Tesis doctoral del Programa de Neurociencias Básicas y Aplicadas.
Departamento de Anatomía y Embriología Humana
El trasplante de glía envolvente olfatoria (OEG) se ha convertido en una de las estrategias experimentales más prometedoras para reparar los diferentes tipos de lesión de la médula espinal de mamíferos. Estas células promueven la recuperación funcional y la regeneración axonal en ratas adultas con lesiones medulares traumáticas de diferente gravedad.
En la primera parte de este trabajo nos hemos centrado en el estudio, in vivo, del efecto de la OEG de rata adulta como terapia reparadora en la fase subaguda (un mes post-lesión) y crónica (cuatro meses) de la lesión medular. Puesto que todavía no se ha encontrado ninguna estrategia reparadora que permita mejorar la situación de los pacientes con lesión de la médula espinal, existen muchos pacientes que se encuentran en fase crónica y que necesitan una terapia promotora de la regeneración en su estado. Además, si esta terapia aplicada en fase crónica llegara a su fase clínica, permitiría a los hospitales el poder realizar los trasplantes pasado un periodo y en el momento en que el paciente ya estuviera estabilizado. Por ello es necesario estudiar si las diferentes terapias que han sido aplicadas con éxito en la fase aguda de la lesión en experimentos animales, conservan su efectividad cuando son aplicadas en la fase crónica.
Hemos demostrado que la OEG promueve tanto la recuperación funcional de ratas parapléjicas con sección medular completa, como la regeneración axonal de sus neuronas supraespinales, alcanzando el muñón caudal a la lesión, cuando el trasplante se retrasa hasta cuatro meses post-lesión. La recuperación funcional e histológica fue significativamente superior que en los animales no trasplantados, indicando que al menos durante 4 meses después de la lesión, las neuronas lesionadas conservan la capacidad de responder a estrategias promotoras del crecimiento. Además hemos diseñado un método de trazado que nos permite contabilizar todas aquellas neuronas supraespinales que fueron capaces de regenerar su axón a través de la zona de la lesión y de penetrar en el muñón caudal. Mediante esta técnica de trazado hemos detectado regeneración en neuronas del núcleo rojo, rafe, vestibular, de la formación reticular y del locus coeruleus, todos ellos involucrados en la iniciación y el mantenimiento de la postura durante la locomoción voluntaria. El hecho de poder retrasar los trasplantes de OEG hasta 4 meses sin observar pérdidas en su capacidad promotora de la regeneración, garantiza la disponibilidad del tiempo requerido para la extracción del bulbo olfatorio, la puesta en cultivo, propagación y preparación de la OEG para poder aplicar esta terapia de forma autóloga, permitiendo a su vez la estabilización de los pacientes en el caso de su traslado a la clínica.
Además hemos diseñado un sistema de estabilización de la columna vertebral mediante puentes fabricados con cemento dental. Estos puentes resultaron ser inocuos, disminuyeron el porcentaje de animales que desarrolló escoliosis y promovieron cierto grado de recuperación funcional espontánea en animales que no recibieron trasplante de OEG. Sin embargo, esta recuperación siempre fue significativamente inferior a la que se observó en animales que recibieron trasplantes de OEG.
Finalmente, otro de los objetivos fundamentales de este trabajo ha sido el estudio in vitro de la OEG de primate no-humano, por su mayor proximidad filogenética a los humanos, y su comparación con la de roedor, cuya capacidad promotora de la regeneración ya ha sido demostrada. En este trabajo se han presentado evidencias que muestran por primera vez, que la OEG se puede obtener a partir de bulbos olfatorios de primates adultos mediante bulbectomías unilaterales, y que un solo bulbo olfatorio proporciona suficiente OEG fenotípicamente adecuada para una terapia celular segura, mediante trasplantes autólogos o heterólogos en primates.
Olfactory bulb Ensheathing Glia (OB-OEG) promote functional recovery and histological repair when transplanted immediately after spinal cord injury. We have checked in rats, if OB-OEG transplantation is also efficient when transplanted at subacute and chronic injury stages after complete spinal cord transection. OB-OEG were grafted at either one (subacute) or four (chronic) months post-lesion. During seven months following transplantation, rats from both OEG-transplanted groups presented a significant progressive improvement of motor function in the climbing test, not observed in non-grafted animals. OB-OEG grafts were equally efficient at subacute or chronic stages. Quantitative analysis by peroxidase tracing revealed that, in transplanted animals, axons of brainstem spinal cord-projecting neurons grew beyond the caudal stump border. Axons from neurons located in red nucleus, reticular formation, locus coeruleus, vestibular and raphe nuclei crossed the scar and regenerated distally in the spinal cord. The number of regenerating neurons was significantly higher in every transplanted group (subacute and chronic) than in the non-transplanted one, but transplanted groups did not differ one another. A positive linear correlation was found between the functional recovery of the animals and the number of brainstem regenerating neurons. OB-OEG transplantation can be delayed up to four months. This provides enough time to obtain and grow OEG for autologous use and also for patient stabilization before transplantation.
To provide insight into the feasibility of OB-OEG use in human therapy, we studied in other close primates the suitability of these cells for this purpose. We demonstrated that OEG can be obtained from olfactory bulbs of adult macaca monkeys. However, unlike from rodent, primate OB-OEG are non-senescent, exhibit longer lifespan, are less sensitive to culture shock, and preserve for 2.5 months in vitro a phenotype suitable for grafting. One single macaca olfactory bulb gives in short-term enough OEG to guarantee autologous transplantation at the acute stage, and moreover, after long-term cultures may yield 20 thousand million OEG for storage in banks of cells for further use. Therefore, adult olfactory bulbs from macacas constitute a reliable source of OEG for cell therapy, and autologous transplantation of these cells is a viable approach in adult primates.
Tesis realizada gracias a una beca predoctoral CSIC. I3P
Peer reviewed