Terapia basada en vesículas extracelulares derivadas de células madre mesenquimales para el tratamiento de la toxicidad inducida por la doxorrubicina en las distintas poblaciones celulares del corazón

Abstract

[ES] La mejora en los tratamientos y la aparición de métodos más eficaces de diagnóstico temprano han conducido a una mayor supervivencia de los pacientes con cáncer. Sin embargo, esto ha venido acompañado de un incremento en el número de pacientes que sufren efectos secundarios como consecuencia del tratamiento anti-cancerígeno. Las antraciclinas, entre las que destaca la doxorrubicina, son uno de los tratamientos quimioterapéuticos más empleados, tanto solos, como en combinación con otros fármacos. Sin embargo, su uso está relacionado con varios efectos secundarios, entre los cuales la cardiotoxicidad se revela como el más severo. Actualmente existen algunas estrategias terapéuticas genéricas que permiten disminuir las consecuencias de la cardiotoxicidad inducida por antraciclinas, pero la efectividad es baja y no es posible suministrarla a todos los pacientes. Cabe destacar que no es posible diagnosticar la aparición de la insuficiencia cardiaca previamente al daño tisular, lo que unido a que todavía no se conocen exactamente los mecanismos por los que la doxorrubicina genera cardiotoxicidad, dificulta significativamente el diseño de terapias efectivas. Dentro de los estudios de cardiotoxicidad realizados con doxorrubicina, su efecto sobre los cardiomiocitos es el fenómeno más estudiado, mientras que existen pocos trabajos que estudien el corazón en su conjunto o se centren en el resto de los tipos celulares presentes en el corazón (fibroblastos y células endoteliales). Por ello, uno de los objetivos de este trabajo consiste en determinar el efecto de la doxorrubicina sobre los tres principales tipos celulares del corazón, es decir, cardiomiocitos, células endoteliales y fibroblastos cardíacos. Por otro lado, la escasa efectividad de los tratamientos existentes anteriormente mencionada hace necesaria la búsqueda de tratamientos efectivos que permitan reducir las consecuencias del daño sobre el corazón. La terapia con células madre mesenquimales (MSC) ha mostrado efectos beneficiosos en múltiples modelos animales de enfermedades cardiovasculares y entre ellos en la cardiotoxicidad mediada por antraciclinas. Cabe destacar que diferentes estudios han indicado que el efecto regenerador tras un evento isquémico mediado por estas células se debe fundamentalmente a factores paracrinos y más concretamente a las vesículas extracelulares. En este sentido existe poca literatura respecto al mecanismo protector de las MSC en el ámbito de la cardiotoxicidad inducida por doxorrubicina, por lo que otro de los objetivos de este trabajo consiste en determinar el efecto del medio condicionado y de las vesículas extracelulares obtenidas a partir de cultivos de MSC sobre la cardiotoxicidad inducida por la doxorrubicina. Para realizar este estudio se emplearán cultivos celulares de cardiomiocitos, células endoteliales y fibroblastos cardíacos sobre las cuales se estudiarán los efectos del tratamiento con doxorubicina en cuanto a generación de estrés oxidativo, disminución de viabilidad celular y/o alteración de la capacidad funcional. En definitiva, este trabajo servirá para profundizar en los mecanismos de toxicidad de la doxorrubicina sobre las diferentes poblaciones celulares del corazón y avanzar en el diseño de una estrategia terapéutica frente a dicho daño mediante el uso de la fracción secretora de las MSC.

[EN] The improvement in treatments and the emergence of more effective methods of early diagnosis have led to a greater survival of cancer patients. Nevertheless, this has also led to an increase in the number of patients suffering side effects of anti-cancer treatments. Anthracyclines, specially doxorubicin, are one of the most used chemotherapeutic treatments, either alone or in combination with other drugs. However, its use is related to several side effects, among which cardiotoxicity is the most severe. Currently there are some generic therapeutic strategies that allow to reduce the consequences of cardiotoxicity induced by anthracyclines, but the effectiveness is low and it is not possible to provide it to all patients. It should be noted that it isn¿t possible to diagnose the appearance of heart failure prior to tissue damage, which, together with the fact that the mechanisms by which doxorubicin generates cardiotoxicity remain unknown, increases significantly the difficulty of the design of effective therapies. Among the studies of cardiotoxicity performed with doxorubicin, its effect on cardiomyocytes is the most studied phenomenon, while there are few studies that investigate the heart as a whole or focus on the rest of the cell types present in the heart (fibroblasts and endothelial cells). Therefore, one of the objectives of this work is to determine the effect of doxorubicin on the three major cell types of the heart, namely, cardiomyocytes, endothelial cells and cardiac fibroblasts. On the other hand, the scarce effectiveness of existing treatments mentioned above, makes it necessary to search for effective treatments that reduce the damage of the heart. Mesenchymal stem cell therapy (MSC) has shown beneficial effects in multiple animal models of cardiovascular diseases and among them in anthracycline-mediated cardiotoxicity. It should be noted that different studies have indicated that the regenerative effect after an ischemic event mediated by these cells is mainly due to paracrine factors and more specifically to the extracellular vesicles. There is little literature regarding the protective mechanism of MSCs in the field of cardiotoxicity induced by doxorubicin, so another objective of this work is to determine the effect of conditioned medium and extracellular vesicles obtained from MSC cultures on the cardiotoxicity induced by doxorubicin. To carry out this study cell cultures of cardiomyocytes, endothelial cells and cardiac fibroblasts will be used, on which the effects of doxorubicin treatment will be studied in terms of generation of oxidative stress, decreased cell viability and/or impaired functional capacity. In short, this work will serve to deepen the mechanisms of toxicity of doxorubicin on different cell populations of the heart and to advance in the design of a therapeutic strategy against such damage using the secretory fraction of MSCs.