Revista de Osteoporosis y Metabolismo Mineral 00012 / http://dx.doi.org/10.20960/RevOsteoporosMetabMiner.00012

Resumen| PDF

Trabajo Original

Efecto de vesículas extracelulares derivadas de células madre mesenquimales humanas precondicionadas en hipoxia sobre la osteoblastogénesis y la adipogénesis in vitro

Carolina Jiménez-Navarro, Bárbara Torrecillas-Baena, Marta Camacho-Cardenosa, José Manuel Quesada-Gómez, María Ángeles Gálvez-Moreno, Antonio Casado-Díaz

Prepublicado: 2023-05-25

Publicado: 2023-06-29

VOLUMEN 15, NÚM. 2, abril-junio (2023), PAG. 54-65

Logo Descargas Número de descargas: 12456 Logo Visitas Número de visitas: 1631 Citas Citas: 0

Compártelo:

Objetivos: las células madre mesenquimales (MSC) se caracterizan por su actividad antiinflamatoria, inmunosupresora y su capacidad de diferenciación. Esto las convierten en una interesante herramienta terapéutica en terapia celular y medicina regenerativa. En parte, el efecto terapéutico de las MSC, está mediado por la secreción de vesículas extracelulares (EV). El precondicionamiento en hipoxia de las MSC puede mejorar la capacidad regenerativa de las EV secretadas. En este contexto, el objetivo del estudio ha sido evaluar si EV derivadas de MSC humanas cultivadas en hipoxia y normoxia afectan a la osteoblastogénesis y adipogénesis de las MSC. Material y métodos: se aislaron EV de MSC mantenidas 48 h en normoxia o hipoxia (3 % O2) mediante ultrafiltración y cromatografía de exclusión por tamaño. Las EV fueron caracterizadas por “western blot”, microscopía electrónica y análisis de seguimiento de nanopartículas. En cultivos de MSC se evaluó el efecto de las EV sobre la viabilidad por ensayo con MTT, la migración por “Oris assay” y la diferenciación a osteoblastos y adipocitos. Resultados: las EV aumentaron la viabilidad y migración, pero no hubo diferencias entre las derivadas de normoxia e hipoxia. Las EV, principalmente las derivadas de hipoxia, aumentaron la mineralización y la expresión de genes osteoblásticos. Sin embargo, no afectaron significativamente a la adipogénesis. Conclusiones: las EV derivadas de MSC en hipoxia no afectan a la adipogénesis, pero tienen una mayor capacidad de inducir la osteoblastogénesis. Por lo tanto, podrían potencialmente ser utilizadas en terapias de regeneración ósea y tratamientos de patologías óseas como la osteoporosis.

Palabras Clave: Vesículas extracelulares. Células madre mesenquimales. Hipoxia. Diferenciación celular. Osteoblastos. Adipocitos.

Descargar PDF

Bibliografía
Artículos Relacionados

(1) Kim S, Lee SK, Kim H, et al. Exosomes secreted from induced pluripotent stem cell-derived mesenchymal stem cells accelerate skin cell proliferation. Int J Mol Sci 2018; 19: 3119.
DOI: 10.3390/ijms19103119

(2) Rani S, Ryan AE, Griffin MD, et al. Mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles: Toward cell-free therapeutic applications. Mol Ther 2015; 23: 812–823.
DOI: 10.1038/mt.2015.44

(3) Gomathi K, Akshaya N, Srinaath N, et al. Regulation of Runx2 by post-translational modifications in osteoblast differentiation. Life Sci 2020; 245: 117389.
DOI: 10.1016/j.lfs.2020.117389

(4) Takada I, Kouzmenko AP, Kato S. Wnt and PPARγ signaling in osteoblastogenesis and adipogenesis. Nat Rev Rheumatol 2009; 5: 442–447.
DOI: 10.1038/nrrheum.2009.137

(5) Moerman EJ, Teng K, Lipschitz DA, et al. Aging activates adipogenic and suppresses osteogenic programs in mesenchymal marrow stroma/stem cells: The role of PPAR-γ2 transcription factor and TGF-β/BMP signaling pathways. Aging Cell 2004; 3: 379–389.
DOI: 10.1111/j.1474-9728.2004.00127.x

(6) Singh L, Brennan T, Russell E, et al. Aging alters bone-fat reciprocity by shifting in vivo mesenchymal precursor cell fate towards an adipogenic lineage. Bone 2016; 85: 29–36.
DOI: 10.1016/j.bone.2016.01.014

(7) Qadir A, Liang S, Wu Z, et al. Senile osteoporosis: The involvement of differentiation and senescence of bone marrow stromal cells. Int J Mol Sci 2020; 21: 349.
DOI: 10.3390/ijms21010349

(8) Rosen CJ, Bouxsein ML. Mechanisms of disease: is osteoporosis the obesity of bone? Nat Clin Pract Rheumatol 2006; 2: 35–43.
DOI: 10.1038/ncprheum0070

(9) Chen Q, Shou P, Zheng C, et al. Fate decision of mesenchymal stem cells: adipocytes or osteoblasts? Cell Death Differ 2016; 23: 1128–1139.
DOI: 10.1038/cdd.2015.168

(10) Joo HS, Suh JH, Lee HJ, et al. Current knowledge and future perspectives on mesenchymal stem cell-derived exosomes as a new therapeutic agent. Int J Mol Sci 2020; 21: 727.
DOI: 10.3390/ijms21030727

(11) Kusuma GD, Carthew J, Lim R, et al. Effect of the Microenvironment on Mesenchymal Stem Cell Paracrine Signaling: Opportunities to Engineer the Therapeutic Effect. Stem Cells Dev 2017; 26: 617–631.
DOI: 10.1089/scd.2016.0349

(12) Vizoso FJ, Eiro N, Cid S, et al. Mesenchymal stem cell secretome: Toward cell-free therapeutic strategies in regenerative medicine. Int J Mol Sci; 18. Epub ahead of print 2017.
DOI: 10.3390/ijms18091852

(13) Vilaça-Faria H, Marote A, Lages I, et al. Fractionating stem cells secretome for Parkinson’s disease modeling: Is it the whole better than the sum of its parts? Biochimie 2021; 189: 87–98.
DOI: 10.1016/j.biochi.2021.06.008

(14) González-Cubero E, González-Fernández ML, Olivera ER, et al. Extracellular vesicle and soluble fractions of adipose tissue-derived mesenchymal stem cells secretome induce inflammatory cytokines modulation in an in vitro model of discogenic pain. Spine J 2022; 22: 1222–1234.
DOI: 10.1016/j.spinee.2022.01.012

(15) Shabbir A, Cox A, Rodriguez-Menocal L, et al. Mesenchymal Stem Cell Exosomes Induce Proliferation and Migration of Normal and Chronic Wound Fibroblasts, and Enhance Angiogenesis in Vitro. Stem Cells Dev 2015; 24: 1635–1647.
DOI: 10.1089/scd.2014.0316

(16) Casado-Díaz A, Quesada-Gómez JM, Dorado G. Extracellular Vesicles Derived From Mesenchymal Stem Cells (MSC) in Regenerative Medicine: Applications in Skin Wound Healing. Front Bioeng Biotechnol 2020; 8: 1–19.
DOI: 10.3389/fbioe.2020.00146

(17) Théry C, Witwer KW, Aikawa E, et al. Minimal information for studies of extracellular vesicles 2018 (MISEV2018): a position statement of the International Society for Extracellular Vesicles and update of the MISEV2014 guidelines. J Extracell Vesicles 2018; 7: 1535750.
DOI: 10.1080/20013078.2018.1535750

(18) Jeppesen DK, Fenix AM, Franklin JL, et al. Reassessment of Exosome Composition. Cell 2019; 177: 428-445.e18.
DOI: 10.1016/j.cell.2019.02.029

(19) Deng H, Sun C, Sun Y, et al. Lipid, Protein, and MicroRNA Composition Within Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes. Cell Reprogram 2018; 20: 178–186.
DOI: 10.1089/cell.2017.0047

(20) Doyle L, Wang M. Overview of Extracellular Vesicles, Their Origin, Composition, Purpose, and Methods for Exosome Isolation and Analysis. Cells 2019; 8: 727.
DOI: 10.3390/cells8070727

(21) Willis GR, Kourembanas S, Mitsialis SA. Toward Exosome-Based Therapeutics: Isolation, Heterogeneity, and Fit-for-Purpose Potency. Front Cardiovasc Med 2017; 4: 63.
DOI: 10.3389/fcvm.2017.00063

(22) Costa LA, Eiro N, Fraile M, et al. Functional heterogeneity of mesenchymal stem cells from natural niches to culture conditions: implications for further clinical uses. Cellular and Molecular Life Sciences 2021; 78: 447–467.
DOI: 10.1007/s00018-020-03600-0

(23) Ding J, Wang X, Chen B, et al. Exosomes Derived from Human Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells Stimulated by Deferoxamine Accelerate Cutaneous Wound Healing by Promoting Angiogenesis. Biomed Res Int 2019; 2019: 9742765.
DOI: 10.1155/2019/9742765

(24) Pulido-Escribano V, Torrecillas-Baena B, Camacho-Cardenosa M, et al. Role of hypoxia preconditioning in therapeutic potential of mesenchymal stem-cell-derived extracellular vesicles. World J Stem Cells 2022; 14: 453–472.
DOI: 10.4252/wjsc.v14.i7.453

(25) Mole D, Blancher C, Copley R, et al. Genome-wide association of hypoxia-inducible factor (HIF)-1alpha and HIF-2alpha DNA binding with expression profiling of hypoxia-inducible transcripts. J Biol Chem 2009; 284: 16767–16775.
DOI: 10.1074/jbc.M901790200

(26) Gámez-Valero A, Monguió-Tortajada M, Carreras-Planella L, et al. Size-Exclusion Chromatography-based isolation minimally alters Extracellular Vesicles’ characteristics compared to precipitating agents. Sci Rep 2016; 6: 1–9.
DOI: 10.1038/srep33641

(27) Wang Y, Yao J, Cai L, et al. Bone-targeted extracellular vesicles from mesenchymal stem cells for osteoporosis therapy. Int J Nanomedicine 2020; 15: 7967–7977.
DOI: 10.2147/IJN.S263756

(28) Wei F, Li Z, Crawford R, et al. Immunoregulatory role of exosomes derived from differentiating mesenchymal stromal cells on inflammation and osteogenesis. J Tissue Eng Regen Med 2019; 13: 1978–1991.
DOI: 10.1002/term.2947

(29) Almeria C, Weiss R, Roy M, et al. Hypoxia Conditioned Mesenchymal Stem Cell-Derived Extracellular Vesicles Induce Increased Vascular Tube Formation in vitro. Front Bioeng Biotechnol 2019; 7: 1–12.
DOI: 10.3389/fbioe.2019.00292

(30) Gao W, He R, Ren J, et al. Exosomal HMGB1 derived from hypoxia-conditioned bone marrow mesenchymal stem cells increases angiogenesis via the JNK/HIF-1α pathway. FEBS Open Bio 2021; 11: 1364–1373.
DOI: 10.1002/2211-5463.13142

(31) Han Y, Ren J, Bai Y, et al. Exosomes from hypoxia-treated human adipose-derived mesenchymal stem cells enhance angiogenesis through VEGF/VEGF-R. Int J Biochem Cell Biol 2019; 109: 59–68.
DOI: 10.1016/j.biocel.2019.01.017

(32) Ren S, Chen J, Duscher D, et al. Microvesicles from human adipose stem cells promote wound healing by optimizing cellular functions via AKT and ERK signaling pathways 06 Biological Sciences 0601 Biochemistry and Cell Biology. Stem Cell Res Ther 2019; 10: 1–14.

(33) Wang X, Omar O, Vazirisani F, et al. Mesenchymal stem cell-derived exosomes have altered microRNA profiles and induce osteogenic differentiation depending on the stage of differentiation. PLoS One 2018; 13: 4–6.
DOI: 10.1371/journal.pone.0193059

(34) Cooper DR, Wang C, Patel R, et al. Human Adipose-Derived Stem Cell Conditioned Media and Exosomes Containing MALAT1 Promote Human Dermal Fibroblast Migration and Ischemic Wound Healing. Adv Wound Care 2018; 7: 299–308.
DOI: 10.1089/wound.2017.0775

(35) Li Q-C, Li C, Zhang W, et al. Potential Effects of Exosomes and their MicroRNA Carrier on Osteoporosis. Curr Pharm Des 2022; 28: 899–909.
DOI: 10.2174/1381612828666220128104206

(36) Vig S, Fernandes MH. Bone Cell Exosomes and Emerging Strategies in Bone Engineering. Biomedicines 2022; 10: 767.
DOI: 10.3390/biomedicines10040767

(37) Zhang C. Transcriptional regulation of bone formation by the osteoblast-specific transcription factor Osx. J Orthop Surg Res 2010; 5: 1–8.
DOI: 10.1186/1749-799X-5-37

(38) Ogata Y. Bone sialoprotein and its transcriptional regulatory mechanism. J Periodontal Res 2008; 43: 127–135.
DOI: 10.1111/j.1600-0765.2007.01014.x

(39) Takeuchi R, Katagiri W, Endo S, et al. Exosomes from conditioned media of bone marrow-derived mesenchymal stem cells promote bone regeneration by enhancing angiogenesis. PLoS One 2019; 14: 1–19.
DOI: 10.1371/journal.pone.0225472

(40) Liu W, Li L, Rong Y, et al. Hypoxic mesenchymal stem cell-derived exosomes promote bone fracture healing by the transfer of miR-126. Acta Biomater 2020; 103: 196–212.
DOI: 10.1016/j.actbio.2019.12.020

Artículos más populares

Trabajo Original: Impacto de las fracturas por fragilidad en mujeres españolas con osteoporosis posmenopáusica

Objetivo: dada la repercusión que tienen las fract...

Publicado: 2023-05-22

Resumen | PDF

Escenario Clínico y Toma de Decisiones: Osteonecrosis en el contexto de denosumab. Visión del médico especialista en metabolismo óseo y del médico especialista en maxilofacial

Se remite desde atención primaria a una paciente d...

Publicado: 2024-05-06

Resumen | PDF

Nota Clínica: Síndrome de calcio-alcalinos: ¿una causa rara de hipercalcemia?

La hipercalcemia severa es un trastorno hidroelect...

Publicado: 2024-02-28

Resumen | PDF

Licencia creative commons: Open Access bajo la licencia Creative Commons 4.0 CC BY-NC-SA
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/legalcode

Editado en Madrid por:

Diseño y Desarrollo web Im3diA comunicación

Trabajo Original

Efecto de vesículas extracelulares derivadas de células madre mesenquimales humanas precondicionadas en hipoxia sobre la osteoblastogénesis y la adipogénesis in vitro

Artículos Relacionados:

Editorial: Metodología para mejorar la eficiencia en la migración y detección de células madre mesenquimales humanas en modelos murinos

Trabajo Original: Método sensible para monitorizar la migración de las células madre mesenquimales de la médula ósea en modelos murinos

Trabajo Original: La variante missense rs2908004 de WNT16 actúa como eQTL de FAM3C en osteoblastos primarios humanos

Trabajo Original: Respuesta de preosteoblastos a compuestos de estroncio o calcio: proliferación, diferenciación, mineralización y respuesta génica global

Trabajo Original: Células osteogénicas afectadas por los factores solubles tumorales contribuyen a la formación del nicho pre-metastásico óseo

Trabajo Original: Efectos de la estimulación mecánica en la comunicación entre células óseas

Editorial: Análisis de las modificaciones epigenéticas en células óseas: ¿son los osteoblastos aislados de hueso un buen modelo para estudiar cambios en la metilación del ADN?

Trabajo Original: Análisis comparativo del epigenoma del tejido óseo y de osteoblastos primarios

Editorial: Efectos divergentes del factor de crecimiento endotelial vascular, VEGF y el fragmento N-terminal de la proteína relacionada con la parathormona, PTHrP en células madre mesenquimales derivadas de tejido adiposo humano

Trabajo Original: El factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) y el fragmento N-terminal de la proteína relacionada con la parathormona (PTHrP) regulan la proliferación de células madre mesenquimales humanas

Trabajo Original: Expresión de RANKL y OPG en osteoblastos primarios

Trabajo Original: Estudio del patrón de expresión de microRNAs en el hueso osteoporótico

Trabajo Original: Estudio génico (OPG, RANKL, Runx2 y receptores AGE) en cultivos de osteoblastos humanos de pacientes con diabetes mellitus tipo 2 y fractura de cadera. Influencia de los niveles de glucosa y AGEs

Nota Clínica: Estudio preliminar sobre osteoblastos en sangre periférica en la población infantil y adolescente*

Trabajo Original: Explorando la bioseguridad del silenciamiento de NF-B en células madre mesenquimales como una posible estrategia para el aumento del potencial osteogénico

Artículos más populares

Trabajo Original: Impacto de las fracturas por fragilidad en mujeres españolas con osteoporosis posmenopáusica

Escenario Clínico y Toma de Decisiones: Osteonecrosis en el contexto de denosumab. Visión del médico especialista en metabolismo óseo y del médico especialista en maxilofacial

Nota Clínica: Síndrome de calcio-alcalinos: ¿una causa rara de hipercalcemia?

Trabajo Original

Efecto de vesículas extracelulares derivadas de células madre mesenquimales humanas precondicionadas en hipoxia sobre la osteoblastogénesis y la adipogénesis in vitro

Artículos Relacionados:

Editorial: Metodología para mejorar la eficiencia en la migración y detección de células madre mesenquimales humanas en modelos murinos

Trabajo Original: Método sensible para monitorizar la migración de las células madre mesenquimales de la médula ósea en modelos murinos

Trabajo Original: La variante missense rs2908004 de WNT16 actúa como eQTL de FAM3C en osteoblastos primarios humanos

Trabajo Original: Respuesta de preosteoblastos a compuestos de estroncio o calcio: proliferación, diferenciación, mineralización y respuesta génica global

Trabajo Original: Células osteogénicas afectadas por los factores solubles tumorales contribuyen a la formación del nicho pre-metastásico óseo

Trabajo Original: ﻿﻿Efectos de la estimulación mecánica en la comunicación entre células óseas

Editorial: Análisis de las modificaciones epigenéticas en células óseas: ¿son los osteoblastos aislados de hueso un buen modelo para estudiar cambios en la metilación del ADN?

Trabajo Original: Análisis comparativo del epigenoma del tejido óseo y de osteoblastos primarios

Editorial: Efectos divergentes del factor de crecimiento endotelial vascular, VEGF y el fragmento N-terminal de la proteína relacionada con la parathormona, PTHrP en células madre mesenquimales derivadas de tejido adiposo humano

Trabajo Original: El factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) y el fragmento N-terminal de la proteína relacionada con la parathormona (PTHrP) regulan la proliferación de células madre mesenquimales humanas

Trabajo Original: Expresión de RANKL y OPG en osteoblastos primarios

Trabajo Original: Estudio del patrón de expresión de microRNAs en el hueso osteoporótico

Trabajo Original: Estudio génico (OPG, RANKL, Runx2 y receptores AGE) en cultivos de osteoblastos humanos de pacientes con diabetes mellitus tipo 2 y fractura de cadera. Influencia de los niveles de glucosa y AGEs

Nota Clínica: Estudio preliminar sobre osteoblastos en sangre periférica en la población infantil y adolescente*

Trabajo Original: Explorando la bioseguridad del silenciamiento de NF-B en células madre mesenquimales como una posible estrategia para el aumento del potencial osteogénico

Artículos más populares

Trabajo Original: Impacto de las fracturas por fragilidad en mujeres españolas con osteoporosis posmenopáusica

Escenario Clínico y Toma de Decisiones: Osteonecrosis en el contexto de denosumab. Visión del médico especialista en metabolismo óseo y del médico especialista en maxilofacial

Nota Clínica: Síndrome de calcio-alcalinos: ¿una causa rara de hipercalcemia?

Trabajo Original: Efectos de la estimulación mecánica en la comunicación entre células óseas