ella, abriendo la puerta a potenciales usos como marcadores de enfermedades relacionadas a la implantación o a la generación de terapias celulares basadas en sus propiedades.

Mesenchymal stem cells (MSCs) are a heterogeneous group of multipotent cells that have acquired great importance in recent years due to their potential application in the development of cellular therapies. The main limitation for these treatments has been the difficulty in isolating enough cells for the proposed procedures. Recently, a population of these cells has been identified in the menstrual fluid, which would allow to overcome this difficulty. Stem cells isolated from menstrual fluid (MenSC) are a population of MSCs whose minimally invasive isolation and regularity of collection place them in an ideal position for the development of cellular therapies. Among the most outstanding features of this cell type are a high proliferative rate, high karyotype stability and good proangiogenic and migratory properties. However, much of the properties and functions of the MenSC, especially those related to the niche in which they are found, are still unknown. Regarding this niche, it is possible to hypothesize that one of the processes in which the MenSC could have a regulatory role would correspond to the embryonic implantation, which in turn is regulated by the hormonal changes of the menstrual cycle that generate a receptive endometrium, capable of interacting with the embryo and allowing implantation. Hence, the effects of the hormonal changes of the menstrual cycle on the MenSC isolated from healthy patients were investigated to evaluate for phenotypic changes, especially those referred (directly or indirectly) to the process of embryo implantation. For this, MenSC were cultured in conditions that mimic the hormonal context that occurs during the menstrual cycle, i.e. the estrogen and progesterone concentrations of both the ovulation and the period of maximum uterine receptivity, known as the "implantation window". The first genes analyzed were those that have been repeatedly reported as important for the implantation window, such as Leukemia 4 Inhibitory Factor (LIF), Vascular Endothelial Growth Factor A (VEGFa), Transforming Growth Factor beta 1 (TGF -β) and Homeobox A-10 (HOXA-10). Of the four markers investigated, only LIF showed significant differences compared to the control when treating the MenSC with the concentrations of Progesterone and Estradiol that mimic the ovulation and the implantation window. The following characteristics evaluated were the pro-migratory and pro-angiogenic properties of MenSC in response to menstrual cycle hormones. MenSC stimulated with the different concentrations of hormones did not present significant differences in their migratory capacity regardless of the treatment performed. In contrast, both the ability of MenSC to induce tubule generation in umbilical cord endothelial cells (HUVEC) and the expression of the pro-angiogenic markers Endoglin (CD105) and Fibroblast Growth Factor 2 (FGF-2) showed significant differences in respect of the control when treating the MenSC with the concentrations of Progesterone and Estradiol that transpire since the ovulation to the window of receptivity of the menstrual cycle. These results support the possibility that the MenSC could be involved in processes relevant to the implantation of the embryo such as the process of angiogenesis. This knowledge could be important to better understand the role of the MenSC in the regulation of the physiological process of implantation, as well as its participation in the pathophysiological processes related to it, opening the door to potential uses as markers of diseases related to implantation or the generation of cellular therapies based on their properties.