Il ruolo del microambiente extracellulare nella modulazione della staminalità e del differenziamento di cellule staminali mesenchimali (MSC)

Le cellule staminali mesenchimali (MSC) impiegate nelle strategie di medicina rigenerativa sono state isolate da vari tessuti, quali midollo osseo, tessuto adiposo e polpa dentale. Le MSC sono elementi peculiari che contribuiscono al processo di guarigione ossea, sia direttamente poichè precurcosi degli osteoblasti o indirettamente, producendo citochine, fattori di crescita e modulando la vascolarizzazione e l’infiammazione. Pertanto, l’infusione di MSC rappresenta un potenziale approccio terapeutico per favorire la guarigione ossea. Tuttavia, il successo delle strategie rigenerative può essere influenzato da un microambiente sfavorevole. Lo scopo di questo studio è stato studiare come le caratteristiche fisico-chimiche del microambiente extracellulare, in particolare la tensione di ossigeno e l’acidosi extracellulare, possono modulare la staminalità e il potenziale osteogenico delle MSC. Abbiamo esaminato se l’ipossia prolungata influenzava il differenziamento osteogencio delle cellule staminali mesenchimali derivate dal tessuto adiposo (ASC). L’effetto della tensione di ossigeno è stato valutato sulla proliferazione cellulare, sugli antigeni di superficie, sull’espressione dei geni di staminalità e dell’osteogenesi, sulla deposizione di matrice minerale e sul rilascio dei fattori di crescita. Abbiamo dimostrato che l’ipossia aveva un duplice ruolo, promuoveva la proliferazione delle ASC in assenza di stimoli osteogenici, ma favoriva il differenziamento in presenza di fattori pro-osteogenici. Successivamente abbiamo valutato l’effetto di differenti livelli di pH extracellulare (6.5, 6.6, 7.1 e 7.4) sulla staminalità e il differenziamento osteogenico delle cellule staminali derivate dalla polpa dentale (DPSC). Abbiamo evidenziato che il microambiente acido promuoveva il fenotipo staminale delle DPSC. Inoltre, l’acidosi extracellulare riduceva significativamente la crescita cellulare favorendo lo stato quiescente G0 del ciclo cellulare. Infine, abbiamo dimostrato l’effetto inibitorio del pH acido sul potenziale osteogenico delle DPSC. Pertanto la modulazione delle variazioni della tensione di ossigeno e del pH extracellulare devono essere considerate quando le MSC rappresentano uno strumento terapeutico in campo ortopedico.