Científicos de Stanford han descubierto un método para regenerar el cartílago de la rodilla en ratones envejecidos y muestras de tejido humano al centrarse en una proteína cuya producción aumenta con la edad. La investigación, detallada en Science, abre la puerta a un medicamento que podría abordar la artritis sin necesidad de cirugía de reemplazo de articulaciones.
Los investigadores detuvieron una proteína conocida como 15-PGDH, que crece en cantidad a medida que las criaturas envejecen. Cuando se administró a roedores envejecidos, la intervención recuperó cartílago que había desaparecido con el tiempo. El tratamiento también protegió a los animales de volverse artríticos después de lesiones de rodilla que se asemejan a desgarros del ligamento cruzado anterior en humanos. El cartílago tomado de rodillas humanas durante reemplazos de articulaciones comenzó a producir nuevo material articular funcional cuando se trató con el mismo inhibidor.
La Proteína Que Envejece el Cartílago
Una afección degenerativa que afecta las articulaciones, la osteoartritis causa el desgaste del cartílago con el tiempo, dejando a las personas con articulaciones dolorosas e hinchadas que se vuelven más difíciles de mover. En los Estados Unidos, afecta aproximadamente a una de cada cinco personas adultas, y se estima que cuesta al país alrededor de $65 mil millones en gastos de atención médica directa anualmente.
Manejar el dolor y otros síntomas sigue siendo el enfoque principal para tratar la afección en la actualidad. Cuando la enfermedad avanza significativamente, el reemplazo quirúrgico de la articulación dañada a menudo se convierte en la única opción restante. Ningún medicamento ha demostrado todavía ser capaz de frenar o revertir la osteoartritis en sí mismo.
El estudio, liderado por Stanford Medicine, se centró en 15-PGDH, que los investigadores clasifican como una gerozima — una etiqueta para enzimas cuya abundancia aumenta con la edad y que ayudan a producir la gradual disminución en la función del tejido.
Investigaciones anteriores del mismo equipo descubrieron que 15-PGDH funciona como un controlador clave del envejecimiento en varias partes del cuerpo. Cuando se bloqueó la proteína utilizando un pequeño químico, los ratones mayores ganaron más masa muscular y mostraron una mejor resistencia. En contraste, elevar los niveles de 15-PGDH en criaturas jóvenes llevó a que sus músculos se encogieran y perdieran fuerza. Esta proteína también ha sido vinculada a la renovación de células óseas, nerviosas y sanguíneas.
Regeneración del Cartílago Sin Células Madre
Las células madre específicas de los tejidos se multiplican y desarrollan en células especializadas en muchas partes del cuerpo durante la recuperación. Sin embargo, el cartílago funciona de una manera distinta.
En lugar de depender de las células madre, las células de cartílago existentes, llamadas condrocitos, modificaron sus patrones de actividad genética y se desplazaron hacia un estado más juvenil. «Esta es una nueva forma de regenerar tejido adulto y tiene una importante promesa clínica para el tratamiento de la artritis debido al envejecimiento o a una lesión», dijo Helen Blau, PhD, profesora de microbiología e inmunología.
«Estábamos buscando células madre, pero claramente no están involucradas. Es muy emocionante».
El Baxter Laboratory for Stem Cell Biology es dirigido por Blau, quien se desempeña como su directora. La otra autora principal es Nidhi Bhutani, PhD, quien ostenta el título de profesora asociada de cirugía ortopédica. Las autoras principales del estudio son Mamta Singla, PhD, instructora de cirugía ortopédica, y Yu Xin (Will) Wang, PhD, una antigua becaria postdoctoral. Wang desde entonces pasó a convertirse en profesora asistente en el Sanford Burnham Institute en San Diego.
Cómo el 15-PGDH Afecta el Cartílago
Los niveles de prostaglandina E2 pueden aumentarse bloqueando el 15-PGDH, una medida que ha demostrado apoyar la reparación de músculos, nervios y otras partes del cuerpo. En el cartílago, el resultado es particularmente llamativo.
Las muestras de cartílago humano mostraron una respuesta particularmente llamativa. «Millones de personas sufren de dolor e hinchazón en las articulaciones a medida que envejecen», dijo Bhutani. «Es una necesidad médica insatisfecha enorme. Hasta ahora, no ha habido un fármaco que trate directamente la causa de la pérdida de cartílago. Pero este inhibidor de la gerozima causa una regeneración dramática del cartílago más allá de la reportada en respuesta a cualquier otro fármaco o intervención».
Los Tres Tipos de Cartílago
Existen tres tipos principales de cartílago, y cada uno cumple un propósito distinto.
El cartílago elástico, suave y flexible, ayuda a dar forma a la oreja externa, mientras que el fibrocartílago más firme maneja la absorción de fuerzas, como entre las vértebras espinales. El cartílago hialino es liso y resbaladizo, permitiendo que los huesos se deslicen unos sobre otros con casi ninguna fricción en articulaciones como los tobillos, las caderas, los hombros y ciertas partes de la rodilla.
La osteoartritis daña con mayor frecuencia un tipo particular de cartílago que se encuentra en las articulaciones. Ese tipo de cartílago se denomina cartílago articular, que es otro nombre para el cartílago hialino.
Por qué el Cartílago Articular es Difícil de Reparar
El daño articular que se observa en la osteoartritis se debe a años de desgaste, lesión o exceso de peso. A medida que esta tensión se acumula, los condrocitos comienzan a liberar sustancias inflamatorias incluso mientras destruyen el mismo colágeno que mantiene el cartílago fuerte.
El cartílago se vuelve más delgado y delicado a medida que su colágeno desaparece. La hinchazón y el dolor son resultado de la inflamación, lo que da lugar a las señales bien conocidas de la osteoartritis.
El cartílago articular no suele repararse bien por sí solo. Los científicos han encontrado posibles células madre o progenitoras capaces de producir cartílago dentro del hueso, pero los intentos de descubrir poblaciones de células similares directamente dentro del cartílago articular han fracasado.
Un Camino Hacia un Medicamento
En lugar de cultivar cartílago fresco a partir de células madre, los investigadores de Stanford están alterando la forma en que se comportan las células que ya están presentes. Este es un método enfocado en lugar de amplio.
La diferencia entre esos dos caminos es significativa. La medicina regenerativa ha dependido típicamente de las células madre para reconstruir tejidos dañados. Aquí, sin embargo, el enfoque toma un rumbo diferente, mostrando en cambio que las células ya presentes pueden ser guiadas de vuelta a una condición más juvenil y saludable —un resultado que coincide con cómo los investigadores mismos describen su propio logro.
Los científicos están trabajando en una pastilla o inyección que podría reconstruir el cartílago y reducir las cirugías de reemplazo de rodilla o cadera. Sigue siendo desconocido si su idea dará resultado en pruebas con humanos.
Qué Viene Después
Esta investigación tiene promesas, pero sigue estando limitada a estudios en animales y datos humanos tempranos. La brecha entre un plato de laboratorio y un paciente real es significativa, y numerosas terapias que muestran éxito en ratones en última instancia no se trasladan.
El proceso central sigue siendo un punto de ataque claro. Si la supresión de 15-PGDH resulta segura y confiable en las personas, la ruta ya está presente.
Durante años, investigadores han perseguido una cura para la osteoartritis. Ahora un enfoque parece distinto de lo que había antes.
| Ratones | Muestras humanas | |
|---|---|---|
| Tratamiento | Bloque 15-PGDH | Bloque 15-PGDH |
| Resultado | Restauró cartílago perdido | Producción de cartílago nuevo y funcional |
| Contexto | Animales envejecidos | Pacientes con reemplazo de rodilla |
Científicos afirman que el cartílago envejecido o con artritis podría albergar más potencial para la reparación de lo que indicaban investigaciones anteriores. Proponen un método que podría eventualmente producir una medicina oral o una inyección capaz de regenerar el cartílago, reduciendo así la necesidad de cirugías de reemplazo de rodilla o cadera.
Millones de personas que sufren dolor articular ven una verdadera esperanza en un fármaco que ataca la causa en lugar del síntoma. El camino desde el laboratorio hasta el uso clínico es largo, aunque los resultados hasta ahora son alentadores, si bien todavía se encuentran en una etapa temprana.
Fuente: «“¿Adiós a los reemplazos de articulaciones? Científicos de Stanford hallaron una forma de regenerar cartílago y detener la artritis,” ScienceDaily.
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