Figura 1. La matriz extracelular de origen porcino de Regenesis y el coágulo de sangre son dos tipos de matrices que se pueden utilizar en el proceso de regeneración..
El tema que hemos escogido para tratar esta vez en el blog son las matrices en la regeneración de tejidos. Su papel es de vital importancia en el proceso regenerativo ya que son el andamio que permite que tengan lugar cada uno de los pasos. Para todo científico o cualquier persona curiosa interesada en la regeneración de tejidos, las matrices son todo un mundo en el que nos podemos pasar horas y horas y sentir que nos falta demasiado por aprender. Existe tanta información y tantos tipos que incluso elegir una puede ser una tarea complicada. Por eso, explicaremos cuál es su principal función y comenzaremos a profundizar en el “mundo de las matrices”.
Todos los tejidos y órganos del cuerpo tienen la capacidad para repararse, pero muy pocos tienen la capacidad de regenerarse. La reparación del tejido representa una respuesta al daño o pérdida que se ha podido producir en él y que conduce a su restauración por la formación de un tipo de tejido cicatricial sin el reemplazo completo de su función normal. En contraste, la regeneración restaura la estructura del tejido y su integridad funcional a través de la síntesis de nuevo tejido específico y apropiado a la situación anatómica.
Los adultos típicamente responden a daños en la mayoría de los tejidos reparando el sitio en el que se ha producido el daño. Sin embargo, ciertas zonas del cuerpo, tales como la médula ósea, ciertos epitelios especiales y el hígado tienen la capacidad de regenerar espontáneamente.
La respuesta de los mamíferos al daño de los tejidos es una serie de fenómenos que se suceden simultáneamente, pero de una manera continua como la hemostasis, inflamación, nueva formación de tejido y remodelación del tejido.
Es improbable que grandes defectos tisulares se regeneren naturalmente o por simple aplicación de células dentro del defecto sin el soporte de ninguna matriz. Por lo tanto, se hace necesario crear un ambiente apropiado para inducir la regeneración del tejido.
Figura 2. Procedimiento de regeneración utilizando coágulo de sangre como matriz con una membrana de titanio de Osteophoenix, como protector del coágulo y mantenedor de espacio.
Fabricar estructuras como tejidos con la capacidad de remodelar y regenerar los órganos es una materia pendiente de la nueva ciencia denominada “ingeniería de tejidos”.
Los materiales utilizados para las matrices son componentes críticos para el éxito en la consecución de fabricar tejidos y órganos a medida y que permanezcan en el sitio una vez implantados en el huésped.
Han sido realizados varios intentos para desarrollar matrices que sirvan como soportes para los tejidos. El método más ampliamente usado involucra polímeros naturales o sintéticos biodegradables, donde el polímero se degrada por medio de la actividad metabólica, mientras se forma la matriz biológica, natural del propio cuerpo. Para tener tejidos viables el grado de degradación de la matriz debería ser proporcional al de la formación del tejido para garantizar la estabilidad mecánica.
El pobre control sobre la degradación enzimática y las malas propiedades mecánicas son las mayores limitaciones de los polímeros naturales. En contraste, los polímeros sintéticos pueden ser preparados precisamente para calcular estructura y función. Sin embargo, la mayoría de ellos producen residuos tóxicos químicos cuando se degradan in vivo y por esto no proporcionan el medio adecuado para la adhesión y proliferación celular, lo que es contrario a la formación de los tejidos.
Otra forma de crear matrices es la descelularización de tejidos provenientes de otras especies los cuales tienen unas ventajas sobre los materiales poliméricos. Los tejidos descelularizados proporcionan una matriz única la cual está esencialmente compuesta de proteínas de matriz extracelular que sirven como templado intrínseco para las células.
La última estrategia desarrollada involucra la creación de una matriz con solo componentes de matriz extracelular.
La matriz extracelular es un compuesto de productos secretados por las células residentes en cada tejido y órgano. Las moléculas de la matriz extracelular representan una mezcla diversa de proteínas, entre otras moléculas y conforman una estructura que es única para cada localización anatómica.
Como os podéis dar cuenta la matriz cumple un rol de aislamiento de la zona a regenerar y a la vez permite que todos los pasos se lleven a cabo de forma adecuada. Con la información que os hemos dado es suficiente para que aprendáis sobre su importancia. Próximamente hablaremos de las propiedades que debe tener y expondremos un par de ejemplos. Recuerda: la regeneración de tejidos ya es posible.
Bibliografía
- Gurtner GC, Werner S, Barrandon Y, Longaker MT (2008) Wound repair and regeneration. Nature 453: 314-321.
- Sales, V.L., Engelmayr, G.C., Johnson, J.A., Gao, J., Wang, Y., Sacks, M.S., and Mayer, J.E. Jr. Protein precoating of elastomeric tissue-engineering scaffolds increased cellularity, enhanced extracellular matrix protein production, and differentially regulated the phenotypes of circulating endothelial progenitor cells. Circulation 116, 55, 2007.
- Hutmacher, D.W., Goh, J.C., and Teoh, S.H. An introduction to biodegradable materials for tissue engineering applications. Ann Acad Med Singapore 30, 183, 2001.
- Chen, G., Ushida, T., and Tateishi, T. Scaffold design for tissue engineering. Macromol Biosci 2, 67, 2002.
- Gunatillake, P.A., and Adhikari, R. Biodegradable synthetic polymers for tissue engineering. Eur Cell Mater 5, 1, 2003.
- Bader, A., Schilling, T., Teebken, O.E., Brandes, G., Herden, T., Steinhoff, G., and Haverich A. Tissue engineering of heart valves—human endothelial cell seeding of detergent acellularized porcine valves. Eur J Cardiothorac Surg 14, 279, 1998.
- Robinson, P.S., Johnson, S.L., Evans, M.C., Barocas, V.H., and Tranquillo, R.T. Functional tissue-engineered valves from cell-remodeled fibrin with commissural alignment of cell-produced collagen. Tissue Eng Part A 14, 83, 2008.