Cellule staminali. Emanuele Nasole

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1 Cellule staminali Emanuele Nasole Società Italiana di Medicina Subacquea e Iperbarica Docente Master di II Livello in Medicina Subacquea e Iperbarica - Univ-Palermo - Sede di Trapani Servizio di VUNOLOGIA Ospedale San Pellegrino di Castiglione delle Stiviere (MN)

2 Guarigione Uno dei maggiori obiettivi della medicina moderna è quello di ripristinare tessuti e/o organi danneggiati da malattie o traumi. Nel XX secolo i trapianti di tessuti (osso, muscolo e cute) e di organi (rene, fegato, polmone) sono stati introdotti con successo nella pratica terapeutica grazie all impiego di tecniche di anastomosi microvascolari e di idonea terapia immunosoppressiva.

3 La Medicina Rigenerativa La medicina rigenerativa è una branca molto recente, nata con la proposta di Whitman nel 1997 di integrare nella colla di fibrina dei concentrati piastrinici Nel 1998 Marx et Al. dimostrano che il concentrato piastrinico è in grado di indurre rigenerazione ossea in campo odonto-stomatologico.

4 Nello stesso periodo si è scoperta la possibilità delle cellule staminali di riparare molteplici tessuti. La medicina rigenerativa si basa dunque sull impiego clinico di cellule staminali e/o di prodotti biologici, che hanno la proprietà di indurre la migrazione delle cellule staminali nel tessuto danneggiato, di stimolarle a riprodursi e, alla fine del processo, di ottenere la riparazione dei tessuti lesi.

5 Quando i tessuti sono danneggiati, le cellule staminali sono in grado di promuovere la riparazione di tessuti di varia natura come pelle, tendini, ossa, muscoli.

6 Cellule staminali Cosa sono le cellule staminali? Sono cellule capaci di dare origine a tutti i tipi di cellule

7 Caratteristiche di una cellula staminale: Non è terminalmente differenziata Può dividersi illimitatamente Genera cellule figlie che possono decidere di rimanere staminali o di differenziarsi

8 Le cellule staminali si dividono in: Totipotenti: possono generare tutti i tessuti di un individuo e gli annessi embrionali. Sono considerati tali solo gli stadi precoci dell'embrione.

9 Pluripotenti: cellule in grado di dare luogo a tutti i tessuti di un individuo ma non agli annessi embrionali. Sono pluripotenti le cellule della massa interna della blastocisti, rivestita dal trofoblasto, dette anche cellule staminali embrionali.

10 Le cellule staminali embrionali se coltivate in vitro proliferano illimitatamente e possono differenziarsi, per sostituire tessuti danneggiati, se vengono sottoposte a fattori di crescita.

11 Multipotenti: cellule maggiormente differenziate rispetto alle precedenti, sono in grado di dare luogo a tutti i tipi cellulari del tessuto di appartenenza. Vengono considerate multipotenti le cellule staminali dell adulto, come le cellule ematopoietiche e le mesenchimali.

12 Le cellule adibite alle colture possono provenire da prelievi: autologhi: le cellule vengono prelevate dallo stesso Paziente che necessita del trapianto; omologhi: le cellule vengono prelevate da un individuo della stessa specie (vivente o cadavere); eterologhi: le cellule sono prelevate da un donatore di specie diversa dal ricevente, per esempio il maiale per l uomo.

13 Le cellule che possono essere impiegate per la rigenerazione e riparazione tessutale possono provenire da: Cellule staminali embrionali: si tratta di cellule totipotenti. La loro estrazione richiede la soppressione dell embrione, che non supera mai i 14 giorni dalla sua fecondazione. (embrioni sovrannumerari rimasti inutilizzati nelle cliniche per la fertilità) ottenute da una cellula-uovo fecondata in vitro o da una cellula uovo non fecondata il cui nucleo viene sostituito con quello di una cellula somatica adulta.

14 Cellule Fetali Sono cellule tendenzialmente pluripotenti, presenti nel feto, a partire dall'ottava settimana dopo la fecondazione Sono ricavate da aborti naturali (derivano per più da materiale autoptico). Possiedono caratteristiche intermedie tra le cellule staminali embrionali e quelle adulte. È in fase di studio la possibilità di un loro impiego clinico.

15 Cellule da sangue cordonale e placentare Sono cellule staminali adulte, multipotenti di due tipi: ematopoietiche e mesenchimali. Possono essere sia autologhe che omologhe. Danno scarse complicanze immunologiche Vengono prelevate dal cordone ombelicale dopo il parto. Si conservano in banche anche per decenni a disposizione dei pazienti ematologici che ne necessitano il trapianto

16 Da cellule di adulto provvedono alla sostituzione continua delle cellule di tutti i tessuti dell organismo, al mantenimento dei tessuti e alla loro riparazione dopo un danno. Possono essere: multipotenti : le piu studiate sono nel midollo osseo CD34+ emopoietiche cellule mesenchimali {osteoblasti, condrociti, adipociti unipotenti o mature: sviluppano una sola linea cellulare (cellule differenziate: cheratinociti, condrociti e fibroblasti) basso indice proliferativo

17 Alcuni studi hanno dimostrato che le cellule staminali emopoietiche e le mesenchimali, in particolari condizioni, sono in grado di differenziarsi in cellule con differenti specificità tessutali (transdifferenziazione o plasticità).

18 è la capacità di una cellula staminale di produrre cellule figlie che esprimono diversi fenotipi maturi. La plasticità consente ad una cellula staminale impiantata in tessuti già differenziati, di dare origine a tipi cellulari non presenti nel tessuto di origine della cellula staminale stessa. Così, ad esempio, una cellula staminale del midollo osseo può dare origine ad una cellula epatica, cardiaca o nervosa. Questa capacità (detta transdifferenziazione) è strettamente dipendente dalle influenze del microambiente in cui la cellula staminale si trova a crescere.

19 Patologie attualmente trattabili mediante cellule staminali adulte Disturbi oncologici e malattie proliferative Leucemie Linfoma di Hodgkin Linfoma non-hodgkin Neuroblastoma Disturbi ematologici e correlati Anemia aplastica Aplasia eritrocitaria Anemia refrattaria Anemie falciformi

20 Il trapianto Dal midollo osseo e dal sangue le staminali possono essere selezionate ed estratte. Successivamente le cellule selezionate possono essere trasfuse direttamente ai pazienti per rigenerare ad esempio il midollo osseo, oppure, stimolate a trasformarsi in cellule mature appartenenti a un particolare organo o tessuto. Quando le cellule staminali reinfuse sono quelle del paziente stesso, il trapianto si definisce autologo. Quando le cellule staminali provengono da un donatore, il trapianto si definisce allogenico.

21 Il sangue da cordone ombelicale è stato utilizzato per la prima volta in un caso di anemia di Fanconi, a Parigi (Gluckman e al.,1989), utilizzando un cordone prelevato a New York dal fratello del paziente.

22 Terapia delle ulcere con cellule staminali "L'utilizzo delle cellule staminali nella cura delle ulcere cutanee rappresenta attualmente una significativa potenzialità terapeutica anche se al momento non abbiamo dati certi su un rapporto costo-beneficio ottimale Giorgio Guarnera Presidente Nazionale AIUC

23 Guarigione della ferita e stem cells: Angiogenesi = cellule endoteliali residenti adiacenti alla ferita proliferano, migrano, e si rimodellano nei neovasi. Vasculogenesi = processo de novo che occorre quando le cell. staminali progenitrici si depositano sulla ferita e innescano un rimodellamento vascolare.

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30 L OTI aumenta le stem cells circolanti G.Vezzani-G.Bosco: risultati di una esperienza sull uomo sano A pressioni e tempi di esposizione all OTI predefiniti e terapeutici, i marcatori per cellule staminali progenitrici delle cellule endoteliali aumentano già dalla prima esposizione e tale aumento perdura nel tempo

31 Lo studio di Thom, con altri successivi studi, fornisce la prova che l ossigeno mobilita le cellule staminali ematopoietiche della linea endoteliale che esprimono le proteine di membrana CD34+ o CD133+ Su questo dato è stato coniato il termine cellula staminale anti-ischemia. 31

32 IL MIGLIORAMENTO DELLE FERITE DA OTI E CORRELATO ALLE STEM CELLS Am J Physiol Heart Circ Physiol 290: H1378-H1386, 2006 x2 x8 PAZIENTI PRECEDENTEMENTE ESPOSTI A R.T.

33 L OTI potenzia l azione vasculogenetica delle stem cells

34 WBC x 10 3 /ul (n=22 diabetics w/wounds) * * * CD34 + SPCs/ 100,000 WBC Pre #1 Post #1 Pre #10 Post #10 Pre # 20 Post # 20 MOBILITA STEM CELL DA OTI IN DIABETICI

35 Biopsie dai margini lesionali dimostrano che in paz. trattati con OTI le cellule hanno i markers delle cellule staminali a differeziazione endoteliale, indice di vasculogenesi.

36 A livello delle piastrine circolanti è maggiore l attività delle NOS (ossido nitrico sintetasi) nei paz. trattati con OTI

37 Conclusioni Le cellule staminali sono il futuro della guarigione nella cura delle ferite difficili Al momento le cellule staminali autologhe adulte sono quelle utilizzate e maggiormente studiate Fattori di crescita possono reclutare localmente le cellule staminali L OTI mobilizza cellule staminali midollari a differenziazione endoteliale con azione vasogenica, attraverso la aumentata sintesi di NO Le azioni cicatrizzanti dell OTI possono essere ricondotte all azione vasogenica delle stem cells mobilitate, oltre che alla neoangiogenesi da esse indotte, alla produzione autocrina di fattori di crescita e alla transdifferenziazione in fibroblasti e/o cheratinociti