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Introducción
El tejido adiposo, más que un soporte de órganos, es un tejido complejo y dinámico que involucra diversos procesos fisiológicos y patológicos. En los lipoaspirados existen células madre, con capacidad autorrenovadora y multipotencial, especialmente células madre mesenquimales (CMM), que mediante digestión enzimática y centrifugado liberan una población heterogénea de células que constituyen la fracción vascular estromal (VSF, del inglés stromal vascular fraction). La VSF puede usarse directamente con fines terapéuticos o seleccionar de ella las células madre derivadas del tejido adiposo (ASC, del inglés Adipose-Derived Stem Cells), para cultivarlas y potenciarlas.1
En 1893, Gustav Neuber reportó el primer injerto de tejido adiposo desde el brazo a la región periorbitaria para corregir una secuela de osteomielitis. En 1895, Viktor Czerny, luego de una mastectomía parcial, realizó transferencia de un lipoma a la mama para restablecer la simetría del órgano femenino. Erich Lexer, en igual período, describió el injerto graso en bloque con dermis y enunció sus aplicaciones clínicas en la corrección de deformidades de contorno facial, la microsomía hemifacial, la microgenia, la asimetría mamaria, la rigidez postraumática de la mano y la enfermedad de Dupuytren.1,2
En los años 50 del siglo XX, Lyndon Peer investigó el comportamiento al año del injerto graso; y demostró que cerca del 50 % de las células adiposas se rompen, mueren y se reemplazan por tejido fibroso. Además, evidenció que la nueva circulación sanguínea se establece al cuarto día y que, de no ocurrir, el injerto muere. En la década del ochenta, Pierre Founier e Yves-Gerard Illouz, introdujeron la liposucción, un nuevo procedimiento para remover grasa del abdomen y muslos, técnica que tuvo gran éxito y que permitió explorar nuevamente la reintroducción de la grasa aspirada.1,2
En década del noventa, Sydney Coleman sistematizó la lipoinyección e hizo énfasis en cómo cosechar la grasa a baja presión negativa para disminuir el trauma con cánula roma conectada a una jeringa. Coleman purificó la grasa mediante la centrifugación para separar la capa oleosa de los componentes adiposos y la introdujo en túneles con contacto estrecho de un tejido receptor bien vascularizado.1,2
En el año 2001, investigadores de Pittsburgh coordinados por Bill Futrell, demostraron que el tejido adiposo es una fuente importante de CMM adultas que se denominan ASC, con capacidad de diferenciarse en múltiples tejidos, y las identificaron en la VSF. En 2007, Gino Rigotti y otros publicaron casos de tejidos irradiados tratados con injerto graso y atribuyeron la propiedad regenerativa a las ASC.1,2
La medicina regenerativa es un campo interdisciplinario que comprende estrategias que contribuyen a potenciar los procesos mediante los cuales los tejidos y órganos, después de sufrir un daño, son capaces de renovarse y restituir su integridad. Su objetivo principal es lograr la reposición, protección o regeneración para restaurar la pérdida de función. El término regeneración se refiere en este caso a la capacidad que tiene el organismo de tratarse y curarse a sí mismo.3
Dentro de las investigaciones en medicina regenerativa se han involucrado tres grandes componentes: las células madre, los factores de crecimiento encargados de estimular a las células madre y la matriz extracelular que sirve de soporte para la proliferación de las células madre y generación del tejido.3
La medicina regenerativa ofrece mayor probabilidad de curar aquellas enfermedades que implican órganos de estructura sencilla y en los cuales ocurra el proceso endógeno de reparación. Según Prósper es posible regenerar los huesos, parcialmente el cartílago, la córnea y la piel, porque tienen capacidad autorregeneradora.4,5
El éxito de la investigación biomédica y su potencial para el tratamiento de una gran variedad de enfermedades como las neurodegenerativas, hepáticas, cardiacas, las quemaduras de la piel y otros traumas, requiere un análisis continuo sobre el estado de las investigaciones actuales y lo que se espera en los próximos años. El mayor reto es crear técnicas y métodos que tengan en cuenta la terapia celular de una manera sencilla, fácil y precoz, para tratar enfermedades donde la reparación endógena sea deficiente.
Por tales motivos se decidió llevar a cabo este trabajo con el objetivo de actualizar el alcance de las ASC en terapia regenerativa.
Método
La búsqueda de la información se realizó mediante consulta de las bases de datos Scielo, ScienceDirect, Medline y Pubmed, con diferentes combinaciones de los descriptores en inglés: stem cells, adipose tissue, regenerative medicine, adipocytes, lipoinjection, mesenchymal stem cells, tissue engineering. Se revisaron todos los artículos que se pudieron recuperar, a texto completo, publicados entre 2000 y 2019, y se seleccionaron los 38 de mayor relevancia.
Análisis y síntesis de la información
Características generales del tejido adiposo
El tejido adiposo es de origen mesenquimal especializado y se encuentra ampliamente distribuido en el organismo. Está constituido por tejido adiposo blanco, también llamado unilocular por contener solo una gota central de lípidos, y por tejido adiposo pardo, denominado multilocular, ya que contiene múltiples gotas de lípidos. Ambos presentan una distribución, morfología y funciones diferentes.6
La célula en mayor concentración es el adipocito y el resto del tejido está compuesto por diferentes tipos celulares que constituyen la VSF, una porción de tejido adiposo donde reside una enorme población de células pluripotenciales mesenquimales, con células del tejido conectivo localizadas alrededor del árbol vascular, entre ellas, células madre adultas.7
En el desarrollo del tejido adiposo prima el adipoblasto, célula pluripotencial que da lugar al preadipocito, que se diferencia y madura cumpliendo funciones enzimáticas para la acumulación y movilización de triglicéridos. Tras el nacimiento solo se forman nuevas células adiposas a partir de las mesenquimales indiferenciadas debido a que las células diferenciadas no sufren mitosis en condiciones fisiológicas.6
El tejido adiposo además de ser un almacén de energía, es un órgano endocrino que regula la homeostasis al liberar múltiples hormonas como la leptina y la adiponectina. Las ASC, que se localizan alrededor de los capilares, responden ante la isquemia liberando factor de crecimiento vascular y se diferencian en adipocitos y células endoteliales.8
Tipos de células madre
Las células madre están definidas como poblaciones celulares que tienen la capacidad de autorrenovarse y diferenciarse en uno o más tipos de linajes especializados.9 La Sociedad Latinoamericana de Células Madre (SOLCEMA) define que estas se diferencian en cuanto a su origen en embrionarias, fetales y adultas; y según la potencialidad en totipotentes, pluripotentes, multipotentes o unipotentes.10
Las células madre totipotentes pueden ser embrionarias y extraembrionarias y son capaces de construir un organismo completo y viable. Las células madre pluripotentes son descendientes de células totipotentes y llegan a diferenciarse en casi todas las células, es decir, células derivadas de cualquiera de las tres capas germinales. Las células madre multipotentes tienen la capacidad de diferenciarse, pero solo en una familia de células estrechamente relacionadas. Por su parte las células madre unipotentes producen solo un tipo de célula, el suyo propio, pero tienen la propiedad de la autorenovación.10
Atendiendo a la capacidad de las células de originar tejidos del organismo, las células madres embrionarias se clasifican como pluripotentes y las células madre adultas, que poseen un potencial de diferenciación más restringido, como multipotentes. Aunque las ASC son adultas, tienen la capacidad de diferenciarse en células derivadas de cualquiera de las tres capas embrionarias, por lo que son consideradas pluripotenciales.11,12
Obtención y procesamiento de ASC derivadas del tejido adiposo
La obtención de células madre se realiza mediante lipoaspiración principalmente del área abdominal en la región infraumbilical, flancos, cara interna de brazos y muslos. La pared abdominal es una zona habitual de depósito graso que proporciona el 5 % de ASC frente al 1 % de la zona de la cadera o el muslo.13)
El compartimento profundo del tejido celular del abdomen se elige como zona donante ideal del tejido adiposo para aislar células madre adultas, Por sus características de rápido acceso, acúmulo graso suficiente, versatilidad y fácil manejo de extracción mínimamente invasiva del tejido adiposo, con muy bajo índice de complicaciones y secuelas.14
El procedimiento consiste en realizar liposucción manual con fórmula anestésica de Klein modificada, mediante cánulas romas conectadas a jeringas de aspiración en las que se practica vacío con freno. La disrupción mecánica de los lobulillos de tejido adiposo en el espesor del compartimento profundo permite obtener un lipoaspirado que se trasvasa a tubos de laboratorios, los cuales se centrifugan.15
El centrifugado da origen a tres capas diferenciadas. La superior, compuesta por triglicéridos, ácidos grasos libres y adipocitos rotos que se eliminan mediante capilaridad; la inferior, de anestésico local, solución salina y células hemáticas que se desechan mediante drenaje gravitacional; y la media, que incluye el parénquima de adipocitos más el estroma, donde se alojan las células madre adultas multipotenciales.15)
El aislamiento de las ASC puede hacerse por un método enzimático o mecánico. Cuando el proceso se realiza mecánicamente, los adipocitos se fracturan mediante emulsificación mecánica y filtración, dejando intacta la VSF viable. El producto final que se obtiene de este proceso se describió por Tonnard y se conoce como Nanofat. Se basa en la interrupción mecánica del tejido adiposo a través de conectores luer lock de pequeño diámetro, seguido de filtración.15,16
En el método enzimático la matriz extracelular se digiere con colagenasa, posteriormente se inactiva la enzima y se obtiene un precipitado de alta densidad. Se incluye un tratamiento químico con cloruro de amonio para lisar los restos de hematíes y finalmente se cultivan y expanden las células madre.15,16,17)
Caracterización inmunofenotípica de las células de la VSF
Aún son necesarios estudios para dilucidar la variabilidad de los marcadores que caracterizan las células de la VSF. De forma general las ASC son CD34+ CD45− CD31− CD146−; las células progenitoras hematopoyéticas, CD34+ CD45+ CD206+ CD31− CD146−; las células endoteliales del tejido atiposo, CD34+ CD45− CD31+ CD146+; y los pericitos, CD34− CD45− CD31−CD146+ (Tabla 1).16,17,18,19
Tabla 1 Marcadores para caracterizar las células de la fracción vascular estromal (VSF)
Fuente: artículos de consultados
Estos marcadores pueden presentarse de forma variada en dependencia de la fuente de obtención, los métodos de aislamiento celular y las características del cultivo, porque las células de origen mesenquimal también pueden expresar otras proteínas de superficie como CD44, CD71, Stro-1, fibronectina, vimentina, CD73, entre otras.16
La Sociedad Internacional de Terapia Celular estableció criterios de certeza para identificar las CMM: deben ser adherentes al plástico, en condiciones de cultivo estándar; estar presentes en cantidades abundantes; ser trasplantables en forma autóloga o alogénica y ser aislables con procedimientos mínimamente invasivos. Cuando se mide por citometría de flujo más del 95 % de la población de CMM debe expresar CD73, CD90 y CD105 y debe ser menor del 2 % o carecer de expresión de CD34, CD45, CD11b o CD14, CD19 o CD79α y de clase HLA II.18
Liberación de citocinas por las ASC
Las ASC que se exponen a hipoxia no letal incrementan la secreción de la proteína de unión al factor de crecimiento insulínico (IGFBP, del inglés Insulin-like growth factors-binding protein) tipos 1 y 2, al factor estimulante de crecimiento de colonias de macrófagos (M-CSF, del inglés Macrophage colony-stimulating factor), receptor del M-CSF, al factor de crecimiento vascular endotelial (VEGF, del inglés vascular endothelial growth factor) y al receptor β del factor de crecimiento derivado de las plaquetas (PDGFR-β, del inglés platelet-derived growth factor receptor-β).20
El tejido adiposo aspirado también posee otros factores de crecimiento como el factor básico de crecimiento de fibroblastos (bFGF, del inglés basic fibroblastic growth factor), el factor de crecimiento insulínico tipo I (IGF-1, del inglés Insulin-like growth factor), y el factor de crecimiento derivado de las plaquetas BB (PDGF-BB, del inglés platelet derived groth factor) y VEGF.20
Estos factores tienen diferentes propiedades. El bFGF induce neovascularización y aumenta la supervivencia del tejido adiposo; el VEGF, cuya expresión se incrementa con la hipoxia, aumenta la viabilidad del tejido trasplantado y la angiogénesis; el PDGF-BB, que se induce en el proceso inflamatorio, estimula la proliferación de preadipocitos, aumenta la supervivencia del trasplante y es quimiotáctico.20
Aplicaciones terapéuticas de las células madre derivadas del tejido adiposo
Las ASC pueden utilizarse para enriquecer el lipoinjerto de forma purificada o utilizando como vehículo el propio tejido adiposo. Estas células tienen aplicaciones potenciales en la medicina regenerativa, por lo que se han desarrollado múltiples ensayos clínicos para comprobar su seguridad y eficacia (Tabla 2).1
Tabla 2 Ensayos controlados aleatorizados de terapia con células madre derivadas del tejido adiposo (ASC)
En el Servicio de Cirugía Plástica y Quemados del Hospital Universitario “Vall d’Hebron” de Barcelona, se realizó el tratamiento de las secuelas de quemaduras que afectaban gran superficie de piel con ASC provenientes de los mismos enfermos, las cuales se inyectaron directamente en las cicatrices. Barret y otros, refirieron que en las áreas tratadas disminuyó la actividad hipertrófica de la cicatriz, probablemente debido a que la lipotransferencia aumenta la elasticidad y la ampliabilidad del tejido y mejora la función de las extremidades afectadas.21)
Las ASC que se inyectan crean un microambiente en el tejido que estimula la creación de nuevos vasos, secretan factores de crecimiento y promueven la creación de nuevas estructuras moleculares que regulan la deposición de colágeno y aumentan los elementos elásticos, creando una estructura física más parecida a los tejidos normales. Las células y el tejido implantado aumentan la viabilidad y la calidad de las cicatrices, además crean una nueva estructura dentro de las marcas cutáneas, mejorando la arquitectura de la nueva dermis e incrementando su capacidad funcional, lo cual mejora la calidad de vida de los enfermos.22
Este tratamiento también fue explorado en 2016 por Silva y otros para los queloides y cicatrices hipertróficas con el cual se evidenció reducción de la fibrosis y el dolor, aumento de amplitud del movimiento en áreas de contracción de las cicatrices y aumento de la flexibilidad.23
En el “StemCell” Miami, se aplicó terapia con ASC en pacientes con enfermedad de Dupuytren, enfermedad que se caracteriza por la formación espontánea de fibrosis en las manos por retracción de la aponeurosis palmar superficial y disminución su capacidad funcional. Seis meses después de implantar ASC, los cordones de fibrosis de las manos desaparecieron, y mejoraron sus funciones.1,24
El tratamiento de lesiones con pérdida de tejido cutáneo ha evidenciado una gran mejoría con el uso de sustitutos dérmicos combinados con ASC autólogas. Los estudios previos han evidenciado que con esta técnica es posible optimizar la angiogénesis y la síntesis de colágeno; sin embargo, potenciar la epitelización es aún un tema pendiente por resolver.25
Meruane y otros evaluaron la progresión y diferenciación epitelial en un período prologando. Los resultados macroscópicos mostraron que el cierre de la herida por contracción de los bordes no tuvo diferencias significativas entre los grupos de estudio, pero el cierre por epitelización fue mayor en los pacientes intervenidos con ASC. Se comprobó que las ASC autólogas estimularon la formación epitelial, más por un mecanismo de inducción que de diferenciación.25
Según investigadores de la “Perelman School of Medicine” de la Universidad de Pensilvania, las ASC tienen el potencial para usarse en tratamientos antienvejecimiento. Dichas células pueden producir proteínas que les confiere la capacidad de replicar y mantener su estabilidad. Percec postuló que, entre mayor amplitud de la cromatina, hay mayor expresión de los caracteres codificados por genes en el interior, por lo que se espera descubrir cómo las células madre adultas pueden mantener un perfil abierto durante el envejecimiento.26,27
La inyección de grasa es un mecanismo que se ha utilizado para poder agrandar los pechos, pero los resultados pueden verse limitados debido a la reabsorción del tejido. Las ASC permiten mantener el volumen después del injerto de grasa, lo que se comprobó mediante resonancia magnética en el “Instituto de Biociencia” de San Marino, mediante el seguimiento durante cuatro años en pacientes sometidas a implantes con ASC. Se evidenció el mantenimiento del volumen alcanzado con la cirugía y que las células implantadas se seguían comportando como grasa en su nueva ubicación, incluso si los pacientes subían de peso. También se obtuvo como beneficio no dejar cicatrices, un tiempo de recuperación corto y que el material fuera provisto por el propio paciente.28
El alargamiento o engrosamiento del pene sin perder su capacidad eréctil puede lograrse mediante una liposucción infraumbilical con posterior inyección de ASC en toda la longitud y alrededor del pene, con excepción del glande. Esto permite engrosar el cuerpo y un aumento en el diámetro del órgano.29
La hemiatrofia facial progresiva afecta con mayor frecuencia el sexo femenino y aparece en la infancia o en la adolescencia y produce atrofia de los tejidos. El uso de lipoestructura enriquecida con células madre, es una técnica quirúrgica resolutiva y de baja morbilidad en la que el 50 % del material se coloca en el plano profundo y el 50 % restante en el plano subcutáneo, y se repite el proceder en múltiples sesiones. Estudios de imagen pre y posoperatorios a los 6 y 12 meses de la cirugía, con medidas comparativas entre el grosor de los tejidos blandos y la simetría facial a nivel pre y posoperatorio, demostraron mejoría notable en ausencia de complicaciones.30
La resección tumoral en enfermedades neoplásicas como el cáncer de cabeza y cuello y cáncer de mama, a menudo es desfigurante. En estos casos la reconstrucción de tejidos mediante injerto de grasa presenta una opción atractiva, pero aún genera controversia debido al temor de que las señales proporcionadas por el tejido en regeneración en combinación con las propiedades inmunosupresoras de ASC puedan crear un ambiente para el crecimiento persistente de las células neoplásicas ocultas. Experimentalmente las ASC se han utilizado con éxito in vitro e in vivo para buscar reducir la proliferación e invasión tumoral, ya sea por su función secretora o como vectores de tratamiento que aprovechan su capacidad para albergar sitios tumorales.31
Estudios in vitro que se realizaron en el cáncer de vejiga, demostraron reducción en la proliferación, inducción de apoptosis, supresión de la migración y detención del ciclo celular en presencia de ASC, mediante interacciones yuxtacrinas y paracrinas. Los mismos resultados se demostraron en estudios in vivo e in vitro en melanomas.31
En el cáncer de seno, el uso de injerto de grasa, especialmente el injerto de grasa enriquecida con VSF para la reconstrucción después de una cirugía conservadora o una mastectomía, plantea preocupaciones similares relacionadas con el efecto sobre la reacción del cáncer que ejercen las ASC residentes o agregadas intencionalmente. Por ello, la reconstrucción se realiza después de completar la terapia, preferiblemente en ausencia de enfermedad activa.31
La terapia celular también se considera una estrategia prometedora para complementar el trasplante de órganos sólidos. Por ejemplo, las ASC se pueden conducir a una diferenciación condrogénica, osteogénica, miogénica, endotelial y hepática, por lo que serían capaces de dar lugar a preadipocitos y luego a adipocitos adultos. De esta forma las ASC se convertirían en una fuente alternativa de células adultas autólogas para terapia celular hepática.6,32
El tejido adiposo presenta una gran habilidad para los cambios de volumen durante la vida, los cuales pueden producirse por un crecimiento hipertrófico, es decir, por un aumento de tamaño de cada una de las células adiposas como consecuencia de la acumulación intracelular de lípidos, o por un crecimiento hiperplásico, resultado de la generación de nuevos adipocitos por división de ASC indiferenciadas.6,32
El tratamiento de la fibrosis pulmonar también se ha ensayado con buenos resultados. Incluso se describió un caso con lipotransferencia no autóloga, donde el donante del tejido adiposo fue el hijo. Se trató de un paciente de 72 años con enfermedad pulmonar intersticial difusa (EPID) e insuficiencia cardiaca congestiva. Se aplicaron tres dosis de ASC periumbilical con espacio de dos meses entre ellas, que mejoraron la saturación de oxígeno y la sintomatología con disminución de las necesidades de oxigenoterapia.33
La seguridad de las ASC alogénicas, se demostró por Glassberg y otros, quienes no encontraron efectos adversos graves al favorecer la recuperación del daño epitelial pulmonar por procesos inflamatorios con la infusión de ASC no autólogas derivadas de la VSF. La seguridad del uso de ASC alogénicas brinda una nueva opción de obtención y aplicación, al tomar tejido adiposo de un donante relacionado cuando el paciente no esté en condiciones clínicas para donar su propio tejido adiposo.33
En el tratamiento de la enfermedad cardiaca coronaria, principalmente en el infarto de miocardio, las células madre también han demostrado seguridad y eficacia. Un artículo que se publicó en la “Revista Española de Cardiología,” estudió el potencial de estas células en la enfermedad isquémica coronaria y concluyó que su uso preserva la función cardiaca, mejora la perfusión y reduce el tamaño de las cicatrices del tejido dañado.34
La artritis reumatoide es una enfermedad inflamatoria donde se ha planteado un nuevo tratamiento basado en la administración de ASC alogénicas. Un ensayo clínico de Castañeda y otros, evidenció el efecto protector que las ASC pueden generar al disminuir la inflamación y el dolor. El control del sistema inmune mejora la funcionalidad y la irrigación dada por la neovascularización y la regeneración del tejido.35
Las cuerdas vocales son un compartimento relativamente cerrado, poco vascularizado, lo que las hace un sitio inmunoprivilegiado que permitiría el injerto de células xenogénicas. El manejo de la cicatriz cordal continúa siendo desafiante y sin una terapia única y exitosa. Es por esto que las células madre han cobrado importancia como potencial sistema de reparación de las cuerdas vocales y de su función.36
En estudios in vitro se ha evidenciado que la inyección de las ASC en el momento de realizar una cirugía cordal ayudaría a la regeneración del tejido dañado y a la disminución del tejido cicatricial. Las ASC tienen efecto antifibrótico sobre los fibroblastos cicatriciales mediado por el factor de crecimiento hepático el cual es modulador de los fibroblastos de las cuerdas vocales que disminuye la producción de colágeno, la proliferación celular y la expresión de actina α de músculo liso. El aumento de la producción del ácido hialurónico influye consecuentemente en la flexibilidad de las cuerdas vocales.36)
Un ensayo clínico evaluó la seguridad, la tolerabilidad y los efectos terapéuticos de las ASC en pacientes con esclerosis lateral amiotrófica en fase temprana. Estas células pueden convertirse en una fuente de factores neurotróficos e inyectarse en el músculo o en el canal espinal. El tratamiento fue seguro, bien tolerado y disminuyó la tasa de progresión de la enfermedad durante los seis meses posteriores a las inyecciones en comparación con los seis meses anteriores al tratamiento. También se demostró la seguridad del tratamiento intratecal con ASC.37
La lesión de la médula espinal es un serio problema con un impacto en el ámbito sanitario y socioeconómico en todo el mundo. Aunque se han evidenciado los beneficios teóricos del uso de ASC, todavía hay incógnitas relacionadas su empleo. Los estudios preclínicos sugieren que la terapia con ASC tiene un beneficio terapéutico potencial en relación con las lesiones medulares.38
Varios grupos de investigación han aplicado la inyección directa de forma similar a los ensayos en animales y otros han probado inyecciones lumbares intratecales. Todos estos modelos se han validado como seguros y efectivos para mejorar la función sensorial y motora. Los nuevos estudios en seres humanos y animales grandes van dirigidos a determinar el mejor tipo de células, el momento óptimo de implantación, las modificaciones celulares y los resultados funcionales.38
La lipotransferencia es un procedimiento con un mínimo de complicaciones que constituye una de las opciones terapéuticas más empleadas para corregir defectos en los tejidos, debido a que no solo es un medio de relleno, sino que permite la regeneración y restauración tisular. La presencia de células madre en el tejido adiposo, unido a su accesibilidad, disponibilidad e histocompatibilidad, ha motivado su aplicación cada vez más expandida en la medicina estética, reconstructiva y regenerativa.
