Dr. Joan Albert Barberà Mir Hospital Clínic i

ESTUDI DE LA CONTRIBUCIÓ DE LES CÈL·LULES
PROGENITORES VASCULARS EN ELS MECANISMES DE
LESIÓ I REPARACIÓ VASCULAR EN LA CIRCULACIÓ
PULMONAR EN L’MPOC
Investigador principal:
Dr. Joan Albert Barberà Mir
Hospital Clínic i Provincial de Barcelona
Durada: 3 anys

1. Resum
Les cèl·lules del moll de l’os tenen la capacitat de generar cèl·lules
progenitores vasculars (CPV) que poden proliferar, migrar i reclutar-
se en vasos danyats i diferenciar-se en cèl·lules endotelials o
musculars llises (CML), tot contribuint al procés de reparació, però
també al de remodelat, de la paret vascular.
L’objectiu principal del projecte de recerca ha estat investigar la
possible contribució de CPV als mecanismes de lesió, reparació i
remodelat vascular a la circulació pulmonar en la malaltia pulmonar
obstructiva crònica (MPOC). Per aconseguir aquest objectiu s’han dut
a terme estudis adreçats a:
1) Analitzar el nombre de CPV circulants en sang perifèrica en
pacients amb MPOC, comparat amb controls, i la seva relació amb la
funció de l’endoteli vascular i marcadors biològics de lesió vascular.
2) Identificar i caracteritzar CPV a les artèries pulmonars de pacients
amb MPOC, i investigar els mecanismes que intervenen en la seva
diferenciació en cèl·lules endotelials o musculars.
3) Investigar si l’exposició al fum del tabac resulta en la mobilització
de CPV derivades del moll de l’os en models experimentals d’MPOC
per exposició crònica al fum del tabac en rosegadors.
Amb aquests objectius s’han realitzat tres tipus d’estudis: 1) el
primer ha estat un estudi tipus cas-control en 60 pacients amb MPOC,
35 subjectes controls sans i 11 pacients amb hipertensió pulmonar
idiopàtica. Als participants en aquest estudi se’ls han practicat, entre
d’altres, les exploracions següents: quantificació de CPV en sang
perifèrica, mesurament de la funció endotelial de l’artèria humeral i
2

determinació dels nivells plasmàtics de diversos biomarcadors
d’inflamació i de funció vascular. 2) El segon tipus d’estudis s’ha
efectuat en mostres de teixit pulmonar obtingudes d’intervencions
quirúrgiques per neoplàsia. En aquests teixits s’ha identificat la
presència de CPV a les artèries pulmonars i s’ha avaluat la seva
relació amb la funció endotelial i el grau d’alteració morfològica de les
artèries. Així mateix, mitjançant experiments in vitro s’ha avaluat la
capacitat de diferenciació de CPV en cèl·lules endotelials o CML. 3) El
tercer tipus d’estudis s’han efectuat en models experimentals d’MPOC
en rosegadors (conill porquí i rata) i s’han adreçat a avaluar la
viabilitat de l’estudi de CPV en el teixit pulmonar d’aquests animals.
2. Resultats
1. Cèl·lules progenitores vascular circulants
La quantificació de CPV circulants es va realitzar per citometria de
flux, considerant CPV aquelles cèl·lules que presentaven triple
marcatge pels anticossos següents: CD45 + , CD34 + i CD133 + .
Comparat amb els subjectes controls, els pacients amb MPOC
presentaven un nombre menor de CPV circulants (0,09±0,05 i
0,05±0,03 cèl/event, control i MPOC, respectivament; p=0,001).
També hi havia una tendència en aquest sentit en els pacients amb
HAP idiopàtica (0,05±0,02 cèl/event; p=0,06, comparat amb el grup
control).
Es va analitzar la possible influència del consum de tabac en el
nombre de CPV circulants, comparant dins del grup control els
subjectes fumadors amb els no fumadors. Els no fumadors i els
fumadors sans tenien un nombre similar de CPV circulants
(0,09±0,07 i 0,08±0,04 cèl/event, respectivament).
En canvi, la funció endotelial de l’artèria humeral era pitjor en els
fumadors sans (0,4±3%) i en els pacients amb MPOC (0,1±3%),
3

comparat amb els controls no fumadors (2.6±3.0%) (p

s’injectaven en la llum d’una artèria pulmonar humana, les cèl·lules
migraven a través de la paret vascular. Quan s’incorporaven a la capa
íntima adquirien el fenotip de CML; en canvi, les que romanien en la
superfície endotelial adquirien el fenotip de cèl·lula endotelial.
3. Estudis experimentals en models animals
El nostre grup té experiència en un model experimental d’MPOC en
conills porquins exposats crònicament al fum del tabac.
Malauradament, no es disposa actualment de cap anticòs que funcioni
adequadament en aquest animal, per identificar CPV en teixit
pulmonar. Atès que en la rata hi ha una major disponibilitat
d’anticossos, vam fer un aïllament de cèl·lules mesenquimals del moll
de l’os amb l’objectiu d’avaluar la capacitat d’identificar CPV en
aquest animal. Vam avaluar el marcatge amb anticossos anti-CD45 i
anti-CD90, així com la seva capacitat de diferenciació a cèl·lules
adiposes, musculars o òssies. Dissortadament, els anticossos
seleccionats contra CD45 i CD90 no ens van permetre diferenciar
cèl·lules progenitores en la rata.
Conclusions
1. Els fumadors i els pacients amb MPOC, sense altres factors de risc
cardiovascular, presenten disfunció endotelial sistèmica, la qual
cosa suggereix que el consum de tabac té un paper cabdal en la
patogènesi d’aquest trastorn extrapulmonar.
2. La funció endotelial de les artèries sistèmiques i pulmonars sembla
estar interrelacionada, per la qual cosa la funció endotelial
sistèmica podria ser un indicador indirecte de més probabilitat de
tenir dany vascular pulmonar.
3. La disminució de cèl·lules progenitores vasculars circulants és
característica de l’MPOC i no es correlaciona amb la funció
endotelial.
5

4. En l’MPOC, el descens de cèl·lules progenitores circulants sembla
ser independent de l’hàbit tabàquic i podria estar produït per
factors addicionals; per exemple, una menor capacitat
regenerativa del moll de l’os o bé pel reclutament de cèl·lules
circulants a les artèries pulmonars.
5. El marcat increment de VEGF (molècula implicada en la
mobilització i reclutament de cèl·lules progenitores) en l’MPOC
suggereix dany vascular més gran i, eventualment, més
reclutament de progenitors vasculars en aquesta malaltia.
6. En l’MPOC, CPV derivades del moll de l’os poden estar implicades
en els mecanismes de reparació endotelial, però també en la
patogènesi de l’engruiximent intimal, que tenen lloc a les artèries
pulmonars.
7. La diferenciació de CPV cap a cèl·lula endotelial o cèl·lula muscular
llisa està modulada per factors locals i necessita el contacte
cèl·lula-cèl·lula, presumiblement mitjançant vies de senyalització
relacionades amb factors de creixement.
3. Rellevància i possibles implicacions clíniques dels resultats
finals
Els resultats dels estudis realitzats posen de manifest que els pacients
amb MPOC tenen menys cèl·lules progenitores vasculars circulants i,
per tant, menys capacitat reparadora de les alteracions que es
produeixen tant a la circulació pulmonar com a la circulació sistèmica.
Aquest fet no sembla una conseqüència directa del consum de tabac,
sinó de la mateixa malaltia. Els mecanismes pels quals es produeix
aquesta reducció en el nombre de cèl·lules progenitores no són
aparents, però en qualsevol cas obren una nova visió de la malaltia
fonamentada en el fet que hi contribueix una menor capacitat de
reparació de les estructures pulmonars danyades per agents externs
6

(tòxics, inflamatoris o infecciosos). Aquest concepte (desequilibri
entre agressió i reparació) podria tenir implicacions terapèutiques si
es disposés d’intervencions que permetessin augmentar la capacitat
reparativa cel·lular, sense produir canvis perjudicials com fomentar el
remodelat vascular. Avui dia hom disposa de fàrmacs que augmenten
el nombre de cèl·lules progenitores endotelials circulants, com són les
estatines. Així mateix, també hi ha fàrmacs que intervenen en les
vies de senyalització de les cèl·lules endotelials que poden afavorir la
diferenciació de cèl·lules progenitores cap a un fenotip endotelial
reparador. Tanmateix, aquestes noves vies terapèutiques en l’MPOC
s’han d’avaluar en estudis experimentals i clínics.
Una altra troballa important dels nostres estudis és la demostració de
disfunció endotelial sistèmica en l’MPOC, que es correlaciona amb la
disfunció de l’endoteli pulmonar. Aquesta observació suggereix que la
cèl·lula endotelial d’ambdós territoris vasculars reacciona d’una forma
semblant davant les mateixes agressions i que, per tant, la
demostració de disfunció endotelial sistèmica pot servir de marcador,
fàcil d’obtenir, de disfunció endotelial pulmonar. D’aquesta manera
seria possible identificar els malalts amb MPOC amb més probabilitat
de desenvolupar hipertensió pulmonar, la qual cosa podria permetre
efectuar una intervenció precoç, abans que aquesta importat
complicació de la malaltia es manifesti.
4. Publicacions
Diez M, Barberà JA, Ferrer E, Fernandez-Lloris R, Pizarro S, Roca J,
Peinado VI.
Plasticity of CD133(+) cells: Role in pulmonary vascular remodeling.
Cardiovasc Res 2007;76:517-527
7

Peinado VI, Ramirez J, Roca J, Rodriguez-Roisin R, Barbera JA.
Identification of vascular progenitor cells in pulmonary arteries of
patients with chronic obstructive pulmonary disease.
Am J Respir Cell Mol Biol 2006;34:257-263
Diez M., Peinado V., Ferrer E., Ramirez J., Roca J., Rodriguez-Roisin
R., Barberà J.A.
Plasticity of vascular progenitor cells: implications in pulmonary
vascular remodeling in COPD.
Eur Respir J 2006;28:803s.
Ferrer E., Peinado V.I., Diez M., Ramírez J., Roca J., Rodríguez-Roisín
R., Barberà J.A.
Efecto de 6 meses de exposición al humo de tabaco sobre la función
endotelial de las arterias pulmonares y sistémicas en un modelo de
cobaya.
Arch Bronconeumol 2006;42(supl.1):11.
Peinado V.I., Diez M., Ferrer E., Ramirez J., Roca J, Rodriguez-Roisin
R., Barbera J.A.
Circulating CD133+ Cells Differentiate into Smooth Muscle Cells in the
Intima of Human Pulmonary Arteries.
Am J Respir Crit Care Med 2007;175:A501.
Pizarro S., Diez M., Peinado V.I., Torralba Y., Delgado V., Petriz J.,
Sitges M., Marín P., Melgosa M.T., Roca J., Barberà J.A.
Circulating endothelial progenitor cells in COPD: effect of pulmonary
hypertension.
Eur Respir J 2007;30:57s.
Ferrer E., Peinado V.I., Díez M., Ramírez J., Rodriguez-Roisin R.,
Barberà J.A.
8

Study of the effects of chronic exposure to cigarette smoke in the rat.
Eur Respir J 2007;30:605s.
Ferrer E., Peinado V.I., Díez M., Ramírez J., Barberà J.A.
Efectos de la exposición crónica al humo de tabaco en la rata.
Arch Bronconeumol 2007;43(supl.1):14.
Díez M., Barberà J.A., Ferrer E., Ramírez J., Peinado V.I.
Plasticidad de las células progenitoras vasculares circulantes: papel
en el remodelado vascular pulmonar en la EPOC.
Arch Bronconeumol 2007;43(supl.1):20.
Díez M., Pizarro S., Peinado V.I., Gimeno E., Torralba Y., Sitges M.,
Pétriz J., Marín P., Roca J., Barberà J.A.
Efectos del ejercicio agudo y del entrenamiento en las células
progenitoras endoteliales circulantes en la EPOC.
Arch Bronconeumol 2007;43(supl.1):46.
Pizarro S., Díez M., Peinado V.I., Delgado V., Torralba Y., Melgosa
M.T., Pétriz J., Sitges M., Marín P., Rodríguez-Roisin R., Barberà J.A.
Células progenitoras endoteliales circulantes en fumadores y
pacientes con EPOC.
Arch Bronconeumol 2007;43(supl.1):13.
Peinado V.I., Pizarro S., Diez M., Ferrer E., Sitges M., Molins L.,
Catalan M., Rodriguez-Roisin R., Roca J, Barbera J.A.
Assessment of endothelial function in systemic and pulmonary
arteries in COPD.
Am J Resp Crit Care Med 2008;177:A443.
Pizarro S., Diez M., Peinado V.I., Torralba Y., Petriz J., Sitges M.,
Marin P., Rodríguez-Roisin R., Roca J., Barberà J.A.
9

Reduction of circulating endothelial progenitor cells in chronic
obstructive pulmonary disease (COPD).
Am J Resp Crit Care Med 2008;177:A772.
Diez M., Pizarro S., Peinado V.I., Gimeno E., Ferrer E., Torralba Y.,
Sitges M., Petriz J., Marin P., Roca J., Barberà J.A.
Effects of acute exercise and exercise training on circulating
endothelial progenitor cells in COPD.
Am J Resp Crit Care 2008;177:A772.
Pizarro S., Diez M., Peinado V.I., Ferrer E., Torralba Y., Sitges M.,
Molins L., Macchiarini P., Blanco I., Rodríguez-Roisin R., Roca J.,
Barberà J.A.
Endothelial function and vascular biomarkers in COPD.
Eur Respir J 2008;32:162s.
Portillo K., Torralba Y., Blanco I., Pizarro S., Gómez F., Rodríguez-
Roisin R., Roca J. y Barberá J.A.
Características de la hemodinámica pulmonar en la enfermedad
pulmonar obstructiva crónica (EPOC).
Arch Bronconeumol 2008;44(supl.1):15.
Pizarro S., Díez M., Peinado V.I., Ferrer E., Torralba Y., Sitges M.,
Molins L., Catalán M., Roca J., Rodríguez-Roisin R. y Barberà J.A.
Estudio de la función endotelial de las arterias sistémicas y
pulmonares en la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC).
Arch Bronconeumol 2008;44(supl.1):19.
10