Cellule staminali Emanuele Nasole

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)

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.

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.

   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.

   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.

Cellule staminali
Cosa sono le cellule staminali?

Sono cellule capaci di dare origine a tutti i tipi di cellule

Caratteristiche di una
cellula staminale:


   Non è terminalmente differenziata


   Può dividersi illimitatamente


Genera cellule figlie che possono decidere di
rimanere staminali o di differenziarsi

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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

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

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).

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.

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

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.

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.

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

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.

L’OTI aumenta le stem cells circolanti

G.Vezzani-G.Bosco
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

   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

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 .

L’OTI potenzia l’azione vasculogenetica
            delle stem cells

CD34+ SPCs/ 100,000 WBC
                      800
                                             WBC x 103/ul                                              (n=22 diabetics w/wounds)
                                8

                                                                                                                                   *†

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                          400

                          200

                           0

                   MOBILITA’ STEM CELL DA OTI IN DIABETICI

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.

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

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