El cultivo de células de disco intervertebral
en un ambiente osmótico que imita el entorno de un disco sano
puede ser ideal para la proliferación celular.
Noviembre
2014 | Boletin
Mensual sobre Espalda y Articulaciones
Título
de estudio:
Efecto
a largo plazo de los cultivos celulares de carga osmótica en
la síntesis de matriz de células del disco intervertebral.
Autores
de estudio:
O'Connell
GD1, Newman IB2, Carapezza MA2.
1Departamento
de Ingeniería Mecánica de la Universidad de California,
en Berkeley, California.
2 Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad
de Columbia, Nueva York.
Resumen del estudio.
ANTECEDENTES:
El disco intervertebral es un tejido altamente
hidratado que actúa para absorber y distribuir grandes cargas
complejas colocadas en la columna vertebral.
La carga
diurna y la degeneración del disco provoca cambios significativos
en el volumen de agua y el contenido de proteoglicanos, lo que altera
el entorno osmótico interna.
A corto
plazo la carga osmótica altera expresión genetica celular
disco; sin embargo, el efecto a largo plazo de la carga osmótica
sobre la síntesis de la matriz celular del disco no se comprende
bien.
Objetivo
del estudio:
El objetivo
de este estudio fue determinar el efecto de la carga osmótica
a largo plazo sobre los cambios en la matriz y sobre la proliferación
de células juveniles y adultas del núcleo pulposo (NP)
y de la placa terminal cartilaginosa (EP )
Diseño
del estudio:
La síntesis
de la matriz se evaluó usando pellets y un sistema 3D (tridimensional)
de agarosa (un azúcar de origen natural), que ha sido utilizado
para el desarrollo de la ingeniería de tejidos. Los discos intervertebrales
se adquirieron a partir de vacas juveniles y adultas .
Las células
fueron adquiridas a través de la digestión enzimática
y se expandieron en cultivo celular. Los pellets o pelets (pequeñas
porciones de material aglomerado o comprimido. ) se formaron a través
de centrifugación, y las construcciones fueron creadas por células
de encapsulación en 2% (peso en volumen)de hidrogel de agarosa.
Pellets
y construcciones se cultivaron hasta 42 días en un medio definido
químicamente con osmolalidad ajustada a 300, 400, o 500 mOsm
/ kg.
Las células
de la placa terminal cartilaginosa fueron evaluados como una comparación
de condrocitos (las únicas células que se encuentran en
el cartílago sano) con condrocitos similares de las células
del nucleo pulposo.
RESULTADOS:
Los pellet
y los cultivos de agarosa de células juveniles del NP (nucleo
pulposo) y de la EP ( placa terminal cartilaginosa) mostraron similitudes
con respecto a la proliferación celular y las propiedades mecánicas
funcionales. La proliferación celular se redujo significativamente
con el aumento de la carga osmótica.
La compresión
final del módulo de Young (una medida de la rigidez de un material
isotrópico elástico) de las células NP juveniles
fue mayor que las propiedades iniciales (es decir, el día 0)
y fue mayor que el módulo de Young final de la las construcciones
de NP (nucleo pulposo) de adultos y de EP ( placa terminal cartilaginosa)
juvenil.
En construcciones
juveniles de NP (nucleo pulposo) , no hubo diferencias significativas
en el contenido de GAG o Glicosoaminoglicanos con respecto a la carga
osmótica.
Sin embargo,
la síntesis de GAG o Glicosoaminoglicanos y propiedades mecánicas
fueron mayores para los 400 mOsm / kg en el grupo de construcciones
de NP (nucleo pulposo) adulto.
Tomados
en conjunto, los resultados presentados aquí sugieren un equilibrio
entre la proliferación celular y la producción de matriz
en condiciones de carga osmótica.
CONCLUSIÓN:
En conclusión,
el cultivo de células de disco intervertebral en un ambiente
osmótico que mejor imita el entorno de un disco sano (400 mOsm
/ kg) puede ser ideal para el equilibrio de la proliferación
celular, la producción de matriz, y las propiedades mecánicas
de la ingeniería de tejidos de discos intervertebrales.
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