Cultivo de condrocitos y células epiteliales sobre soportes de ácido poliláctico para regeneración de vías aéreas

Abstract

[ES] Objetivos: Las vías aéreas cumplen un papel muy importante en el organismo ya que son las responsables tanto de llevar el aire a los pulmones como de acondicionarlo. El cartílago tiene una función esencial de soporte mientras que la mucosa respiratoria es la encargada del aclaramiento mucociliar. Enfermedades como la estenosis afectan a estas estructuras impidiendo la correcta realización de sus funciones y resultando en graves consecuencias para quienes las sufren, además de que los tratamientos actuales no son efectivos. Las técnicas de ingeniería tisular son prometedoras para la reconstrucción de este tipo de defectos, por ello en este trabajo se plantea el uso del ácido poliláctico como soporte en estrategias de regeneración del cartílago y la mucosa de las vías aéreas. Metodología: En primer lugar, se caracterizó la estructura, citotoxicidad y propiedades mecánicas de los soportes de ácido poliláctico. Posteriormente, se sembraron condrocitos primarios sobre scaffolds de ácido poliláctico impresos en 3D con y sin hidrogeles, y se evaluó mediante marcaje fluorescente la morfología y la expresión de colágeno de tipo I, de tipo II y agrecano. También se sembraron células epiteliales primarias y las líneas celulares A549 y H460 sobre membranas electrohiladas de ácido poli-L-láctico con y sin colágeno, y se analizó mediante fluorescencia la proliferación y morfología, así como la expresión de genes relacionados con la mucosa respiratoria (CDH1, CK20 y MUC5AC) mediante Real Time PCR. Resultados: Los soportes de ácido poliláctico resultaron ser no citotóxicos además de que mostraron propiedades mecánicas similares a los de la tráquea, con un Módulo de Young de entre 2,6 ± 0,1 y 3,6 ± 0,2 MPa según el espesor. Por otra parte, los condrocitos sembrados en los scaffolds de PLA expresaron proteínas propias del cartílago hialino como colágeno II y agrecano principalmente cuando se combinó el scaffold con el hidrogel de alginato y agarosa. Además, las células epiteliales mostraron una proliferación adecuada tapizando las membranas con y sin colágeno, y en el caso de las A549 y las células epiteliales primarias, mostraron expresión de CDH1, lo que significa que sí que tienen características de epitelio. Conclusiones: Los resultados obtenidos permiten concluir que el uso de ácido poliláctico como soporte para condrocitos y células epiteliales presenta una potencial capacidad para la regeneración de vías aéreas.

[EN] Objectives: The airways play a very important role in the organism since they are responsible for both carrying the air to the lungs and conditioning it. Cartilage has an essential support function while the respiratory mucosa is responsible for mucociliary clearance. Diseases such as stenosis affect these structures, preventing the proper performance of their functions and resulting in serious consequences for those who suffer them, in addition to the fact that current treatments are not effective. Tissue engineering techniques are promising for the reconstruction of this type of defects, so in this project the use of polylactic acid as a support in regeneration strategies of the cartilage and the mucosa of the airways is considered. Methodology: Firstly, the structure, cytotoxicity and mechanical properties of the polylactic acid supports were characterized. Subsequently, primary chondrocytes were seeded on 3D printed polylactic acid scaffolds with and without hydrogels, and the morphology and expression of type I, type II and aggrecan collagen was evaluated by fluorescent labeling. Primary epithelial cells and the A549 and H460 cell lines were also seeded onto electrohilated membranes of poly-L-lactic acid with and without collagen, and proliferation and morphology were analyzed by fluorescence, as well as the expression of genes related to the respiratory mucosa ( CDH1, CK20 and MUC5AC) by Real Time PCR. Results: The polylactic acid scaffolds were found to be non-cytotoxic, in addition to showing mechanical properties similar to those of the trachea, with a Young's modulus between 2.6 ± 0.1 and 3.6 ± 0.2 MPa depending on the thickness. On the other hand, the chondrocytes grown in the PLA scaffolds expressed hyaline cartilage proteins such as collagen II and aggrecan mainly when the scaffold was combined with the alginate and agarose hydrogel. In addition, the epithelial cells showed an adequate proliferation on membranes with and without collagen, and in the case of the A549 and the primary epithelial cells, they showed expression of CDH1, which means that they do have epithelial characteristics. Conclusions: The results obtained allow us to conclude that the use of polylactic acid as a scaffold for chondrocytes and epithelial cells presents a potential capacity for the regeneration of airways.