Efecto de exosomas secretados por células madre en procesos de reparación y diferenciación celular

Las células madre neurales (NSCs) son células multipotentes que tienen la capacidad de autorrenovarse y de generar los tipos celulares que componen el sistema nervioso (SN). Debido a ello, estas células son esenciales para la generación del SN durante el desarrollo, y para su regeneración ante afecciones o condiciones de daño. Sin embargo, esta capacidad regenerativa es limitada debido a que la presencia de factores inflamatorios y un microambiente oxidativo afectan la supervivencia de las NSCs y la regeneración neuronal. El secretoma de las NSCs contiene los principales factores bioactivos que contribuirían a la regeneración, siendo los exosomas uno de los componentes fundamentales. Los exosomas son pequeñas vesículas extracelulares de origen endosomal que están constituidos por lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Participan en la comunicación entre las células del SN y tienen la capacidad de modificar la fisiología de las células aceptoras. En este trabajo de Tesis demostramos que los exosomas derivados de células madre neurales (NSC-Exo) regulan la proliferación y la diferenciación de las NSCs en condiciones que mimetizan un ambiente fisiológico, y en condiciones de daño como el estrés oxidativo e inflamatorio. Se estableció un protocolo para la purificación de NSC-Exo de calidad y pureza, y se demostró que las NSCs en cultivo captan dichos exosomas. Demostramos que en condiciones que mimetizan un ambiente fisiológico, los NSC-Exo inducen la proliferación de las NSCs, la diferenciación hacia el linaje neuronal y el desarrollo de parámetros morfológicos y funcionales asociados a la función neuronal. Evidenciamos que este efecto inductor de la diferenciación neuronal puede deberse a que los NSC-Exo aumentan la sobrevida y la proliferación de los progenitores neuronales. Desde el punto de vista terapéutico resulta importante evaluar si este efecto inductor de la proliferación y diferenciación neuronal se mantiene en ambientes reactivos de daño nervioso. Por este motivo, se estudió el efecto de los NSCExo en condiciones de estrés oxidativo e inflamatorio. Para ello establecimos dos modelos in vitro mediante la suplementación con peróxido de hidrógeno o medio de macrófagos activados con lipopolisacárido, para generar estrés oxidativo e inflamatorio, respectivamente. Demostramos que los NSC-Exo restauran la proliferación de las NSCs afectada por el daño oxidativo, aumentando la sobrevida y disminuyendo la generación de especies reactivas del oxígeno (ROS). Se comprobó que ambas condiciones de estrés inducen la diferenciación neuronal hacia un fenotipo aberrante morfológica y funcionalmente, y que el tratamiento con NSC-Exo favorece la recuperación de los parámetros afectados. Para comenzar con la caracterización de los NSC-Exo, realizamos un estudio proteómico e identificamos que los mismos portan numerosas proteínas con funciones relacionadas a la proliferación de la NSCs, y a la diferenciación neuronal. En conjunto, los resultados presentados en este trabajo de Tesis contribuyen a entender el rol fisiológico de los NSC-Exo en la proliferación y diferenciación de las NSCs, y aportan conocimiento científico para el desarrollo de estrategias terapéuticas para la regeneración del tejido nervioso