1 Pontificia Universidad Javeriana Facultad De Ciencias Doctorado En
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Pontificia Universidad Javeriana Facultad de Ciencias Doctorado en Ciencias Biológicas Potencial efecto del medio condicionado de células madre mesenquimales derivadas de tejido adiposo sobre astrocitos humanos en un modelo in vitro de scratch y privación de glucosa Eliana María Báez Jurado Presentado como requisito parcial para otorgar el título de Doctora en Ciencias Biológicas Director: George Emilio Sampaio Barreto, Ph.D Co-director (a): Janneth González Santos, Ph.D Bogotá D.C., Colombia 2018 1 NOTA DE ADVERTENCIA ARTÍCULO 23, RESOLUCIÓN #13 DE 1946. “La Universidad no se hace responsable por los conceptos emitidos por sus alumnos en sus trabajos de tesis. Sólo velará porque no se publique nada contrario al dogma y a la moral católica y porque las tesis no contengan ataques personales contra persona alguna, antes bien se vean en ellas el anhelo de buscar la verdad y la justicia” 2 Potencial efecto del medio condicionado de células madre mesenquimales derivadas de tejido adiposo sobre astrocitos humanos en un modelo in vitro de scratch y privación de glucosa Eliana María Báez Jurado George Emilio Sampaio Barreto, Ph.D Director Lisandro Giráldez, Ph.D Silvia Tapia, Ph.D Liliana Francis Turner, PhD Marisol Lamprea, Ph.D Franscisco Capani, Ph.D 3 Potencial efecto del medio condicionado de células madre mesenquimales derivadas de tejido adiposo sobre astrocitos humanos en un modelo in vitro de scratch y privación de glucosa Eliana María Báez Jurado Concepción Puerta ul Decana Facultad de Ciencias Bogotá, D.C., 2019 4 Dedicatoria A mi mamá 5 Agradecimientos Agradecimiento a la Vicerrectoría Académica de la Pontificia Universidad Javeriana por confiar en mí y por brindarme la oportunidad de recibir el apoyo financiero para realizar y culminar mi estudio. Especial agradecimiento a mi Profesor George Barreto, por su exigencia, paciencia, por sus enseñanzas y por el ejemplo que me ha dado en muchos aspectos de mi vida. Profe muchas gracias por la disciplina, por enseñarme y orientarme no sólo en el ámbito académico sino también desde lo personal y para la vida. Por confiar en mí y por brindarme lo que necesitaba para el desarrollo de este proyecto. Agradecimiento especial a la profesora Janet González, por toda la orientación y enseñanzas y por todas aquellas veces que me animó a seguir luchando a pesar que por momentos la vida se tornará un poco difícil. Especial agradecimiento a Oscar Alejandro Hidalgo Lanussa, por el apoyo, la paciencia, por estar en los momentos difíciles y por siempre estar pendiente de mis cosas. A Gina Paola Guio Vega por el apoyo en parte de los ensayos, por el ánimo y por ser mi compañía en momentos cruciales para la culminación de esta etapa. A Paula Esquinas por el apoyo en el registro y análisis de las imágenes de microscopia electrónica. A la Fundación Santa Fe, especialmente Adriana Plata por el apoyo en el registro de las fotos para la colocalización de la neuroglobina en los diferentes organelos. Agradezco a mis compañeros de laboratorio Valeria Garzón, Tain, Felipe, Angélica Pinzón, Adriana, Sara, Juan Henao, Charles, Juan David Patiño, María Paula Lozano, Angélica Rincón, Jairo, Yeimy y Diego por el apoyo, sugerencias y porque de una u otra manera contribuyeron a mi formación académica y personal desde los espacios compartidos. Agradezco a todos los profesores del programa, a lo largo del doctorado hicieron parte fundamental de mi formación personal y académica. A mi mamá por toda su fortaleza, compañía, ejemplo y sobretodo paciencia y comprensión durante todos estos años cuando por diferentes circunstancias no me fue posible estar pendiente de ella y acompañarla. A Dios por la fortaleza y sabiduría que me brindó para terminar esta etapa de mi vida. A todos los que por olvido no quedaron en ésta lista pero que sin dudar contribuyeron para la finalización de este proyecto, mil gracias. 6 Tabla de Contenido ABREVIATURAS ............................................................................................................................... 8 RESUMEN ........................................................................................................................................ 9 INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 11 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN Y JUSTIFICACIÓN. .......................................... 11 MARCO TEÓRICO ............................................................................................................................ 16 2.1. LESIÓN CEREBRAL TRAUMÁTICA COMO UN PROBLEMA DE SALUD PÚBLICA .............................. 16 2.2. EL PAPEL DE LA GLUCOSA EN LA FUNCIÓN CEREBRAL FISIOLÓGICA Y PATOLÓGICA .................. 20 2.3. RESPUESTA DE LA CÉLULA A LA PRIVACIÓN DE GLUCOSA .......................................................... 22 2.4. ASTROCITOS Y SU PAPEL EN EL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL ................................................... 24 2.5. ASTROCITOS REACTIVOS Y SU PAPEL EN LA LESIÓN CEREBRAL TRAUMÁTICA ........................... 26 2.5. FUNCIÓN Y DISFUNCIÓN MITOCONDRIAL EN ASTROCITOS .......................................................... 27 2.6. CÉLULAS MESENQUIMALES Y SU APLICACIÓN TERAPÉUTICA. .................................................... 30 2.7. POTENCIAL NEUROPROTECTOR DE LA NEUROGLOBINA .............................................................. 83 OBJETIVOS ...................................................................................................................................... 95 3.1. OBJETIVO GENERAL .................................................................................................................... 95 3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................................. 95 MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................................................... 95 RESULTADOS .................................................................................................................................. 96 CAPÍTULO 1 ........................................................................................................................................ 97 CAPÍTULO 2 ...................................................................................................................................... 116 CAPÍTULO 3 ...................................................................................................................................... 154 DISCUSIÓN GENERAL .................................................................................................................... 172 CONCLUSIONES ............................................................................................................................ 178 PUBLICACIONES Y PRESENTACIÓN EN CONGRESOS ....................................................................... 180 • LISTA DE PUBLICACIONES ....................................................................................................... 180 • PREMIOS Y DISTINCIONES ........................................................................................................ 181 • PARTICIPACIÓN EN CONGRESOS Y CURSOS INTERNACIONALES ............................................... 181 • PARTICIPACIÓN EN CONGRESOS Y CURSOS NACIONALES ........................................................ 182 • POSTER Y PRESENTACIONES ORALES ...................................................................................... 182 ANEXOS ........................................................................................................................................ 183 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................... 190 7 Abreviaturas AQP4 Aquaporina 4 BDNF Factor neurotrófico derivado del cerebro bFGF Factor de crecimiento de fibroblastos básico BSS0 Solución salina equilibrada CM-hMSCA Medio condicionado de células madre derivadas de adiposo humano CM-MSCBM Medio condicionado de células madre derivadas de médula ósea CM-hMSCAF Medio condicionado de células madre derivadas del líquido amniótico humano CM Medio condicionado EGF Factor de crecimiento epidérmico ELA Esclerosis lateral amiotrófica ERN Especies reactivas de nitrógeno ERO Especies reactivas del oxígeno FGF Factor de crecimiento de fibroblastos GAPDH Gliceraldehído 3-fosfato deshidrogensa GDNF Factor neurotrófico derivado de la glia GFAP Proteína ácida glial fibrilar hDPSCs Células madre de pulpa dental humana HGF Factor de crecimiento de hepatocitos hMSCA Células madre derivadas de tejido adiposo humanas HUCMSC Células madre mesenquimales del cordón umbilical humano HUCPVC Células perivasculares del cordón umbilical humano IGF-1 Factor de crecimiento tipo insulina 1 LCT Lesión cerebral traumática MCP-1 Proteína quimiotáctica de monocitos 1 MSCs Células madre mesenquimáticas Ngb Neuroglobina NGF Factor de crecimiento nervioso PDGF-BB Factor de crecimiento derivado de plaquetas-BB RE Retículo endoplásmico SDF-1 Factor-1 derivado de células estromales SNC Sistema nervioso central SOD2 Superóxido dismutasa mitocondrial VEGF Factor de crecimiento endotelial vascular ΔΨm Potencial de membrana mitocondrial 8 Resumen Diferentes patologías y lesiones afectan el normal funcionamiento del sistema nervioso central (SNC). Patologías neurodegenerativas como Parkinson y Alzheimer o aquellas traumáticas como la isquemia,