Última actualización: Agosto 17, 2026
Avances y perspectivas en células madre para la regeneración del cartílago
Las características histológicas del cartílago llaman la atención sobre el hecho de que el cartílago tiene poca capacidad para repararse a sí mismo debido a la falta de suministro de sangre., nervios, o linfangion. Las células madre se han convertido en una opción prometedora en el campo de la ingeniería de tejidos cartilaginosos y la medicina regenerativa y podrían conducir a la reparación del cartílago.. Muchas investigaciones han examinado la regeneración del cartílago utilizando células madre.. Sin embargo, Tanto el potencial como las limitaciones de este procedimiento siguen siendo controvertidos.. Esta revisión presenta un resumen de las tendencias emergentes con respecto al uso de células madre en la ingeniería de tejidos cartilaginosos y la medicina regenerativa.. En particular, se centra en la caracterización de células madre de cartílago, la diferenciación condrogénica de las células madre, y las diversas estrategias y enfoques que involucran células madre que se han utilizado en la reparación del cartílago y en estudios clínicos.. Basado en la investigación sobre tecnologías de condrocitos y células madre., Esta revisión analiza el daño y la reparación del cartílago y la aplicación clínica de las células madre., con miras a aumentar nuestra comprensión sistemática de la aplicación de las células madre en la regeneración del cartílago; además, Se analizan varias estrategias avanzadas para la reparación del cartílago..
1. Introducción
Defectos del cartílago, la enfermedad más común de las articulaciones, puede causar hinchazón, dolor, y posterior pérdida de la función articular [1]. La capacidad de autorreparación del cartílago es limitada debido a su estructura única., ya que carece de suministro de sangre, nervios, y linfangion; El cartílago absorbe suplementos principalmente del líquido sinovial.. Por lo tanto, Lesión traumática del cartílago articular y osteoartritis temprana. (OA) causar dolor, acelerar la artrosis, y causar disfunción severa. La lesión de menisco provoca dolor a los pacientes, limita su movimiento, y puede acelerar la aparición y el desarrollo de la OA. La lesión del cartílago del disco intervertebral es una de las principales causas de dolor de espalda crónico [2].
La lesión del cartílago y la posterior degeneración del tejido pueden provocar enfermedades crónicas a largo plazo; además, tales daños consumen grandes cantidades de recursos médicos [3]. Sin embargo, El campo de la medicina regenerativa ha mostrado avances prometedores en la reparación del cartílago dañado..
Las células semilla son los componentes clave de la medicina regenerativa, lo que lleva a la curación. El cartílago autólogo es el estándar de oro para las células semilla de cartílago en la medicina regenerativa [4]. Implante de condrocitos autólogos (ACI) Se ha aplicado ampliamente con efectos clínicos confirmados en términos de reparación de defectos del cartílago. [5, 6]. Dado que la fuente de donantes de condrocitos autólogos es limitada, Las células deben amplificarse en monocapas in vitro antes de la implantación para cumplir con los requisitos de reparación.. Sin embargo, la expansión de las monocapas puede provocar una rápida desdiferenciación de los condrocitos, llevando a la pérdida del fenotipo celular original [7]. En comparación con las células cartilaginosas normales., Los condrocitos desdiferenciados tienen más probabilidades de generar cartílago fibroso en lugar de cartílago hialino.; este último tiene mejores propiedades biomecánicas y es más duradero. Sin embargo, El autotrasplante de cartílago requiere una segunda operación quirúrgica y aumenta el riesgo de lesión del cartílago sano en el área donante.. Los condrocitos mantienen su fenotipo cuando se cultivan in vivo con citocinas en tres dimensiones. (3D) culturas [8, 9]. Sin embargo, la aplicación clínica de la reparación de condrocitos autólogos es limitada.
Células madre Tienen el potencial de autorrenovarse y diferenciarse en múltiples líneas celulares.. Las células madre se pueden dividir en tres categorías principales: células madre embrionarias (ESC), células madre pluripotentes inducidas (iPSC), y células madre adultas [10]. Las CME se derivan de la masa celular interna de embriones en estadio de blastocisto. [11]. Las iPSC pueden derivarse de células somáticas mediante reprogramación genética [12]. Las células madre adultas se aíslan de diversos tejidos adultos. [13]. Las ESC y las iPSC son células pluripotentes que se diferencian en células de los tres linajes.: ectodermo, mesodermo, y endodermo [14]. Las células madre adultas se subdividen en células madre multipotentes y unipotentes.; Las células unipotentes sólo pueden diferenciarse en un tipo celular., como las células madre satélite o las células madre epidérmicas. Las células multipotentes pueden diferenciarse en varios tipos de células en un linaje; Por ejemplo, células madre mesenquimales (MSC) puede diferenciarse en osteoblastos, condrocitos, y células grasas [13]. La capacidad de autorrenovación y el potencial de diferenciación múltiple de las células madre, como los ESC, iPSC, y MSC, Se han estudiado ampliamente en el campo de la regeneración de tejidos.. Además, Los estudios que involucran MSC se han aplicado completamente en el entorno clínico. [15]. En esta revisión, Nos centramos en el mecanismo de lesión del cartílago y en estrategias de tratamiento y estudios de células madre en el campo de la regeneración del cartílago..
2. Caracterización de células madre de cartílago.
Basado en la teoría de la reparación continua de daños., Dowthwaite y otros. fueron los primeros en describir las células madre del cartílago (CSC) en la superficie del cartílago articular [16]. Descubrieron que las CSC y la fibronectina tienen una estrecha interrelación. Además, demostraron que las CSC tienen una alta eficiencia de formación de colonias y pueden expresar Notch 1, que juega un papel importante en los primeros pasos de la señalización de muesca, inducir la condrogénesis [17].
Las CSC también existen en pacientes con OA en etapa terminal [18], y las células con potencial condrogénico pueden migrar rápidamente al cartílago dañado para regular negativamente la expresión de Runx-2, un factor de transcripción osteogénico, y mejorar la expresión de Sox-9, un factor de transcripción condrogénico. Al regular Runx-2 y Sox-9 para inhibir la osteogénesis en el cartílago dañado, Las CSC pueden facilitar la condrogénesis para mejorar la autorreparación del cartílago [19]. El potencial de síntesis de matriz de las CSC se puede incrementar sin alterar su capacidad migratoria.. Mientras que las células del cartílago suelen existir en la superficie del cartílago. [16, 18], Yu et al. encontrado en 2014 que las CSC también existen en la zona profunda del cartílago [20]; un tercio del área superficial contiene más células madre de cartílago que dos tercios del área profunda.
Las diferentes regiones tienen distintos patrones de expresión genética y un potencial de diferenciación específico., y estas características pueden estar relacionadas con las propiedades únicas de las células madre de la zona superficial y profunda., participando así en la homeostasis del cartílago articular. Zhou y cols.. demostró que, en comparación con los condrocitos, Las células madre del cartílago pueden sobreexpresar quimiocinas como la interleucina-8. (IL-8) y ligando del motivo CC 2 (CCL-2). Sin embargo, durante el cultivo de pellets, el contenido de glucosaminoglicano (MORDAZA) es menor que el de las células del cartílago [21]. Las CSC sobreexpresan quimiocinas, que aumenta las células inmunes. Además, Median la inflamación durante los procesos de daño y reparación del cartílago.. Después de la inducción condrogénica, Se pueden detectar colágeno tipo II y agrecano. (pero no colágeno tipo X), que se diferencia de las células madre de la médula ósea (BMSC) [22]. Sin embargo, El colágeno tipo X está estrechamente relacionado con la degeneración y el envejecimiento del cartílago. [23]. Mientras tanto, La inducción de BMSC y CSC en condrocitos in vitro tiene más probabilidades de provocar hipertrofia celular.. Varios estudios han informado que las CSC tienen un mejor efecto que los sinoviocitos en términos de inducción de cartílago in vitro. [21]. Estos resultados sugieren que las CSC podrían tener un mayor potencial que las MSC. (BMSC y sinoviocitos) para la inducción del cartílago.
En 2016, Jiang y otros. Se estudiaron más a fondo las células madre derivadas del cartílago humano y su potencial en la aplicación clínica de la reparación del tejido del cartílago. [24]. Usando experimentos in vitro e in vivo., compararon la capacidad condrogénica de células madre de cartílago cultivadas en diferentes condiciones. encontraron que, en la baja densidad, bidimensional bajo en glucosa (2DLL) medio, Las células madre del cartílago pueden diferenciarse espontáneamente en cartílago., sin ser inducido, lo que respalda el potencial para aplicaciones clínicas. Uno de los estudios in vivo incluyó 15 pacientes sometidos a cirugía de reparación de cartílago con células progenitoras de cartílago, cada uno de los cuales tenía un área de daño de 6 a 13 cm2. Recientemente, Huang et al. encontraron células madre en el menisco [25]. Compararon varias características de las células estromales derivadas del menisco., BMSC autólogas, y fibrocondrocitos, incluyendo su morfología, proliferación, formación de colonias, inmunocitoquímica, y multidiferenciación. Tanto las células estromales derivadas del menisco como las BMSC tienen un marcador relacionado con las células madre.. Además, pueden diferenciarse en osteocitos, adipocitos, y condrocitos in vitro. En comparación con BMSC, sin embargo, más células estromales derivadas de meniscos pueden diferenciarse en cartílago, lo que significa que son más eficaces en la condrogénesis.
canción y otros. células madre aisladas del núcleo pulposo (NPSC) y células madre del anillo fibroso (AFSC) de discos intervertebrales [26]. Ambas células madre del disco pueden formar colonias y expresar marcadores de células madre durante los pases celulares tempranos., y cada tipo de célula madre tiene características diferentes que reflejan la función del tejido que representan.
Existe una brecha entre el fenotipo celular y el potencial de regeneración entre el cartílago articular regular y el cartílago inducido formado por células madre de cartílago diferenciadas.. Esta diferencia afecta la capacidad de formar cartílago hialino de alta calidad.. Sin embargo, en comparación con la mayoría de las células madre, Las células madre del cartílago tienen un potencial superior para la regeneración del cartílago. [27]. Los estudios sobre las CSC aún se encuentran en una etapa inicial., y se necesitan más estudios para comprender su papel en la regeneración del cartílago. Las células madre autólogas enfrentan problemas similares a los de ACI, como el riesgo de dañar el cartílago sano, el requisito de una segunda operación, y una serie de problemas que se presentan durante la reparación de defectos del cartílago. En la superación de problemas de rechazo inmunológico celular o de células con baja inmunogenicidad, Las células madre alogénicas del cartílago presentan un enfoque atractivo para la reparación de defectos del cartílago. [24].
3. Diferenciación condrogénica de células madre
Las células madre tienen potencial de diferenciación múltiple y autorreplicación, lo que las convierte en una opción ideal para su uso como células semilla en la ingeniería de tejido cartilaginoso.. Un paso importante en la ingeniería tisular del cartílago es la inducción de células madre. (incluidos los ESC, iPSC, y células madre adultas) en condrocitos. A través de la ingeniería de tejidos, Se puede inducir a las ESC a formar condrocitos que reparan el daño del cartílago [54]. Porque las CME indiferenciadas tienen un alto riesgo de tumorigenicidad y teratoma, Es importante utilizar condiciones de cultivo estables y efectivas para amplificar las ESC e inducirlas a diferenciarse en un linaje condrogénico específico. [55]. Se han aplicado muchas estrategias para inducir la diferenciación de ESC en linaje condrogénico. [56], incluido (1) formación del cuerpo embrioide, una estrategia que imita la etapa temprana del desarrollo embrionario como el ectodermo, mesodermo, y ectodermo; (2) diferenciación en MSC, un método que aprovecha las características de exención inmune y la mayor seguridad de las MSC, que facilita la ingeniería del tejido cartilaginoso; y (3) el uso de factores de crecimiento y citoquinas como los miembros de la familia TGF-β (P.EJ., TGF-β1 y TGF-β2), familia BMP (P.EJ., BMP-2, BMP-4, y BMP-6), PDGF-bb, IGF-1, y proteína de erizo sónico (shh). Se han utilizado varias otras estrategias que son similares a las estrategias con células madre adultas., como el cocultivo de condrocitos o fibrocitos, 3Cultivo D para cambiar el microambiente celular., inducción de hipoxia, y estimulación mecánica [54].
Las iPSC pueden derivarse de células somáticas mediante reprogramación genética [57]. Los ESC y los iPSC muestran autorreplicación y pluripotencia, con las iPSC teniendo distintas ventajas éticas sobre las ESC. Originalmente, cuatro factores: factores de transcripción de unión al octámero 3 y 4 (3/4 de octubre), factor tipo Kruppel 4 (Klf4), Homólogo del oncogén viral de mielocitomatosis aviar v-myc (c-myc), y Sox-2, se identificaron en un modelo de ratón como involucrados en el cambio de fibroblastos en iPSC [57]. de los cuatro, Oct3/4 y Sox-2 son factores de transcripción, mientras que Klf4 y c-myc son genes que están regulados positivamente en los tumores [10]. Este descubrimiento supuso un gran avance en el campo de las células madre y proporcionó una nueva herramienta en terapia génica e ingeniería de tejidos.. Desde entonces, células somáticas, fibroblastos, y los condrocitos han sido reprogramados con éxito para convertirse en iPSC y diferenciarse en un linaje condrogénico [58]. Las iPSC derivadas de fibroblastos de la piel pueden inducirse en condrocitos. Además, basado en el fenotipo HLA, es posible construir una biblioteca de iPSC que pueda proporcionar iPSC alogénicas. Las células de la biblioteca pueden inducirse en condrocitos para regenerar el cartílago. Esta estrategia es ventajosa porque limita los costos y ofrece una amplia cobertura. [59]. Comparado con otras líneas iPSC, la línea iPSC derivada de condrocitos puede expresar mayores cantidades de productos del gen agrecano [60]. Además, la expresión de genes relacionados con el cartílago no difiere de la de los marcadores condrogénicos. La tecnología iPSC ofrece una forma nueva y segura de reparar el cartílago. Este proceso requerirá la optimización del proceso de producción., una mejor comprensión de las características biológicas, y establecimiento de una estrategia de diferenciación para lograr una línea celular similar a condrocitos productiva y funcional.
Se considera que las MSC son las células más prometedoras para la regeneración del cartílago mediante trasplante de células., y han sido aplicados clínicamente [61]. Las MSC que se diferencian en condrocitos son inducidas por moléculas., citoquinas (que son principalmente factores de crecimiento), y el microambiente en células cultivadas.. La condrogénesis a partir de MSC se puede dividir en tres etapas [62]. Primero, Las células madre se condensan y se producen interacciones entre células.. Las MSC comienzan a expresar moléculas de adhesión., como N-cadherina, tenascina-C, y molécula de adhesión de células neurales (N-CAM). La condensación de MSC es crucial durante la etapa inicial de la condrogénesis.. Entonces, Los mediadores de transcripción se activan., como las proteínas morfogenéticas óseas (BMP), medias-9, PTHrP/IHH, y las vías de señalización del FGF [63]. Finalmente, matriz extracelular (ECM) y se forman las células precartílago. Después de la formación del precartílago., Las células pericondriales proliferan rápidamente., secretar más ECM, y diferenciarnos completamente.
Los condrocitos maduros se localizan en el tejido cartilaginoso.. La capacidad de los condrocitos para mantener su fenotipo está estrechamente relacionada con las condiciones de su microambiente local. [64], incluyendo el tipo de matriz extracelular 3D, condiciones hipóxicas, carga mecánica, y estructura morfológica especializada [65]. Similarmente, Las MSC requieren condiciones específicas para diferenciarse en condrocitos. El cocultivo de condrocitos y MSC es una nueva forma de cultivar células para que los condrocitos puedan inducir MSC, y las MSC pueden promover la proliferación de condrocitos [66].
4. Mecanismos y tratamiento de la lesión del cartílago
4.1. Cartílago articular
El daño del cartílago articular puede ocurrir a través de una lesión violenta., enfermedad inflamatoria crónica como la artritis reumatoide (REAL ACADEMIA DE BELLAS ARTES), o enfermedades degenerativas de las articulaciones como la OA. Varios mecanismos importantes relacionados con la aparición y el desarrollo del daño y la degeneración del cartílago incluyen reacciones de inflamación que cambian el fenotipo de los condrocitos., la pérdida de componentes del ECM, y daño y refactorización de la unidad cartílago-hueso. [67]. Las citoquinas inflamatorias juegan un papel importante en la progresión de la degeneración del cartílago., y bloquear algunas citoquinas inflamatorias puede retrasar la degeneración del cartílago. Las citocinas inflamatorias son secretadas por células mononucleares., que inducen hiperplasia de la membrana sinovial [68]. Los estudios sugirieron que las reacciones inflamatorias existen sólo en el tejido sinovial., pero estudios recientes también han confirmado la aparición de inflamación del cartílago.. Los condrocitos se separan de la hipertrofia del cartílago articular degenerado in vitro [69]. El cambio en el fenotipo de los condrocitos les impide producir componentes de la MEC del cartílago, como proteoglicanos y colágeno tipo II., que son necesarios para mantener las características biológicas de las células del cartílago. En cambio, Los condrocitos pueden reducir la proporción de proteoglicanos y producir más colágeno tipo X., que está relacionado con la senescencia celular [70]. El cartílago articular y el hueso subcondral forman una unidad orgánica cartílago-hueso inseparable.; En realidad, El daño y la degeneración del cartílago articular seguramente causarán destrucción del hueso subcondral. [71]. Además, La separación del cartílago articular y el hueso subcondral provoca osteocondritis disecante. (TOC).
Las estrategias de tratamiento para las lesiones del cartílago articular incluyen estrategias de tratamiento paliativo., Estrategias de tratamiento de desbridamiento artroscópico y artroplastia., y estrategias de tratamiento regenerativo.
Las estrategias de tratamiento paliativo incluyen principalmente fisioterapia. (estimulación térmica y eléctrica, ultrasonido de alta intensidad, campos electromagnéticos pulsados, ondas milimétricas, ultrasonido, y terapia con láser de baja intensidad), Programas de pérdida de peso y fortalecimiento muscular., y medicamentos (La glucosamina y la condroitina se utilizan como tratamientos para los defectos del cartílago., y aunque ninguno de los fármacos se utiliza para aliviar los síntomas, Se ha demostrado que revierten o suspenden la progresión de la degeneración del cartílago.). Estrategias de tratamiento con inyecciones., comparado con la cirugía, Ofrecer comodidad y bajo riesgo.. El material inyectado puede tener un efecto directo sobre el cartílago articular y permanecer en la cavidad articular durante mucho tiempo.. Debido a estas características, Se han informado muchos estudios diferentes sobre estrategias de tratamiento de inyección en la cavidad articular., perteneciente, Por ejemplo, al plasma rico en plaquetas (PPR) [72, 73], estrategias de entrega de medicamentos [74], Estabilización con polifenoles del colágeno del cartílago contra la degradación., Acción del receptor de IL-1 como antagonista contra el metabolismo de la lubricina y la degeneración del cartílago., las actividades de la rapamicina [75], alendronato [76], ácido hialurónico [77], proteína morfogenética ósea-7 [78], y lidocaína [79], que reducen los condrocitos vivos y cambian la expresión genética de COL II y agrecano, e inyecciones de esteroides intraarticulares [80]. El desbridamiento artroscópico se utiliza principalmente en la etapa media-tardía de la degeneración del cartílago articular.. Aunque el desbridamiento artroscópico como tratamiento de la OA de rodilla se ha adoptado ampliamente como opción quirúrgica, su eficacia ha sido controvertida [81–83].
El desbridamiento artroscópico incluye lavado de la cavidad articular., nefrectomía parcial de menisco, la eliminación de cuerpos sueltos, eliminación de la membrana sinovial, condroplastia, y resección de osteofitos. Los estudios han demostrado que el desbridamiento artroscópico puede aliviar los síntomas a corto plazo., especialmente en pacientes con OA con dolor agudo y pacientes con cuerpos libres en la cavidad articular. La artroplastia se ha utilizado ampliamente en el tratamiento de lesiones del cartílago articular en etapa tardía., El reemplazo suele ser de rodilla o cadera. [84].
4.2. Menisco
El menisco está compuesto por fibras laterales y tejidos condroides transparentes mediales.. Dispersa la presión entre las plataformas tibiales y el cóndilo femoral.. El daño al menisco a menudo se debe a violencia directa y también puede reflejar degeneración crónica. [85]. Como lesión de cartílago, La lesión de menisco muestra limitaciones en la autorreparación.. Sólo la fibra lateral, que tiene un suministro de sangre, se puede coser, pero el daño a esta fibra es bastante raro. Además de provocar restricción del movimiento de la articulación de la rodilla., La lesión del menisco también cambia la estructura mecánica de la articulación., acelerar la degeneración del cartílago en el mismo. El tratamiento más utilizado para la lesión de menisco es la sutura o resección artroscópica.. Este procedimiento puede proporcionar la mejor estabilidad mecánica en el menisco y la fuerza de unión más fuerte en el área dañada.. Las lesiones de menisco que no se pueden suturar generalmente se tratan mediante merotomía de menisco y resección de menisco. [86]. El trasplante de aloinjerto de menisco y los materiales sintéticos se han aplicado clínicamente y han demostrado una mejor prevención de la degeneración de la articulación de la rodilla en comparación con la resección de menisco. [87, 88]. Numerosos informes que describen el uso de ingeniería de tejidos asociada a células madre para tratar lesiones de menisco han demostrado ventajas en la regeneración del menisco., prometedor para futuros tratamientos de lesiones de menisco [89, 90].
4.3. disco intervertebral
Muchos pacientes experimentan dolor de espalda. (prevalencia de vida de hasta 84%) [91]. Aunque el dolor de espalda es una enfermedad compleja que puede verse afectada por múltiples factores, La mayoría de los dolores de espalda en los pacientes son causados por una lesión aguda y la degeneración del disco intervertebral. [92]. El disco intervertebral está formado por el núcleo interno del núcleo pulposo. (notario público) y el anillo fibroso, que rodea el PN. El primero está formado por células del disco intervertebral similares a condrocitos., colágeno desordenado, y componentes de matriz tipo gel que son ricos en proteoglicanos. NP consta de fibras de colágeno paralelas que forman una disposición circular y células similares a fibroblastos. [93]. La mayoría de las lesiones agudas debidas a fuerzas mecánicas provocan que el anillo fibroso se desmorone., y la NP herniada oprime los tejidos circundantes, resultando en síntomas clínicos. La patogénesis de la degeneración del disco intervertebral no está clara.; sin embargo, El aumento de la tasa de muerte de las células del disco intervertebral., pérdida del ECM, cambio de fenotipo de las células del disco intervertebral, Se cree que la reacción inflamatoria excesiva juega un papel clave en la degeneración del disco intervertebral. [94].
El daño agudo y la degeneración de las articulaciones lumbares se tratan principalmente mediante tratamientos conservadores o quirúrgicos.. Si el tratamiento conservador falla, Se puede intentar la cirugía para aliviar la neurotlipsis.. Sin embargo, estas intervenciones se centran en aliviar los síntomas, en lugar de constituir un tratamiento regenerativo. En los últimos años, La introducción y el desarrollo de terapias bioregenerativas han retrasado la degeneración del disco intervertebral y han permitido la reparación de los tejidos. (es decir., Reparación y regeneración del ECM). Las terapias bioregenerativas incluyen la terapia génica, focalización de factores biológicos, microARN (miARN) tratamiento [95], e ingeniería de tejidos basada en células madre [2, 61]. Entre esas terapias bioregenerativas, La inyección percutánea de MSC se ha utilizado clínicamente y ha tenido un efecto notable en la mejora del dolor discogénico. [96]. Estas tecnologías pueden cambiar el metabolismo en el microambiente de los discos intervertebrales y permitir la regeneración del tejido del disco intervertebral., manteniendo la biomecánica original de la columna [97]. Aunque pocos estudios clínicos han examinado la inyección de MSC, han demostrado su seguridad y viabilidad para mejorar el dolor discogénico. Sin embargo, Se necesita más investigación clínica para respaldar estos beneficios. [2].
5. Medicina regenerativa en la reparación del cartílago
5.1. Microfractura
La teoría de la microfractura en la regeneración del cartílago articular se basa en el supuesto de que las células madre pluripotentes, que son principalmente BMSC de médula ósea, Puede llegar al área dañada por la brecha de microfractura. [98]. Al final del procedimiento, Es importante evaluar si hay gránulos de grasa que se desbordan de la médula ósea para verificar la profundidad correcta del orificio.. Se informa que la tecnología de microfractura funciona mejor cuando el área dañada es de 2 a 4 cm2. [99]. Esta tecnología explota la capacidad multipotente de las células madre y logra la reparación del cartílago a bajo costo y con poco daño quirúrgico.. Sin embargo, el método provoca la formación de cartílago fibroso en el tejido reparado, en lugar del cartílago hialino que se encuentra en el cartílago articular normal, que afecta el rendimiento biológico [4, 100].
5.2. Mosaicoplastia
Mosaicoplastia, también conocido como trasplante osteocondral autólogo, Emplea tapones osteocondrales extraídos de una región de la articulación que no soporta peso para rellenar el área dañada.. Aplicado por primera vez en 1997, La mosaicoplastia no se considera estrictamente una tecnología regenerativa., y también corre el riesgo de un fracaso prematuro del trasplante.. Además, esta tecnología sólo puede reparar áreas dañadas < 4 cm2 [101]. El cartílago que se forma en el área dañada mediante un autotrasplante osteocondral es el mismo cartílago hialino que el cartílago normal.. La tecnología de mosaicoplastia da mejores resultados que las reparaciones de microfracturas, pero la ACI a su vez tiene más ventajas que la mosaicoplastia [102].
5.3. Andamio
El uso de andamios puede proporcionar un microambiente 3D para las células del cartílago, resolviendo el problema de la diferenciación de condrocitos en cultivos monocapa. El andamio previene la pérdida de condrocitos., que crecen en un andamiaje orientado que simula la disposición normal de los condrocitos y así forma una estructura biónica [103]. Por sus propiedades mecánicas, Los andamios pueden proporcionar beneficios a los pacientes en rehabilitación temprana.. El andamio es uno de los componentes más importantes de la ingeniería de tejidos. [104]. Combinado con varias citocinas relacionadas con el cartílago., se puede utilizar para generar células madre autólogas para completar el estado de reparación del tejido en la región dañada, incluyendo células madre de la sangre, líquido sinovial, tejidos sinoviales, y cartílago. Las células madre cargadas en el andamio se pueden inducir in vivo en un microambiente específico. Con el continuo desarrollo de la ciencia de los materiales y la aplicación de la tecnología de impresión 3D al campo de la ingeniería de tejidos, La reparación del cartílago combinada con materiales de andamio ofrece una dirección futura prometedora para el cartílago articular., menisco, y reparación de discos intervertebrales [105, 106].
5.4. ACI y MACI
Aplicado por primera vez en 1994, ACI ha sido ampliamente reportado por sus resultados satisfactorios a largo plazo., Resultados clínicos a medio plazo y resonancia magnética. (resonancia magnética) resultado [5]. Los pacientes que reciben ACI generalmente son <50 años, y el área del daño es >1 cm2, y la lesión del cartílago es un tipo causado por un traumatismo agudo [107]. Comparado con la etapa preliminar, ACI ha explorado muchas más indicaciones que antes. Es todo un desafío que se haya informado que la reparación del daño del cartílago tiene una mejor efectividad clínica., como en pacientes con cirugía de reparación de cartílago fallida [108], OA en etapa temprana [109], edad avanzada [110], lesiones femororrotulianas complejas [111], lesiones osteocondrales profundas, y TOC [112]. Peterson y otros. resumido 224 pacientes con daño del cartílago que habían sido tratados por ACI en el pasado 20 años [113]. Las puntuaciones subjetivas tienen un aumento significativo en comparación con el tiempo preoperatorio.. El informe también señala que 74% de los pacientes se sienten mejor o estables y 92% de los pacientes están satisfechos con su tratamiento. A pesar de los quistes subcondrales, osteofitos, edema de médula ósea, y otros efectos secundarios comunes, ACI todavía tiene un excelente resultado clínico a largo plazo. Sin embargo, este procedimiento también tiene varias desventajas, como una segunda incisión durante la obtención del parche perióstico, hipertrofia en el área de reparación, y fuga de condrocitos [114]. Se ha informado que utilizar una membrana de colágeno I o III en lugar de un parche perióstico puede evitar una segunda incisión y reducir la tasa de incidencia de hipertrofia.. MACI puede evitar el problema de fuga celular con el cultivo celular 3D. Pero no importa ACI o MACI, El mantenimiento del fenotipo de los condrocitos sigue siendo un tema formidable durante el cultivo celular.. En comparación con el cultivo prolongado en monocapa en ACI, MACI puede proporcionar un microambiente de cultivo 3D para la adhesión de condrocitos, proliferación, y secreción de matriz para mantener el fenotipo de los condrocitos. [115]. Se ha informado que el microambiente de cultivo 3D [65] y cocultura [116] de células madre con condrocitos puede funcionar mejor en el mantenimiento del fenotipo de los condrocitos, cuál es el punto clave para determinar los efectos clínicos de ACI y MACI, que necesita más estudios en el futuro.
5.5. Células madre y su efecto en la reparación del cartílago
En la última década, El tratamiento basado en células madre se ha aplicado ampliamente., y el número de estudios sobre este tema ha aumentado rápidamente. Hoy, Este tratamiento es una rama importante de la medicina regenerativa.. Las células madre tienen dos efectos: Tienen el potencial de diferenciación múltiple y tienen capacidades paracrinas e inmunomoduladoras., que son características importantes en la regeneración del cartílago utilizando MSC [117, 118]. El hecho de que las células madre puedan diferenciarse en células de cartílago y que se pueda utilizar un andamio para la unión celular hace que este sistema sea susceptible de ingeniería de tejido de cartílago con células madre en la clínica.. Estudios de laboratorio y evidencia clínica demuestran que las células madre son un método eficaz para tratar lesiones traumáticas de hueso y cartílago [119]. Aunque la aplicación de células madre combinadas con materiales de soporte, mediante el uso de tecnología de ingeniería de tejidos, puede lograr un efecto de reparación satisfactorio, Ningún estudio ha demostrado que el efecto reparador de las células madre sea mejor que el de los condrocitos.. La aplicación de células madre combinadas con andamio., para la ingeniería tisular de lesiones traumáticas del cartílago, tiene un efecto satisfactorio, pero se ha informado de poco éxito en términos de reparación de la degeneración del cartílago de la OA..
Este tratamiento se basa en los efectos paracrinos e inmunomoduladores de las células madre.. La mayoría de los tratamientos con células madre para la OA implican inyecciones para insertar células madre en el área dañada de la cavidad articular.. La lesión de menisco se trata con inyección en la cavidad articular. [120, 121], mientras que el daño del disco intervertebral se trata con inyección local [122, 123]. Aunque el mecanismo no se comprende completamente, el efecto es claro, especialmente para el tratamiento de la OA. Muchos informes patológicos y ensayos controlados aleatorios han demostrado efectos terapéuticos.. Las células madre secretan mediadores que promueven el crecimiento endógeno., Estimular la autoproliferación de células progenitoras., e inhibe la apoptosis de los condrocitos o la degeneración del cartílago, Lograr la regeneración y protección del cartílago. [124]. Además, Varios estudios han demostrado que la respuesta inflamatoria en el área lesionada inhibe la reparación del daño por parte de células madre endógenas o células progenitoras. (como las células madre del cartílago) [125].
6. Aplicaciones clínicas de la terapia con células madre en la reparación del cartílago
En comparación con ESC e iPSC, Las células madre adultas son más seguras y, por lo tanto, se aplican primero en la terapia clínica.. Las MSC son las células madre adultas más representativas y se utilizan ampliamente en la regeneración clínica del cartílago.. Las MSC pueden derivarse de diversas fuentes., como la médula ósea, gordo, placenta, sangre del cordón umbilical, membrana sinovial, sangre periférica, tendones, y cartílago. BMSC, ADSC, células madre mesenquimales sinoviales (SMSC), células madre mesenquimales derivadas de sangre periférica (PBMSC), y otras células madre se han aplicado en la reparación clínica de daños en el cartílago con resultados satisfactorios (Mesa 1). Mesa 2 resume los resultados de una búsqueda en la base de datos PubMed de ensayos clínicos que involucran células madre en la regeneración del cartílago, publicado desde 2000 hasta finales de junio 2016. Varios estudios recientes han investigado las BMSC alogénicas para el tratamiento de la OA., demostrando su seguridad y eficacia en la reparación del cartílago. Además, Las ADSC se han estudiado en los últimos años en términos de reparación del cartílago.. En comparación con BMSC, Las ADSC tienen ciertas ventajas en el tratamiento del daño del cartílago.. La osteoporosis provoca una disminución en la cantidad y calidad de las BMSC, pero los ADSC se pueden utilizar para abordar esta condición. La seguridad de la reparación del daño del cartílago es mayor cuando la fracción vascular del estroma (SVF) no se cultiva in vitro. Después de la cirugía de liposucción, tejido adiposo, en forma de desechos médicos, se puede reutilizar. La razón más atractiva para usar PBMSC es que se adquieren fácilmente y requieren solo una cirugía de un solo paso para reparar el cartílago.. Pocos estudios han descrito el uso de SMSC y células progenitoras derivadas de condrocitos. (CDPC) para reparar el daño del cartílago, y se requieren más pruebas clínicas para aclarar sus ventajas y desventajas. Las CDPC se originan a partir de tejido cartilaginoso y tienen una capacidad superior para diferenciarse en cartílago.. Los tejidos que requieren reparación generalmente incluyen el menisco de la articulación de la rodilla y el cartílago del astrágalo.; El daño a estas regiones se limita principalmente al daño del cartílago o a la OA temprana.. Las células se pueden administrar mediante una variedad de métodos, como la simple inyección directa de MSC, o MSC mezcladas con ácido hialurónico (JA), PPR, o pegamento, así como MSC combinados con andamio.
Tipo de célula Fuente de célula Ubicación Tipo de lesión Portador de célula Casos (norte) Seguimiento Descripción Resultados
CDPC autólogos, derivado de cartílago Rodilla AC Defectos del cartílago Estructura de colágeno tipo I/III 15 12 meses En comparación con BMSC, el potencial condrogénico fue mejor No se encontraron calcificación ectópica ni vascularización en las biopsias de tejido de cuatro pacientes. Las puntuaciones clínicas de todos los pacientes mostraron mejoría.; la función mejoró y el dolor se alivió. 2016 [24]
Inyección autóloga de rodilla AC OA de BMSC 3 5 años Actualización de un estudio anterior El seguimiento a largo plazo de la inyección de células madre mostró un buen pronóstico para los pacientes con OA en etapa temprana. 2016 [28]
BMSC Rodilla alogénica AC OA Inyección BMSC: 15
JA: 15 12 meses ECA en comparación con el grupo HA, la recuperación de la función y la calidad del cartílago regenerado mejoran significativamente en el grupo BMSC. 2015 [29]
BMSC Rodilla alogénica AC y menisco OA Inyección en dosis bajas: 18
dosis alta: 18
JA: 19 2 años ECA de meniscectomía medial parcial Se alivió el dolor en la articulación de la rodilla, y la resonancia magnética mostró la regeneración del menisco en el grupo de células madre. 2014 [30]
Inyección autóloga de rodilla AC OA de BMSC 12 2 años Actualización de un estudio anterior El dolor se alivió después 1 año de tratamiento, que continuó durante el año 2. La resonancia magnética mostró una mejor calidad del cartílago en un año 2 comparado con el año 1. 2014 [31]
BMSC Rodilla autóloga AC OA Defectos del cartílago Inyección HA + BMSC: 28
JA: 28 2 años ECA osteotomía tibial alta + microfractura Mejora efectiva de las puntuaciones del tejido clínico a corto plazo y de reparación del cartílago. 2013 [32]
BMSC Autólogas Tobillo Defectos condrales Membrana de colágeno 25 2 años Trasplante de células madre asociado a matriz Buenas puntuaciones clínicas y sin complicaciones. 2013 [33]
BMSCs Rodilla autóloga AC Defectos del cartílago Inyección parche perióstico Microfractura + BMSC + JA: 35
BMSC + parche: 35 2 años Microfractura + BMSC + Los HA son comparables a los BMSC + parche, pero mínimamente invasivo. 2012 [34]
SMSC Rodilla autóloga AC + menisco Defectos del cartílago Trasplante artroscópico 10 37–80 meses 10% Suero humano autólogo utilizado para ampliar las puntuaciones de las células en resonancia magnética, Puntuación de Lysholm, y la histología cualitativa muestran que el trasplante de SMSC es significativo. 2015 [35]
ADSC Autólogas de rodilla AC Defectos del cartílago ADSC artroscópicas + microfractura + pegamento de fibrina: 40
Microfractura: 40 2 años ECA Las puntuaciones radiológicas y KOOS de dolor y síntomas muestran una mejoría más significativa que la del grupo de control. 2016 [36]
ADSC Rodilla autóloga AC OA ADSC artroscópicas + pegamento de fibrina: 20 2 años Las puntuaciones clínicas y de resonancia magnética muestran una mejora significativa. 2016 [37]
ADSC Rodilla autóloga AC OA Inyección SVF: 1,128 12–54 meses Sin efectos secundarios graves, infección, o cáncer relacionado con FVS. 2015 [38]
ADSC Inyección autóloga de rodilla AC OA 30 2 años 4.04 × 106 células madre Eficaz para pacientes ancianos con OA en la rodilla. 2015 [39]
ADSC Rodilla autóloga AC OA ADSC artroscópicas: 37
ADSC + pegamento de fibrina: 17 24–34 meses Los resultados artroscópicos y clínicos fueron útiles para la OA en ambos grupos. Sin embargo, el ADSC + el grupo de pegamento de fibrina tuvo mejores puntuaciones ICRS. 2015 [40]
ADSC ADSC de rodilla autólogas OA temprana ADSC artroscópicas + pegamento de fibrina: 49 Significar 26.7 meses Pacientes > 60 años de edad o tener áreas de lesión < 6 cm2 no eran adecuados para este tratamiento. 2015 [41]
ADSC Menisco autólogo Desgarro meniscal ADSC por inyección + PPR + CaCl2 + JA: 1 18 meses Se alivió el dolor. resonancia magnética en 3 meses después del tratamiento mostró que el desgarro del menisco casi había desaparecido. 2014 [42]
ADSC Rodilla autóloga AC OA Rodilla artroscópica: 37 24–34 meses Los factores que afectaron el resultado de la reparación fueron en su mayoría un área de lesión grande y un IMC alto. La segunda vista artroscópica mostró 76% reparación no regular. 2014 [43]
ADSC Astrágalo autólogo Lesiones osteocondrales Inyección Estimulación de la médula: 26
SVF + estimulación de la médula: 24 21.9 meses El grupo de estimulación de la médula con SVF mostró mejores resultados que el grupo de estimulación de la médula sola. 2014 [44]
ADSC Inyección autóloga de rodilla AC OA I: dosis baja (3), dosis media (3), dosis alta (3)
II: dosis alta (9) 6 meses dosis baja: 1 × 107 Dosis media: 5 × 107 dosis alta: 1 × 108 Sin eventos adversos. El grupo de dosis alta mostró mejores resultados que los otros grupos.. 2014 [45]
ADSC ADSC de inyección de OA de CA de rodilla autóloga + PPR: 91 30 meses La seguridad de la FVS autóloga y de las inyecciones locales percutáneas se demostró mediante resonancia magnética y seguimiento telefónico. 2013 [46]
ADSC Rodilla autóloga AC OA Inyección SVF + PPR: 18 24–26 meses Las ADSC de la almohadilla grasa infrapatelar fueron útiles para aliviar el dolor articular y mejorar la función de la articulación de la rodilla.. 2013 [47]
ADSC Astrágalo autólogo Lesiones osteocondrales Inyección Microfractura: 30
Microfractura + ADSC: 35 21.8 meses Entre los pacientes por encima 50 años de edad, el efecto de la estimulación de la médula + Las ADSC fueron mejores que la estimulación medular sola. >109 El tamaño de la lesión mm2 y el quiste subcondral existente mostraron mejores resultados de regeneración. 2013 [48]
ADSC ADSC de inyección de OA de CA de rodilla autóloga + PPR: 25 12 meses 1.89 × 106 ADSC, 3 Las ADSC de PRP de ml de la almohadilla de grasa infrapatelar fueron útiles para aliviar el dolor articular y mejorar la función de la articulación de la rodilla.. 2012 [49]
PBSCs Rodilla autóloga AC Lesiones condrales Cirugía abierta 1 7.5 años Colgajo perióstico + Realineación patelofemoral CT y MRI mostraron mejores resultados. Ocho meses después de la cirugía, la segunda artroscopia mostró que el cartílago de nuevo crecimiento tenía una superficie lisa. El paciente volvió a practicar Taekwondo. 2014 [50]
PBSC Inyección temprana de OA autóloga de rodilla AC 5 6 meses PBSC + JA + factor de crecimiento + microfractura Sin eventos adversos y todas las puntuaciones clínicas mejoraron. 2013 [51]
PBSCs Rodilla autóloga AC Defectos condrales Microfractura artroscópica + JA: 25
PBSC + microfractura + JA: 25 2 años ECA El grupo PBSC tiene una mejor calidad del cartílago del recién nacido que el grupo de control en evaluaciones histológicas y de resonancia magnética.. 2013 [52]
PBSC Rodilla autóloga AC Defectos condrales Cirugía abierta 52 6 años Las PBSC de membrana de colágeno son una forma eficaz de reparar grandes lesiones de cartílago. Este método se puede utilizar como alternativa al ACI.. 2012 [53]
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Mesa 2
Tipos de células madre utilizadas clínicamente para la regeneración del cartílago en el pasado y en el presente. Esta tabla muestra los resultados de búsqueda en la base de datos PubMed para ensayos clínicos que involucran células madre en la regeneración del cartílago., publicado desde 2000 hasta finales de junio 2016 (numero de trabajos).
Año Tipo de celda Total
BMSC ADSC PBSC SDSC CDPC
2002 1 0 0 0 0 1
2004 1 0 0 0 0 1
2005 1 0 0 0 0 1
2007 2 0 0 0 0 2
2008 1 0 0 0 0 1
2010 2 0 0 0 0 2
2011 2 1 1 0 0 4
2012 2 1 1 0 0 4
2013 2 2 2 0 0 6
2014 2 4 1 0 0 7
2015 1 4 0 1 0 6
2016 1 2 0 0 1 4
Total 18 14 5 1 1 39
A pesar de años de investigación, el uso de células madre en la regeneración del cartílagono ha cumplido las expectativas. Las MSC poseen un programa de diferenciación intrínseco para la formación de hueso endocondral. [126]. Aunque los investigadores buscan evitar el destino hipertrófico de las MSC, todavía no pueden crear cartílago hialino articular sin el fenotipo de condrocitos hipertróficos [69]. Este desafío debe superarse para permitir una mejor regeneración del cartílago mediante ingeniería de tejidos basada en MSC.. Además, El uso de células madre en la regeneración del cartílago se limita a células madre no tratadas o cultivadas para multiplicación.. Aunque se ha demostrado la viabilidad de utilizar células madre en la regeneración del cartílago, Se han informado pocos estudios clínicos porque las células inducidas son inestables. [127] (es decir., Se degeneran fácilmente y conducen a la tumorigénesis.).
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