Mecanismes implicats en la diferenciació de les cèl·lules progenitores endotelials durant el remodelat vascular pulmonar

Abstract

Les cèl·lules progenitores endotelials (EPC) derivades de la medul·la òssia tenen capacitat per diferenciar-se a cèl·lula endotelial (EC), contribuint així a la reparació endotelial, no obstant també poden diferenciar-se a altres tipus cel·lulars perpetuant lesions vasculars. En artèries pulmonars de pacients amb malaltia pulmonar obstructiva crònica (MPOC) s'ha relacionat un increment en el nombre de les EPC amb un engruiximent de la capa íntima d'aquestes. L'engruiximent d'aquesta està constituït principalment per cèl·lules musculars llises (SMC), així, aquest treball s'ha centrat en investigar la capacitat de les EPC per diferenciar-se a SMC, i per tant en contribuir en el remodelat vascular i en els mecanismes moleculars que hi intervenen. El factor de creixement transformant beta 1 (TGFß1) modula la migració i la diferenciació de EC a un fenotip mesenquimal mitjançant un procés anomenat "endothelial-to-mesenchymal transition" (EnMT). Per tant, el primer objectiu de l'estudi va ser avaluar la plasticitat de les EPC per diferenciar-se a SMC o EC. I el segon, investigar els mecanismes moleculars, relacionats amb la via del TGFß1, que podrien intervenir en la diferenciació i la migració d'aquestes. Per avaluar la plasticitat de las EPC, es van realitzar co-cultius amb EC i SMC in vitro i per una altra banda es van injectar les cèl·lules progenitores dins d'artèries pulmonars humanes aïllades. El fenotip de les cèl·lules es va caracteritzar morfològicament, per immunofluorescència i mitjançant microscopia electrònica. Per avaluar els mecanismes de diferenciació de les EPC, els co-cultius d'aquestes amb EC o SMC es van tractar amb inhibidors de la via del TGFß1 i es van analitzar per citometria de flux i immunofluorescència. També es va avaluar l'expressió gènica de marcadors endotelials i mesenquimals i l'expressió de factors de transcripció relacionats amb el procés d'EnMT. La migració de les EPC es va avaluar mitjançant assaigs en transweells en les mateixes condicions. Els resultats d'aquest treball mostren en primer lloc la capacitat de les EPC per diferenciar-se a EC, facilitant la reparació de l'endoteli vascular, però també per migrar a la capa íntima de les artèries pulmonars i diferenciar-se a SMC, contribuint així al remodelat vascular d'aquestes. Per últim, els resultats també demostren que les EPC es poden diferenciar a SMC i adquirir un fenotip migratori seguint un procés similar al de EnMT, que pot estar mediat pel factor TGFß1.

<i>Bone marrow-derived endothelial progenitor cells (EPC) have shown in vitro and in vivo their ability to differentiate into endothelial cells (EC) and repair the endothelium. However, some evidences suggest that the plasticity of these cells to differentiate into other cell types might contribute to perpetuate vascular lesions. Studies in pulmonary arteries (PA) of patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) suggest that bone marrow-derived EPC may infiltrate the intima and differentiate into smooth muscle cells (SMC). This study is aimed to evaluate the plasticity of EPC to differentiate into SMC and EC in both cell culture and human isolated PA. The study is also addressed to evaluate whether genes involved in the endothelial-to-mesenchymal transition (EnMT) may contribute to mesenchymal phenotype acquisition of EPC and whether transforming growth factor ß1 (TGFß1) is involved in this process. The in vitro studies demonstrated EPC may acquire the morphology and phenotype of the cells they were co-cultured with. EPC co-incubated with human isolated PA were able to migrate into the intima and differentiate into SMC. The results also show that co-culture of EPC with smooth muscle cells (SMC) increases the expression of the mesenchymal cell markers and decreases the expression of the endothelial cell markers. In the same conditions, we also observed an increase in the gene expression of the EnMT-related transcription factors. Inhibition of TGFß receptor I (TGFßRI) partially blocked the differentiation of EPC into SMC and facilitated their differentiation into endothelial cell lineage.<br/>This study provides evidences of plasticity of EPC to differentiate into both EC and SMC, reinforcing the idea of their potential role in remodeling process of PA in COPD. Finally, the results also indicate that EPC may differentiate into SMC-like cells through an EnMT-like process and that TGFß1 plays an important role in the fate of EPC.</i>