Effect of Retinoic Acid on Fibro-chondrocyte Redifferentiation to a Progenitor or Chondrogenic Phenotype

Abstract

Los condrocitos recién aislados y cultivados en monocapa, con el fin de expandir los cultivos y obtener un mayor número de células, tienden a des-diferenciarse rápidamente, perdiendo la expresión de marcadores condrogénicos como SOX-9, colágena II, lubricina y agrecano. Estas células, conocidas como fibrocondrocitos, expresan cantidades importantes de colágena I, lo que dificulta su rediferenciación hacia condrocitos funcionales.

El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto del ácido retinoico (AR) sobre la rediferenciación de los fibrocondrocitos hacía un fenotipo progenitor, capaz de recuperar la capacidad de formar nódulos cartilaginosos, similar a las células troncales mesenquimales embrionarias de la extremidad durante etapas tempranas de desarrollo.

Se aislaron condrocitos de la zona sin carga (sin daño) del fémur de pacientes con osteoartritis (OA). Las células se cultivaron en monocapa hasta el cuarto pase para inducir su desdiferenciación. Mediante citometría de flujo e inmunofluorescencia se comfirmó la pérdida de marcadores de diferenciación condrogénica. Posteriormente, los fibrocondrocitos fueron pretratados con 0.01 µM, 0.1 µM y 1 µM de AR durante 24 horas. Entonces las células se cultivaron en un modelo de micromasa de alta densidad  (20,000 células /10 µl) durante cuatro días en presencia de factores de crecimiento de la superfamilia TGF-β (TGF-β3, GDF-5 o BMP-7), con el fin de evaluar su capacidad de formar nódulos de cartílago.

Los resultados mostraron que los condrocitos desdiferenciados perdieron la expresión de SOX-9 y COL-II, así como de marcadores articulares como agrecano e integrina ⍺5 (ITGA5). En contraste, los fibrocondrocitos tratados con AR presentaron un aumento en la expresión de ITGAV, del receptor de Sonic hedgehog (Patch) y de marcadores de troncalidad como ALCAM y CD105. Asimismo, el pretratamiento con AR promovió la capacidad de formar nódulos, con un efecto más notable a la concentración de 0.01 µM.

Los tratamientos posteriores con factores de crecimiento incrementaron la formación de nódulos, destacando el efecto de GDF-5. Las características fenotípicas de los nódulos dependieron tanto de la concentración de AR como del factor de crecimiento utilizado. A concentraciones altas de AR (0.1 µM y 1 µM), en combinación con TGF-β3, los nódulos expresaron marcadores asociados a células troncales, como SOX-2 e ITGAV, principalmente en el pericondrio. En contraste, a bajas concentraciones de AR (0.01 µM) combinadas con GDF-5 o BMP-7, se indujo la expresión de marcadores de condrogénicos como SOX-9 e ITGA5.

En conjunto, estos resultados sugieren que el ácido retinoico modula la plasticidad de los fibrocondrocitos y permite dirigir su destino celular hacia un fenotipo progenitor o hacia un estado rediferenciado del condrocito, dependiendo de las condiciones experimentales. Este enfoque podría representar una estrategia prometedora para la regeneración de tejido cartilaginoso en enfermedades degenerativas como la osteoartritis.