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Le staminali del cordone ombelicale suscitano speranze per la cura della cirrosi epatica

Sperimentazioni incoraggianti con le staminali cordonali CD133+

di Paolo De Lillo 

ROMA, domenica, 25 dicembre 2011 (ZENIT.org).- Nel Gennaio 2011 sugli APMIS Acta Pathologica, Microbica e Immunologica Scandinava è stato reso noto l’ultimo di una numerosa serie di significative ricerche che dimostrano chiaramente l’efficacia delle staminali del cordone ombelicale nella terapia di varie patologie del fegato. In questo caso il team, diretto dal Dottor Nagwa El-Khafif, dei Departments of Electronon Mimicroscopy, Immunology and Pathology, presso il Theodor Bilharz Research Institute, a Giza (Egitto) e del Department of Obstetrics and Gynecology, nella Ain Shams University, al Cairo (Egitto), è riuscito ad aumentare l’angiogenesi in un modello sperimentale di fibrosi epatica cronica, tipica della cirrosi, grazie alle staminali cordonali CD133+.

La fibrosi risulta una grave caratteristica di diverse malattie del fegato, in modo particolare della cirrosi, in cui si determinano anche necrosi e noduli di rigenerazione.

Questa patologia risulta essere la decima causa di morte tra gli uomini e la dodicesima tra le donne, uccidendo 27.000 persone ogni anno, nei soli Stati Uniti. Il rischio di decesso per qualunque causa si moltiplica di ben 12 volte in questi pazienti. Anche il costo, in termini di sofferenza umana, spese ospedaliere e perdita di autonomia e produttività, risulta molto elevato.1 Nel mondo la mortalità potrebbe essere di oltre 500.000 unità ed in Italia di circa 6.000 nei 12 mesi.

I fattori di rischio più importanti per la cirrosi sono l’epatite B, C e l’alcolismo, che dimezza i tempi d’ insorgenza da 20-30 anni a 10-15 nei malati di epatite. Influenze gravi, ma meno frequenti, presentano patologie autoimmuni, anche delle vie biliari, come la cirrosi biliare primitiva, malattie metaboliche, tra cui l’emocromatosi ed il morbo di Wilson, patologie vascolari, ad esempio uno scompenso cardiaco destro, oppure una stenosi od una insufficienza valvolare del cuore di destra, l’esposizione ad agenti tossici o la reazione avversa a farmaci, l’obesità, trattamenti con cortisonici e la malattia coronarica. Inoltre va considerato che l’ipercolesterolemia e il diabete sarebbero potenziali fattori di rischio per quella parte delle cirrosi che restano ancora ad eziologia ignota, le cosiddette cirrosi cripto-genetiche.2

Il Dottor El-Khafif afferma che la formazione neo-vascolare negli adulti può risultare esclusivamente dal processo di vascolo-genesi, cioè la creazione di vasi sanguigni primordiali da parte di angioblasti o cellule progenitrici endoteliali (EPCs), derivate da staminali, come quelle del cordone ombelicale. Normalmente tendono ad accumularsi in siti angiogenici attivi e quindi a partecipare alla neo-vascolarizzazione, secondo lo schema scientifico di “vascolo-genesi adulta postnatale”.

A seguito di queste scoperte, l’utilizzo di progenitrici endoteliali si è affermato come un nuovo approccio terapeutico in molti settori medici, per la cura di ischemie e fibrosi.3

Il Journal of Clinical Investigation, nel suo numero del Giugno 2000, ha pubblicato la ricerca condotta dal Dottor Murohara del Cardiovascular Research Institute, nel Department of Internal Medicine III, presso la Kurume University School of Medicine, a Kurume (Giappone), che ha identificato, per la prima volta, cellule progenitrici endoteliali nel sangue del cordone ombelicale. Tra i moltissimi sottotipi in esso presenti, le staminali cordonali umane, caratterizzate dal marcatore CD133, si sono dimostrate quelle con la più elevata capacità d’integrazione verso tessuti ischemici e con la maggiore possibilità di contribuire alla guarigione, stimolando l’angiogenesi locale.4 5

L’antigene di superficie CD133 è stato accettato come un indicatore alternativo delle progenitrici endoteliali, derivate dalle staminali del cordone ombelicale, al posto del CD34, poiché non è espresso sulle cellule endoteliali adulte. Esso viene rapidamente inibito quando le EPC si differenziano in cellule più mature, sia lungo la linea ematopoietica e mieloide, che endoteliale, per quanto riguarda le più immature.6

Molti studi hanno dimostrato il ruolo dell’angiogenesi nella rigenerazione epatica. Ciò ha spinto gli scienziati del Theodor Bilharz Research Institute e della Ain Shams University a sperimentare in vivo il potenziale terapeutico delle staminali cordonali CD133+ per la fibrosi cronica del fegato.

Hanno utilizzato un modello murino, in cui la patologia risulta causata da una parassitosi: la schistosomiasi.3

Le staminali del cordone ombelicale sono state espanse in coltura con un cocktail di fattori di crescita: Stem Cell Factor SCF, Fms-Like Tyrosine Kinase 3 FLT3, interleucine Il-3 e Il6. Il processo è proseguito per 3 settimane, che risulta un periodo sufficiente di tempo, per ottenere un potenziale di differenziazione endoteliale ottimale.7 8 9Le staminali cordonali umane CD133+ raggiungono questo risultato in modo più rapido e con una forte attività proliferativa.6

Le staminali del cordone ombelicale riescono a raggiungere in modo specifico la rete capillare del fegato ed il tessuto fibrotico, tipico anche della cirrosi epatica, incorporandosi in essi.10

Inoltre risulta decisamente accresciuta la capacità di formare endoteli, rispetto alle cellule progenitrici derivate dal sangue periferico di soggetti adulti. Questo importante fattore di superiorità delle staminali del cordone ombelicale è stato scoperto dal Dottor Jiří Pomyje del Department of Pathophysiology, nella 1st Medical Faculty, presso la Charles University, a Praga (Repubblica Ceca). La sua ricerca è apparsa online il 23 Febbraio 2003 su European Journal of Haematology.7

22 settimane dopo l’inizio dell’infezione, viene effettuato il trapianto, quando è stato raggiunto pienamente lo stato fibrotico cronico. Per realizzarlo eseguono una singola iniezione all’interno del fegato di 3x105staminali cordonali. In questa fase hanno osservato una diminuzione delle aree fibrotiche, la riduzione della grandezza dei granulomi, formatisi a causa della schistosomiasi, la ricostruzione dei sinusoidi, capillari fenestrati ad alta permeabilità, tipici del fegato e l’ aumento di nuovi vasi sanguigni, con l’espressione dei markers specifici dell’ angiogenesi umana: CD31, CD34 ed il Von Willebrand Factor. Essi risultano di varie dimensioni, ma crescono di numero in particolare i piccoli, interessando soprattutto il parenchima dell’ organo.3

Le fibre di collagene mostrano una consistente diminuzione, con la riduzione della matrice extracellulare, tipica della fibrosi, come nella cirrosi epatica, impedendo la compromissione della circolazione nel fegato e la conseguente ipossia; ciò evita anche il danno tissutale, collegato alla fibrosi.11 Contemporaneamente le nuove cellule endoteliali formano un rivestimento decisamente migliore sulla parete dei sinusoidi e dei vasi sanguigni. Questi ultimi si sviluppano particolarmente nelle aree adiacenti a quelle fibrotiche. In aggiunta le giovani cellule endoteliali, caratterizzate da numerose mitosi, formano invaginazioni, portando alla scissione dei vecchi vasi sanguigni in nuovi più numerosi.

I periciti, cellule connettivali, che circondano parzialmente capillari e venule del fegato, mostrano segni d’ attivazione, evidenziando il loro ruolo centrale nella formazione neo-vascolare. Sono considerati come importanti regolatori della angiogenesi e la funzione vascolare.12 Le cellule endoteliali ed i periciti influenzano il flusso sanguigno, il rimodellamento dei vasi e la moltiplicazione cellulare.13

Nei gruppi di controllo, non trattati con le staminali del cordone ombelicale umano, non si verifica nessuno di questi positivi cambiamenti, ma la patologia si sviluppa in modo grave.

Le staminali cordonali CD133+ contribuiscono ad una più intensa riparazione del tessuto epatico e all’aumento della sopravvivenza attraverso un meccanismo paracrino, cioè per mezzo della secrezione di messaggeri chimici, fattori solubili che sono lasciati diffondere, al fine di modificare la fisiologia delle cellule che le circondano, e la cui azione può persistere anche quando le staminali cordonali non sono più presenti nel tessuto. Secondo questi ricercatori non si differenzierebbero direttamente in epatociti, ma, invece, creerebbero un ambiente favorevole alla sopravvivenza ed alla proliferazione delle cellule danneggiate.14

Le staminali del cordone ombelicale evidenziano un duplice vantaggio per la terapia delle malattie del fegato, tra cui la temibile cirrosi, potendosi differenziare sia lungo la linea endoteliale, che in quella ematopoietica, come era già stato dimostrato nelle colture in vitro.3 Il Dottor Nagwa El-Khafif dimostra chiaramente che i nuovi vasi epatici sono in larga parte formati da cellule con markers umani; quindi sicuramente derivate dalle staminali cordonali trapiantate. Inoltre in alcune cellule poligonali, simili agli epatociti, sono stati riscontrati fattori angiogenici specifici dell’uomo, come il Vascular Endothelial Growth Factor VEGF ed la forma inducibile della Ossido Nitrico Sintetasi iNOS.3

Altre ricerche scientifiche hanno dimostrato che le staminali del cordone ombelicale CD133+ si differenziano in vivo in cellule endoteliali, che contribuiscono alla formazione di vasi, i quali esprimono marcatori endoteliali umani, quali la Anti-Platelet-Endothelial Cell Adhesion Molecule (PECAM) ed il Von Willebrand Factor.14

Cellule ematopoietiche, derivate dalle staminali cordonali, sono in grado di produrre citochine, come l’ interleuchina IL-6, il fattore di necrosi tumorale-α, fattore di crescita degli epatociti (HGF), e altri sostanze, che stimolano la proliferazione delle cellule del fegato e possono contribuire indirettamente alla rigenerazione di questo organo.15

Le significative scoperte sperimentali ottenute dall’ equipe del Dottor Nagwa El-Khafif potranno aprire la strada per una efficace terapia della pericolosa cirrosi epatica e delle altre patologie caratterizzate da fibrosi nel fegato. Ciò potrà avvenire ancora prima, se ad esse si uniranno, in un progetto comune, gli ottimi risultati di numerose ricerche, coronate da successo, basate sull’azione vincente delle staminali del cordone ombelicale umano, nel fondamentale ambito dell’ epatologia.

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1) Anderson RN, Smith BL (2003). “Deaths: leading causes for 2001”. National vital statistics reports: from the Centers for Disease Control and Prevention, National Center for Health Statistics, National Vital Statistics System 52 (9): 1–85.

2) Associazione Italiana per lo Studio del Fegato, AISF.

3) Elkhafif N, El Baz H, Hammam O,Hassan, S Salah F, Mansour W, Mansy S, Yehia H, Zaki A, Magdy R. – CD133(+) human umbilical cord blood stem cells enhance angiogenesis in experimental chronic hepatic fibrosis. – APMIS. 2011 Jan;119(1):66-75. doi: 10.1111/j.1600-0463.2010.02693.x. Epub 2010 Nov 17.

4) Peichev M, Naiyer AJ, Pereira D, Zhu Z, Lane WJ, Williams M, et al. Expression of VEGFR-2 and CD133 by circulating human CD34 cells identifies a population of functional endothelial precursors. Blood 2000;95:952–8.

5) Salven P, Mustjoki S, Alitalo R, Alitalo K, Raffi S. VEGFR-3 and CD133 identify a population of CD34+ lymphatic/vascular endothelial precursor cells. Blood 2003;101:168–72.

6) Ingram DA, Mead LE, Tanaka H, Meade V, Fonoglio A, Mortell K, et al. Identification of a novel hierarchy of endothelial progenitor cells using human peripheral and umbilical cord blood. Blood 2004;104:2752–60.

7) Pomyje J, Zivny J, Sefc L, Plasilova M, Pytlic R, Necas E. Expression of genes regulating angiogenesis in human circulating hematopoietic cord blood CD34+/CD133+ cells. Eur J Haematol 2003;70:143–50.

8) Zhang L, Yang R, Chao Han Z. Transplantation of umbilical cord blood-derived endothelial progenitor cells: a promising method of therapeutic revascularization. Eur J Haematol 2005;76:1–8.

9) Nagano M, Yamashita T, Hamada H, Ohneda K, Kimura K, Nakagawa T, et al. Identification of functional endothelial progenitor cells suitable for the treatment of ischemic tissue using human umbilical cord blood. Blood 2007;110:151–60.

10) Ueno T, Nakamura T, Torimura T, Sata M. Angiogenic cell therapy for hepatic fibrosis. Med Mol Morphol 2006;39:16–21.

11) Medina J, Arroyo AG, Sanchez-Madrid F, Moreno-Otero R. Angiogenesis in chronic inflammatory liver disease. Hepatology2004;39:1185–95.

12) Díaz-Flores L, Gutiérrez R, Madrid JF, Varela H, Valladares F, Acosta E, et al. Pericytes. Morphofunction, interactions and pathology in a quiescent and activated mesenchymal cell niche. Histol Histopathol 2009;24:909–69.

13) Gerhardt H, Betsholtz C. Endothelial–pericyte interactions in angiogenesis. Cell Tissue Res 2003;314:15–23.

14) Zhou P, Wirthlin L, McGee J, Annett G, Nolta J. Contribution of human hematopoietic stem cells to liver repair. Semin Immunopathol2009;31:411–19.

14) Yang C, Zhang ZH, Li ZJ, Yang RC, Qian GQ, Han ZC. Enhancement of neovascularization with cord blood CD133+ cell-derived endothelial progenitor cell transplantation. Thromb Haemost 2004;91:1202–12.

15) Fausto N, Campbell JS, Riehle KJ. Liver regeneration. Hepatology 2006;43:S45–53.

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