Characterization of adipose-derived mesenchymal stem cells in degenerative osteoarthritis: Cartilage repair potential in In-vivo and in-vitro studies

Abstract

[EN] Cartilage degeneration is associated to degenerative bone and joint processes within osteoarthritis (OA). At present, OA are difficult to treat, involving very often, a partial or complete join substitution. However, the OA may become curable with a specific, early and efficient treatment focus on preservation and improvement of cartilage repair by regenerative interventions. After definitive knee prosthetic substitution in patients with severed OA, the surrounded knee fat is removed during the surgical procedure, resulting in a potential autologous source of ASC for treatment of additional affected joins. We found that both, infrapatellar and suprapatellar fat pads contains equivalent stem cell populations positive for CD90, CD29 and CD44. However the suprapatellar derived stromal vascular fraction (SVF) contained a significant higher CD105+ population. The enrichment on this particular population appears in parallel to higher colony formation units (CFU) and a higher population doubling when thE SVF is seeded from the digested suprapatellar fat. In all cases, the ASC cultures showed significantly better amplifications in the presence of human serum when compared with fetal bovine serum. Both, the suprapatellar and infrapatellar derived ASC were able to differentiate into adipocytes, osteocytes and chondrocytes, showing better yields on the osteocyte generation from the suprapatellar fat. Overall, cell transplantation of suprapatellar derived ASC, obtained from an inevitable joint substitution could offer a potential and more efficient autologous biological treatment in patients with multiple degenerative OA. PALABRAS CLA

[ES] La degeneración del cartílago está asociada a la osteoartritis (OA) afectando además al hueso y articulaciones. Actualmente, OA es difícilmente tratable, al final del proceso degenerativo de la enfermedad, el único tratamiento es una substitución prostética parcial o total de la articulación afectada. Existen nuevas estrategias que podrían combatir la progresión de la OA mediante un tratamiento específico enfocado a la preservación y mejora de la reparación del cartílago mediante tratamientos regenerativos. Después de una substitución prostética completa debido a una OA severa. Normalmente, los tejidos grasos que rodean la rodilla son eliminados durante la intervención. Estos tejidos desechados podrían ser una fuente de células madre derivadas de la grasa para tratamientos regenerativos autólogos. En este trabajo hemos demostrado que ambas grasas, la suprapatelar e infrapatelar contienen aproximadamente la misma población de células madre positivas para CD90, CD29 and CD44. Pero encontramos que la fracción vasculoestromal de la grasa suprapatelar contiene una población mayor de células CD105 positivas. Este enriquecimiento aparece en paralelo a una mayor capacidad de estas células en formar colonias a baja densidad (ensayo CFU) y una mayor capacidad de doblaje poblacional. Además, ambas poblaciones mostraron mejor capacidad de amplificación cuando fueron cultivadas con suero humano que con suero bovino fetal. Por último, las dos poblaciones fueron capaces de diferenciarse a adipocitos, condrocitos y osteocitos, las ACS suprapatelares mostraron un mejor rendimiento en la diferenciación a osteocitos. Por ello, el transplante de las ACS suprapatelares obtenidas a partir de una substitución inevitable podría ofrecer un tratamiento autologo eficaz para la osteoartritis degenerativa