Memoria para optar el título de Bioquímico / Las Células Madre Mesenquimales (MSCs) se han convertido en un interesante campo de estudio. Inicialmente fueron estudiadas por su capacidad de diferenciarse a células de diversos tejidos mesodermales, sin embargo, con el paso de los años se determinó que las MSCs tenían una amplia capacidad de escapar del reconocimiento de células del sistema inmune. Más tarde se descubrió que las MSCs no solo tienen la capacidad de escapar del reconocimiento, sino que también son capaces de inhibir la activación y proliferación de células del sistema inmune. Diversas enfermedades autoinmunes y proinflamatorias están mediadas por linfocitos T, principales células efectores del sistema inmune adaptativo, por tanto, dadas las características inmunosupresoras de las MSCs, han sido propuestas como nueva estrategia terapéutica para el tratamiento de estas enfermedades. Con este objetivo, varios autores han enfocado sus estudios para determinar el mecanismo por el cual las MSCs ejercen este efecto inhibitorio. Algunos autores postulan que el contacto celular, entre MSCs y linfocitos, es indispensable para producir este efecto, sin embargo otros postulan que las MSCs secretan una amplia variedad de factores solubles inmunosupresores que son suficientes para producir el efecto inmunosupresor. Dentro de las estirpes linfocitarias sobre las cuales las MSCs podrían ejercer su efecto inmunosupresor encontramos a los linfocitos T helper (TH), las cuales son células efectoras que se clasifican principalmente en: linfocitos TH1 que participan en la respuesta contra bacterias intracelulares, linfocitos TH2 que participan en la respuesta contra parásitos, linfocitos TH17 que participan en la respuesta contra bacterias extracelulares y hongos y, finalmente, los linfocitos T reguladores (Treg) cuya función es mantener la homeostasis del sistema inmune y promover la tolerancia inmunológica frente a antígenos propios. Durante más de una década fue ampliamente descrita la capacidad inmunosupresora de las MSCs sobre linfocitos T, sin embargo en los últimos años se ha descrito que bajo ciertas condiciones las MSCs producen un efecto estimulador sobre algunas de estas estirpes linfocitarias. El objetivo de este estudio fue determinar si las MSCs suprimen la proliferación y diferenciación de linfocitos TH1 y TH17. Estos linfocitos fueron estudiados ya que se ha descrito que diversas enfermedades autoinmunes se caracterizan por un aumento o desbalance de estas estirpes. Para esto, investigamos si es que el efecto inmunomodulador de las MSCs era dependiente del estado de activación y diferenciación de linfocitos, del ratio MSCs:CD4+, del contacto celular o de factores solubles. Dado que ha sido ampliamente descrito que las MSCs son capaces de secretar basalmente IL-6, la cual corresponde a una citoquina que cumple diversas funciones sobre el sistema inmune, entre ellas promover la secreción de citoquinas y factores de crecimiento necesarias para la respuestas de linfocitos T y que además son capaces de promover la estirpe, altamente proinflamatoria, TH17, y que esta secreción aumenta cuando las MSCs se encuentran frente a estímulos proinflamatorios como IFN-γ o TNF-α, postulamos que la IL-6 secretada por las MSCs es el principal factor soluble involucrado en la inmunomodulación ejercida por las MSCs. Las MSCs fueron obtenidas a partir de médula ósea de ratones C57BL/6 y caracterizadas por el patrón de expresión de antígenos de superficie y por su capacidad de multidiferenciación. Los linfocitos T CD4+ fueron obtenidos a partir de bazo de ratones C57BL/6, purificados mediante kit comercial y cultivados en presencia de citoquinas que favorecen la diferenciación hacia la estirpe TH1 o TH17. Las MSCs fueron agregadas a los cultivos de linfocitos TH1 o TH17 a distintos tiempos de cultivo celular en presencia o ausencia de contacto celular, contacto MSCs-linfocito. La diferenciación de los linfocitos fue medida por medio de la detección de citoquinas intracelulares características de ambas estirpes, IFN-γ e IL-17 para linfocitos TH1 y TH17 respectivamente, por medio de citometría de flujo. Demostramos que las MSCs son capaces de inhibir a linfocitos TH1 independiente del estado de activación y del ratio MSCs:CD4+. Determinamos que el efecto inmunosupresor está presente incluso en condiciones donde no existe contacto celular y que este efecto es independiente de la IL-6 secretadas por las MSCs. A diferencia de lo que ocurre con linfocitos TH1, las MSCs sólo son capaces de inhibir a linfocitos TH17 cuando estas son agregadas a tiempo temprano al cultivo celular y este efecto es dependiente del contacto celular, mientras que cuando las MSCs son agregadas al cultivo a tiempos tardíos, al día 4 de cultivo celular, promueven la diferenciación de linfocitos TH17. Concluimos que el efecto inmunomodulador que ejercen las MSCs sobre linfocitos TH1 y TH17 es por medio de mecanismos diferenciales. El efecto inmunosupresor sobre linfocitos TH1 es independiente de IL-6, sin embargo, no ha sido posible determinar el efecto real que ejerce la IL-6 secretada por las MSCs sobre linfocitos TH17 ya que la diferenciación de linfocitos TH17 requiere de IL-6 en el medio de cultivo. Sin embargo, determinamos que las MSCs en baja concentración no solo pierden su capacidad inhibitoria cuando se encuentran con linfocitos TH17 diferenciados sino que son capaces de promover su diferenciación. Observamos también que la IL-6 proveniente de MSCs podría, bajo ciertas, de revertir este efecto / Mesenchymal Stem Cells (MSCs) have become an interesting field of study. Initially MSCs where studied for their capacity to differentiate into various cell types from different tissues from the mesoderm, however, over the years was determined that MSCs have a large capacity to escape from the recognition by cells from the immune system. Later it was discovered that MSCs not only have the capacity to escape recognition, but are also able to inhibit the activation and proliferation of immune cells. Several autoimmune and proinflammatory diseases are mediated by T cells, major effectors cells of the adaptive immune system, therefore, given the immunosuppressive properties of MSCs they have been proposed as a new therapeutic strategy for treating these diseases. To this end, several authors have focused their studies to determine the mechanisms by which MSCs exert this inhibitory effect. Some authors postulate that cell contact between MSCs and lymphocytes is essential to produce this effect, while others postulate that MSCs secrete a wide variety of immunosuppressive soluble factors that are sufficient to produce the immunosuppressive effect on T lymphocytes. MSCs can exert their immunosuppressive effect on lymphocytes called T helper (TH), which are an effectors cell line mainly classified into: TH1 cells that participate in the response against intracellular bacteria, TH2 cells that participate in the response against parasites, TH17 cells that participate in the response against extracellular bacteria and fungi. Finally there are T regulatory (Treg) cells which main function is to maintain immune system homeostasis and to promote immunologic tolerance against self antigens. For over a decade, it was widely described the immunosuppressive capacity of MSCs on T lymphocytes, however in recent years it has been described that under certain conditions MSCs may produce a stimulatory effect on some of these lymphocytes strains. The aim of this study was to determine whether MSCs are able to suppress TH1 and TH17 proliferation and differentiation. These cells were studied because it has been previously described that many autoimmune disease are characterized by and increase or imbalance of this two strains. For this purpose, we investigated whether de immunomodulatory effect of MSCs was dependent on lymphocytes activation and differentiation state, MSCs: CD4+ ratio, cell contact or soluble factors. It has also been highly described that MSCs are able to secrete basal amounts of IL-6, cytokine which has a variety of function on the immune system, among them, to promote cytokine and growth factor secretion necessary for T cell response, and to promote differentiation of the highly proinflammatory TH17 cells. These IL-6 basal secretion is augmented when MSCs are in presence of proinflammatory stimulus like IFN-γ or TNF-α, thus we postulate that MSCs secreted IL-6 main soluble factor involved in MSCs immunomodulation. MSCs were obtained from mice bone marrow and characterized by their surface antigen expression pattern and their capability of multilineage differentiation. CD4+ T cells were obtained from mice splenocytes, purified by a commercial Kit and cultivated with cytokines that promote the differentiation to TH1 or TH17 cells. MSCs were added to TH1 or TH17 cultures at early or late time points and in the presence or absence of cell to cell contact, MSCs-T cell contact, mediated by a transwell system. The differentiation of TH1 or TH17 cell was measured by the detection of intracellular cytokines characteristics for each population, IFN-γ and IL-17 for TH1 and TH17 cells respectably, by flow cytometry. We demonstrated that MSCs are capable to suppress TH1 cells differentiation despite on their state of activation or MSCs:CD4+ ratio. We determined that the immune suppressor effect of MSCs is present even in the absence of cell to cell contact and that this effect is independent of MSCs secreted IL-6. In contrast with TH1 cells, MSCs are only capable to suppress TH17 cells when added at early time points of cell culture and that this effect requires cell to cell contact, while promoting TH17 differentiation when added at later time points, at day 4 of cell culture. We concluded that the immune modulator effect of MSCs on TH1 and TH17 cells is mediated by differential mechanism. The immune suppressor effect on TH1 cells is independent from IL-6, though it was not possible to determined de real effect of MSCs secreted IL-6 over TH17 cells, since the TH17 differentiation media requires IL-6. However, we determined that low concentration of MSCs in the coculture, fail to inhibit TH17 differentiation more over they promote an augmentation of TH17 cells. We also observed that under certain culture conditions MSCs secreted IL-6 may revert this effect

Memoria para optar al Título Profesional de Médico Veterinario / El potencial de autorenovación y diferenciación multilinaje ha generado expectativas respecto del uso de células madres mesenquimales (CMM) para ingeniería tisular y medicina regenerativa. En este sentido es relevante evaluar el potencial de manipulación genética de las CMM. El objetivo del presente estudio fue determinar la eficiencia de transfección del plásmido pTracer/CMV/Bsd mediante la utilización de Lipofectamina LTX en CMM aisladas desde medula ósea bovina. CMM aisladas desde médula ósea de fetos bovinos (7-9 meses de gestación, n=3) mediante adherencia al plástico, fueron cultivadas en presencia de una combinación en concentraciones crecientes de pTracer/CMV/Bsd (250, 500 y 750 ng) y de Lipofectamina LTX (1, 1.5, 2, 3, 4.5, 6, 9, 12 μl/ml). Luego de 24 horas, el número de CMM positivas a la proteína de fluorescencia verde (GFP) fue determinado por conteo visual mediante microscopía de epifluorescencia y confirmado por citometría de flujo. Los niveles de mRNA de GFP en CMM fueron determinados mediante PCR cuantitativo (Q-PCR). La utilización de 750 ng/ml de pTracer/CMV/Bsd y 9 μl/ml de Lipofectamina LTX permitieron alcanzar una mayor proporción de células positivas a GFP (15,7%, P<0,05). La concentración mínima efectiva de blasticidina fue de 2 μg/ml. Cultivos de CMM transfectadas y seleccionadas con blasticidina por 21 días, generaron escasas colonias de CMM positivas a GFP. Estas células expresaron mRNA de GFP con un valor CT de 9,94. En conclusión, a pesar de presentar una baja eficiencia de transfección, es posible incorporar de manera estable el plásmido pTracer/CMV/Bsd utilizando Lipofectamina LTX en CMM bovinas fetales. / The self-renewal and multilineage differentiation potential has generated expectations for the potential use of mesenchymal stem cells (MSC) in tissue engineering and regenerative medicine. In this respect, it is relevant to evaluate the potential for genetic manipulation of MSC. The main objective of the present study was to determine the transfection efficiency of the plasmid pTracer/CMV/Bsd using Lipofectamine LTX in bovine bone marrow-derived mesenchymal stem cells (MSC). MSC were isolated from bone marrow collected from bovine fetuses (7-9 months of gestation, n=3), based on the capacity to adhere to plastic culture flasks. Thereafter, MSC were cultured in presence of a combination of increasing concentrations of pTracer/CMV/Bsd (250, 500 y 750 ng) and Lipofectamine LTX (1, 1.5, 2, 3, 4.5, 6, 9, 12 μL/mL). After 24 hours, the number of GFP-positive MSC was determined by visual counting using an epifluorescense microscope and corroborated by flow cytometry. The levels of GFP mRNA were determined by quantitative PCR (Q-PCR). The use of 750 ng/mL of pTracer/CMV/Bsd and 9 μL/mL of Lipofectamina LTX allowed to achieve the highest proportion of GFP-positive MSC (15.7%, P<0.05). The lowest effective blasticidin concentration was of 2 μg/mL. Culture of transfected MSC and selection for 21 days using blasticidin resulted in reduced number of isolated GFP-positive MSC colonies. These cells expressed a GFP mRNA with a CT value of 9.94. In conclusion, despite the low transfection efficiency, it is possible to incorporate a pTracer/CMV/Bsd plasmid using Lipofectamine LTX in MSC isolated from bovine fetuses. / Proyecto Fondecyt 11100205

Memoria para optar el título de Bioquímico / Las Células Madre Mesenquimales (MSCs) se han propuesto como una nueva terapia para las enfermedades autoinmunes debido a la inmunosupresión que ejercen sobre linfocitos T. Sin embargo, estudios in vitro han demostrado que bajo ciertas condiciones, las MSCs son capaces de favorecer la generación de linfocitos T CD4+ IL-17+ (Th17) proinflamatorios pero siempre suprimen a linfocitos T CD4+ IFNy+ (Th1). En el siguiente trabajo, decidimos evaluar el efecto in vivo de las MSCs en ratones con Encefalomielitis Autoinmune Experimental (EAE), a diferentes tiempos de la enfermedad y estudiar las poblaciones linfocitarias Th1 y Th17 en Sistema Nervioso Central (SNC), bazo y nódulos linfáticos. Para ello, se indujo EAE en ratones hembras C57BL/6 (de 5 a 8 semanas) con 50 μg MOG35-55. 1x106 de MSCs fueron administradas intravenosamente a días 10 (n=6), 18 (n=7) y 30 (n=6) en diferentes grupos experimentales, manteniendo un control sin tratamiento (n=5). El puntaje clínico clásico y atípico fue asignado según se describió previamente por Domingues et al en el 2010. Al día 52 post inducción, se extrajeron nódulos linfáticos, bazo y SNC. Linfocitos Th1 y Th17 obtenidos de bazo y nódulos linfáticos fueron analizados a través de citometría de flujo y se observó la presencia de linfocitos Th17 en SNC mediante la detección de RORγT por PCR en tiempo real. El tratamiento con MSCs a los días 10 y 18 tiende a disminuir la severidad de la enfermedad, y el tratamiento al día 30 tiende a aumentarla, comparando con un control sin tratamiento, aunque no se observan diferencias significativas. La razón de linfocitos Th17/Th1 tiende a aumentar en ratones tratados al día 30 en bazo y en nódulos linfáticos, sin embargo el porcentaje de Th17 es mayor en ratones tratados con MSCs al día 10, lo que se observa tanto en nódulos linfáticos como en médula espinal. Luego del tratamiento con MSCs se observó en todos los grupos experimentales la aparición de signos atípicos relacionados con la infiltración de Th17 en cerebro. Aparentemente, la inyección de MSCs genera un aumento de Th17 en ratones con EAE, aunque de forma diferente, dependiendo del órgano observado y el tiempo de la inyección. A pesar de la disminución de severidad que se ha observado en este modelo en publicaciones anteriores, estos resultados nos indican que el tratamiento con MSCs genera la aparición de estirpes pro inflamatorias que pueden afectar la estabilidad de una enfermedad autoinmune / Mesenchymal Stem Cells (MSCs) have been proposed as a new therapy in autoimmune pathology, due to the immune suppression exerted on T lymphocytes. Nevertheless in vitro studies show that in certain conditions MSCs favor the generation of CD4+ IL-17+ T Lymphocytes (Th17) but always suppresses CD4+ IFNy+ T Cells (Th1). We decided to evaluate the in vivo effect of MSCs in Experimental Autoimmune Encephalitis (EAE) at different times of the disease and to study the Th1 and Th17 population in Central Nervous System (SNC), spleen and lymph nodes. With this aim, EAE disease in female C57BL/6 (5-8 weeks) mice was induced with 50 μg MOG35-55. 1x106 MSCs was administrated intravenously at days 10 (n=6), 18 (n=7) and 30 (n=6), considering a not treatment control (n=5). The classical and atypical EAE scores were given as was describe previously (Domingues et al, 2010). At day 52, lymph nodes, spleen and spinal cord and where extracted. Th1 and Th17 cells from spleen and lymph nodes were evaluated through flow cytometry and Th17 were check in spinal cord by the detection of RORγT by Real Time PCR. Day 10 treatment with MSCs tends to ameliorate the disease as at 18, and day 30 treatment tends to increase the disease, compares with EAE control. No-significant changes were observed in cumulate score between groups. Th17/Th1 Ratio tends to increase in mice treated at day 30 in spleen and in lymph nodes, but Th17 percent is higher in day 10 MSCs treated mice lymph nodes similar what is shown in spinal cord. After MSCs Treatment, the appearance of atypical EAE signs, related to Th17 cells brain infiltration was observed. Apparently, the MSCs injection causes an increase of Th17 cells in EAE mice, but in a differently, depending on the tissue and the time of injection. Despite the decrease in the severity that was observed in this model in previous publications, these results indicate that treatment with MSCs creates the appearance of pro-inflammatory strains that may affect the stability of an autoimmune disease / Fondo de Ayuda a la Investigación Código FAI-MED-02-2010

Tesis para optar al Grado de Magíster en Ciencias Animales y Veterinarias . / La mastitis es la principal enfermedad que afecta a vacas productoras de leche a nivel mundial, con costos de tratamiento de hasta US$ 200/vaca/año. Así mismo, las perdidas en producción de leche fluctúan entre 1.335 y 1.539 kg/lactancia/vaca en casos de mastitis sub clínica y clínica respectivamente. En Chile, dentro de los principales patógenos causantes de esta enfermedad se encuentra el Staphylococcus aureus (S. aureus) que es responsable del 22 al 68,6% de los cuadros sub clínicos. Recientemente, se ha reportado la existencia de un alto riesgo de resistencia bacteriana producto del uso inadecuado de antibacterianos para el tratamiento de mastitis causadas por S. aureus. Alternativamente en el último tiempo se ha establecido el uso de células madre mesenquimáticas (MSCs) para el tratamiento de múltiples enfermedades en medicina humana y veterinaria incluyendo infecciones bacterianas. En consecuencia, el objetivo del presente estudio fue evaluar el potencial antibacteriano in vitro contra S. aureus del medio condicionado de MSCs derivadas de médula ósea y tejido adiposo fetal bovino. Se utilizaron las cepas ATCC 25923 y SAU 1S de S. aureus con el fin de determinar su sobrevivencia en medio condicionado de MSCs no concentrado, concentrado, activado y activado concentrado mediante pre-exposición a S. aureus. En estos mismos cultivos de MSCs se cuantificaron los niveles de mRNA de los péptidos antimicrobianos β-defensina 4A (bBD4A), NK-lisina 1 (NK1), catelicidina 2 (CATHL2), hepcidina e indoleamina 2,3 dioxigenasa (IDO) mediante Q-PCR y de bBD4A mediante ELISA. La sobrevivencia de la cepa ATCC 25923 no fue diferente (P>0,05) cuando fue tratada con medio condicionado no concentrado de MSCs en comparación con los controles de fibroblastos y DMEM. Sin embargo, el porcentaje de sobrevivencia de la cepa SAU 1S disminuyó (P<0,05) al ser tratada con medio condicionado no concentrado de MSCs en comparación con el control DMEM. Adicionalmente, el medio condicionado concentrado de MSCs indujo una disminución (P<0,05) en la supervivencia de la cepa SAU 1S con respecto a los medios condicionados concentrados control de fibroblastos y DMEM. El medio condicionado activado, así como el medio condicionado activado concentrado de MSCs disminuyeron (P<0,05) la supervivencia de la cepa SAU-1S con respecto a los medios controles de MSCs no activados, de fibroblastos y DMEM. La activación indujo un aumento (P<0,01) de 3,5 veces en los niveles de mRNA de bBD4A en las MSCs de tejido adiposo y de 1,17 veces en MSCs de médula ósea. Además, la activación aumentó (P<0,05) en 1,66 y 1,37 veces el nivel de mRNA de NK1 en fibroblastos y MSCs de tejido adiposo, respectivamente. Los niveles de proteína bBD4A también aumentaron (P<0,05) en los medios condicionados de MSCs y de fibroblastos por efecto de la concentración. La activación solo aumenta (P<0,05) los niveles de bBD4A en los medios condicionados de MSCs derivadas de médula ósea. En conclusión, los medios condicionados de MSCs derivadas de médula ósea y tejido adiposo fetal bovino poseen efecto antibacteriano contra S. aureus en un sistema de cultivo in vitro. Este potencial antibacteriano se ve aumentado al concentrar por filtración y activar el medio condicionado mediante pre-exposición de MSCs a S. aureus. Estos resultados sugieren que el efecto antibacteriano de MSCs es mediado por la expresión de péptidos antimicrobianos NK1 y bBD4A. / Mastitis is the main disease affecting dairy cows worldwide with treatment costs reaching up to US $ 200/cow/year. Moreover, milk production losses fluctuate between 1,335 and 1,539 kg/lactation/cow in cases of clinical and clinical sub mastitis respectively. In Chile, one of the main pathogens causing mastitis Staphylococcus aureus (S. aureus), which is responsible for 22 to 68.6% of subclinical cases. Recently a high risk of bacterial resistance has been reported due to inappropriate use of antibacterial agents in the treatment of mastitis caused by S. aureus. Alternatively, the use of mesenchymal stem cells (MSCs) has been described for the treatment of multiple diseases in human and veterinary medicine including bacterial infections. Consequently, the aim of the present study was to evaluate the in vitro antibacterial potential against S. aureus of conditioned medium from MSCs derived from bone marrow and fetal bovine adipose tissue. S. aureus trains ATCC 25923 and SAU 1S were used in order to determine their survival in conditioned medium from non-concentrated, concentrated, activated and activated concentrated MSCs by exposure to S. aureus. mRNA levels from antibacterial peptides β-defensin 4A (bBD-4A), NK-lysine 1 (NK1), catelicidin 2 (CATHL2), hepcidin and Indoleamine 2,3 dioxygenase (IDO) were quantified by quantitative-PCR (Q-PCR) and bBD-4A by ELISA. The survival percentage of ATCC strain 25923 was not different (P>0.05) when it was treated with non-concentrated conditioned medium of MSCs compared to controls of fibroblasts and DMEM. In contrast, the survival percentage of SAU-1S strain decreased (P<0.05) when it was treated with nonconcentrated conditioned medium of MSCs compared to the DMEM control. Additionally, the concentrated conditioned medium of MSCs induced a decrease (P<0.05) in the survival percentage of the SAU 1S strain in comparison to the conditioned medium control fibroblasts and DMEM. The activated conditioned medium as well as the conditioned and activated conditioned medium of MSCs decreased (P<0.05) survival percentage of the SAU 1S strain with respect to non-activated MSCs control media, fibroblasts and DMEM. Activation induced a 3.5-fold increase (P<0.01) in bBD4A mRNA levels in adipose tissue MSCs and 1.17-fold in bone marrow MSCs. In addition, activation increased (P<0.05) 1.66 and 1.37-fold levels of NK1 mRNA in fibroblasts and adipose tissue MSCs, respectively. Levels of bBD4A also increased (P<0,05) in the conditioned media of MSCs and fibroblasts by concentration effect. Moreover, activation increased levels of bBD4A in conditioned media of MSCs derived from bone marrow. In conclusion, conditioned medium of MSCs possess antibacterial effect against S. aureus in an in vitro culture system. The antibacterial property is increased when conditioned medium is concentrated by filtration and activated by pre-exposition to S. aureus. The antibacterial potential of MSCs may be exerted by expression of antimicrobial peptides bBD4A and NK1. / Financiamiento: Proyecto Fondef ID 15I10129.

Seminario de Título entregado a la Universidad de Chile en cumplimiento parcial de los requisitos para optar al Título de Ingeniero en Biotecnología Molecular. / Las células madre mesenquimales (MSCs) son células estromales multipotentes que poseen propiedades regenerativas e inmunoreguladoras lo que las ha propuesto como terapia celular en el área de medicina regenerativa. Dentro de los mecanismos asociados a su potencial regenerativo, se encuentra su capacidad de diferenciación hacia diferentes linajes celulares, así como la producción de factores paracrinos, que promueven la sobrevida y la proliferación de las células que forman parte de los tejidos dañados. Por otro lado, su capacidad de regular la respuesta inmunológica les permite inhibir la inflamación asociada al daño de tejidos, promoviendo eficiente y coordinadamente la regeneración tisular. Interesantemente, en los últimos años se ha observado que funciones biológicas de las MSCs, tales como su potencial de diferenciación, se encuentra estrechamente regulado por cambios metabólicos, pasando desde un estado glicolítico hacia uno de fosforilación oxidativa, gobernado por la mitocondria, lo que sugiere que cambios en su estado metabólico también podría estar regulando su potencial terapéutico. Por lo tanto, la hipótesis del presente seminario de título es que la inducción de un estado glicolítico en las MSCs promoverá su potencial de diferenciación condrogénica así como sus propiedades condroprotectoras. Estos resultados contribuirán aportando conocimientos sobre cómo promover el efecto terapéutico de las MSC en enfermedades como la osteoartritis, en donde la etiología de la enfermedad se encuentra asociada a la inflamación y destrucción tisular de la articulación. / Mesenchymal stem cells (MSC) are multipotent stromal cells with wide regenerative and immunomodulatory properties whereby they have been proposed to be use in regenerative medicine. Among the mechanisms associated with their therapeutic potential are their abilities to differentiate into several cell lineages, as well as the production of paracrine factors, which promote the survival and proliferation of cells form damaged tissues. On the other hand, their capacity to regulate the immune response, allows them to inhibit the inflammation associated with tissue damage, promoting efficient and coordinated tissue regeneration. Interestingly, in recent years it has been observed that biological functions of MSCs, such as their differentiation potential, are closely regulated by metabolic changes, going from a glycolytic state to one of oxidative phosphorylation, governed by the mitochondria, suggesting that changes in their metabolic state could also be regulating their therapeutic potential. Therefore, the hypothesis of the present study is that the enhancement of a glycolytic state on MSCs will promote their chondrogenic differentiation, as well as their chondroprotective properties. These results will contribute by providing knowledge on how to increase the therapeutic effect of MSCs in diseases such as osteoarthritis, where the etiology of the disease is associated with inflammation and tissue destruction of the joint. / El presente trabajo fue realizado en el laboratorio de Inmunología del Centro de Investigación Biomédica (CIB) de la Universidad de los Andes y contó con el financiamiento del proyecto FONDECYT iniciación 11160929. / enero 2020

Memoria para optar al Título Profesional de Médico Veterinario / El objetivo del presente estudio fue determinar el efecto de distintas concentraciones de Suero Fetal Bovino (SFB) y Ácido Ascórbico (AA) sobre la diferenciación osteogénica de Células Madre Mesenquimales (CMM) bovinas. Las CMM fueron aisladas desde médula ósea de fetos bovinos, mediante adherencia al plástico y posteriormente cultivadas en los distintos tratamientos. El medio DMEM fue suplementado con dexametasona (100 nM), β-glicerofosfato (10 mM), más concentraciones variables de AA y SFB; 0 mM AA - 0% SFB (T1); 0,1 mM AA - 10% SFB (T2); 0,01 mM AA - 10% SFB (T3); 0,001 mM AA - 10% SFB (T4); 0,1 mM AA - 5% SFB (T5); 0,1 mM AA - 2% SFB (T6). La diferenciación fue analizada al día 21 de cultivo mediante cuantificación de la expresión de los genes osteo-específico Osteocalcina (OCN), pluripotencia (NANOG) y del control endógeno gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH) utilizando PCR cuantitativo. La actividad de Fosfatasa Alcalina (FA) fue cuantificada mediante espectrofotometría. El depósito de minerales fue evaluado mediante tinción Von Kossa. En T2 se expresaron los mayores (P<0,05) niveles de ARNm de OCN (33,7 veces la expresión del T1). Los niveles de ARNm de NANOG disminuyeron (P<0,05) en todos los tratamientos suplementados con AA y SFB. La actividad de FA aumentó en CMM suplementadas con SFB y AA a excepción de T4. Se observó una alta intensidad en la tinción Von Kossa en T2. En conclusión, el SFB participa parcialmente en la diferenciación osteogénica, mientras que la suplementación de una alta concentración de AA aumenta la capacidad de diferenciación de las CMM bovinas hacia el linaje osteogénico / Financiamiento: Proyecto Fondecyt No. 11100205

Tesis para optar al Grado de Magíster en Ciencias Animales y Veterinarias. / Las células madres mesenquimáticas (MSC) se han caracterizado inicialmente por su potencial de autorenovación y diferenciación in vitro hacia linajes celulares mesodérmicos. Sin embargo; el potencial terapéutico de las MSC se basa principalmente en sus capacidades de migración y angiogénesis importantes para la regeneración tisular. El objetivo del presente estudio fue determinar los potenciales de migración y angiogénesis de las MSC derivadas de médula ósea (MSC-MO) y de tejido adiposo (MSC-TA) fetales bovinas. El ensayo de migración scratch se utilizó para determinar la capacidad migratoria de las MSC, utilizando fibroblastos (FB) fetales como controles biológicos. Para este ensayo se cultivaron 44 x 103 células/cm2 hasta alcanzar 80% de confluencia. Luego de 24 horas, se realizó el scratch en la monocapa de cada línea celular y el área de migración fue cuantificada en el tiempo 0 y luego de 24 horas mediante el software ImageJ. El análisis de migración transwell, se utilizó para determinar el potencial de migración celular en respuesta al quimiotáctico factor derivado de células estromales-1 (SDF-1). Para este análisis se cultivaron 25x103 células/mL por 24 horas, en respuesta a SDF-1 ulilizando 5% suero fetal bovino (SFB) y medio DMEM como controles. Las células que migraron hacia el lado inferior de la membrana transwell fueron observadas y cuantificadas mediante el software ImageJ. Para el análisis del potencial angiogénico de MSC, se realizó el ensayo de formación de túbulos. Células endoteliales de aorta bovina fetal fueron aisladas y resuspendidas en medios condicionados de MSC-MO, MSC-TA y FB. Luego de 6 horas de incubación a 38°C en 5% CO2 se observó y cuantificó la formación de estructuras tubulares utilizando el software ImageJ. La expresión de genes de migración, SDF-1, su receptor CXCR4 y la quimiocina secretada y expresada por linfocitos T normales regulada por activación (RANTES) y de genes de angiogénesis, factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) y angiopoyetina 1 (ANGPT1) fue cuantificada mediante PCR cuantitativo (Q-PCR). Los datos obtenidos fueron analizados estadísticamente por ANOVA de una vía y para las diferencias entre los promedios se utilizó el post test de tuckey, utilizando el software InfoStat. Mediante ensayo scratch se determinó un mayor (p<0,05) porcentaje de migración in vitro en cultivos de MSC-MO comparado con FB. Sin embargo; los porcentajes de migración no fueron distintos (p>0,05) entre MSC-MO y MSC-TA. El ensayo transwell permitió determinar un mayor (p<0,05) número de células migrantes en cultivos tratados con DMEM suplementado con 5% de SFB. Sin embargo; no se detectaron diferencias significativas entre líneas celulares. Se determinó que los niveles de mRNA de SDF-1 fueron mayores (p<0,05) en MSC-TA comparado con MSC-MO y FB. Los niveles de mRNA de RANTES fueron mayores (p<0,05) en MSC-TA comparado con FB. Sin embargo; los niveles de mRNA de CXCR4 no fueron distintos (p>0,05) entre las líneas celulares en estudio. El medio condicionado concentrado de MSC-TA indujo mayor (p<0,05) formación de túbulos, comparado con MSC-MO, FB y sus controles DMEM con 5% de SFB y DMEM. Además, se cuantificó una mayor (P<0,05) expresión de VEGF en MSC-TA comparado con las otras líneas celulares. En comparación, la expresion de ANGPT1 fue mayor (p<0,05) en MSC-MO y FB comparado con MSC-TA. En conclusión, el potencial de migración entre MSC-MO y MSC-TA es similar, lo cual puede estar determinado por niveles de expresión similares del receptor CXCR4. A su vez, una mayor expresión de VEGF en MSC-TA puede determinar que estas células presenten una mayor capacidad angiogénica comparado con MSC-MO. / Mesenchymal stem cells (MSCs) were initially characterized by their potential for self-renewal and in vitro differentiation into mesodermal cell lines. However, the therapeutic potential of MSCs is primarily based on their migration and angiogenic capacities, which are important for tissue regeneration. The objective of the present study was to determine the migration and angiogenic potentials of MSCs derived from bone marrow (MSC-MO) and adipose fetal bovine tissue (MSC-TA). The scratch migration assay was used to determine the migratory capacity of MSC, using fetal fibroblasts (FB) as biological controls. For this, 44 x 103 cells/cm2 were cultured until 80% confluence. After 24 hours, the scratch was performed in the monolayer of each cell line culture and the migration area was quantified at time 0 and after 24 hours using ImageJ software. The transwell migration analysis was used to determine cell migration capacity in response to the chemokine stromal differentiation factor-1 (SDF-1). For this assay, 25x103 cells/mL were grown for 24 hours in response to SDF-1, using as SFB 5% and DMEM as controls. Cells that migrated to the underside of the transwell membrane were observed and quantified using the ImageJ software. In order to determine the angiogenic potential of MSC, the tubule formation test was performed. Endothelial cells of bovine aorta were isolated and resuspended in conditioned media of each cell line. After 6 hours of incubation, the number of tubular structures was quantified and analyzed using ImageJ software. The relative expression levels of migration genes SDF-1, its receptor CXR4, regulated upon activation normal T-cell expressed and secreted (RANTES) and angiogenic genes vascular endothelial growth factor (VEGF) and angiopoietin (ANGPT1) were analyzed using quantitative-PCR (Q-PCR). The data obtained were statistically analyzed by one-way ANOVA and the tuckey post test was used to determine differences between means, using InfoStat software.The scratch test allowed to determine a higher (p<0.05) percentage of migration in MSC-MO cultures compared to FB. However, migration rates were not different (p>0.05) between MSC-MO and MSC-TA. The highest (p <0.05) number of migrant cells in the transwell test was detected in cultures treated with DMEM supplemented with 5% FBS. However, no significant differences were detected between cell lines. SDF-1 mRNA levels were higher (p <0.05) in MSC-TA compared to MSC-MO and FB. Similarly, RANTES mRNA levels were higher (p <0.05) in MSC -TA compared to FB. CXCR4 mRNA levels were not different (p> 0.05) between cell lines. Concentrated conditioned (CC) media of MSC-TA induced greater (p <0.05) tubule formation, compared to CC of MSC-MO, FB and its controls. Moreover, the highest (P <0.05) expression of VEGF was observed in MSC-TA, compared to the other cell lines. In the case of the expression of ANGPT1 the expression was higher in MSC-MO and FB compared to MSC-TA. In conclusión, a similar migration potential between MSC-MO and MSC-TA may be associated to similar expression of the CXCR4 receptor. Moreover, higher expression of VEGF in MSC-TA may explain the greater angiogenic capacity of these cells compared to MSC-MO. / Financiamiento: Proyecto Fondef ID 15I10129.

Memoria para optar al Título Profesional de Médico Veterinario / Las células madre mesenquimales (Mesenchymal Stem Cells, MSC) son células con capacidad de auto renovación y potencial de diferenciación hacia linajes celulares mesodérmicos incluyendo el linaje miogénico. Éste último, no ha sido demostrado en la especie bovina, a pesar de su utilidad en este modelo de animales de abasto. El objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto del medio comercial SKGM-2 Bullet kit como inductor de diferenciación miogénica en MSC bovinas, derivadas de médula ósea fetal. Las MSC fueron aisladas desde médula ósea de un feto bovino (7-9 meses de gestación) y posteriormente fueron cultivadas en medio de diferenciación SKGM-2 Bullet kit por 21 días. La expresión de marcadores músculo-específicos (MYF5, MYF6, MYOD1, MYOG y DES) fue analizada en MSC durante el proceso de diferenciación mediante PCR cuantitativo (Q-PCR) e inmunofluorescencia. Se detectó un aumento (P<0,05) de los niveles de mRNA de MYOD1 en MSC expuestas a medio de diferenciación los días 7 y 21 de cultivo. En forma similar, se detectó un aumento (P<0,05) de los niveles de mRNA de MYOG y DES en MSC diferenciadas los días 7, 14 y 21 de cultivo. En comparación, los niveles de mRNA de MYF5 y MYF6 no fueron distintos (P>0,05) en MSC diferenciadas en relación al día 0 para los días de cultivo. Adicionalmente, las proteínas de MYF5 y DES fueron inmunodetectadas en cultivos de MSC el día 21 de diferenciación. En conclusión, las MSC fetales bovinas expuestas al medio SKGM-2 Bullet kit alcanzaron un estado intermedio o tardío de diferenciación miogénica caracterizado por un patrón de expresión de marcadores músculo-específicos similar a la etapa de mioblasto temprano. / Mesenchymal stem cells (MSC) possess the capacity of self-renewal and differentiation into mesodermal lineages including myogenic. This myogenic differentiation potential of bovine MSC has not been demonstrated despite its usefulness for the study of this livestock animals model. The aim of this study was to evaluate the effect of commercial media SKGM-2 Bullet kit as a myogenic differentiation inducer in MSC derived from fetal bovine bone marrow. MSC were isolated from bone marrow derived from one bovine fetus (7-9 months of gestation) and were cultured in SKGM-2 Bullet kit differentiation media for 21 days. Gene expression of muscle-specific markers (MYF5, MYF6, MYOD1, MYOG and DES) was analyzed in differentiating MSC by quantitative PCR (Q-PCR) and immunofluorescence. An increase (P<0.05) in mRNA levels of MYOD1 days 7 and 21 of culture. Similarly, an increase in mRNA levels of MYOG and DES was detected in differentiating MSC at days 7, 14 and 21of culture compared to day 0. In comparison, levels of mRNA of MYF5 and MYF6 were not different (P>0,05) in differentiating MSC compared to day 0 during all the culture period. Additionally, MYF5 and DES were immunodetected in differentiated MSC at day 21 of culture. In conclusion, bovine fetal MSC exposed to the SKGM-2 Bullet kit media achieved an intermediate/late stage of myogenesis, characterized by a pattern of muscle-specific marker expression similar to the stage of early myoblast. / Financiamiento: Proyecto Vid Enlace Universidad de Chile 69975 2014.

Memoria para optar al Título Profesional de Médico Veterinario / La regulación epigenética es un proceso clave en la expresión génica, participando en silenciamiento y activación de genes durante la diferenciación multilinaje de células madre mesenquimales (CMM). El objetivo del presente estudio fue cuantificar la expresión de enzimas de metilación del ADN (DNMT1, DNMT3A y DNMT3B), metilación de histonas (EZH2) y demetilación de histonas (KDM6A) en CMM fetales bovinas durante la diferenciación in vitro osteogénica, condrogénica y adipogénica. Las CMM fueron aisladas desde médula ósea de fetos bovinos (7-9 meses de gestación, n=3) y cultivadas en presencia de factores de diferenciación. La expresión génica fue cuantificada mediante PCR cuantitativo (Q-PCR). En la diferenciación osteogénica, se detectó al día 24 un aumento (P<0,05) en la expresión de KDM6A comparado al día 0. La expresión de DNMT1, DNMT3A, DNMT3B, EZH2 y KDM6A fue menor (P<0,05) en CMM diferenciadas el día 7 de cultivo condrogénico en relación al día 0 y al control. Se detectó una disminución (P<0,05) en la expresión de DNMT1 en CMM diferenciadas al día 6 de cultivo adipogénico comparado al día 0. Adicionalmente, durante este cultivo se detectó un aumento (P<0,05) en la expresión de DNMT3A, DNMT3A y EZH2 en CMM diferenciadas los días 12 y 18 de diferenciación, en comparación al día 0. En conclusión, se detectó un aumento de KDM6 durante la diferenciación osteogénica, y un aumento de todas las enzimas evaluadas durante la diferenciación adipogénica. En contraste, no se detectó aumento de enzimas durante la diferenciación condrogénic / Proyecto FONDECYT 11100205

Memoria para optar al Título Profesional de Médico Veterinario / Las células madre mesenquimales (CMM) son células indiferenciadas adultas, capaces de diferenciarse hacia múltiples tipos celulares incluyendo los linajes osteogénico, condrogénico y adipogénico. Previamente se han caracterizado CMM de varias especies como la humana, murina, ovina y felina entre otras. El presente estudio tuvo como objetivo el aislamiento de CMM desde médula ósea (MO) fetal bovina y la diferenciación adipogénica de CMM bajo condiciones in vitro durante 18 días. Las CMM fueron aisladas desde MO en base a su capacidad de adherencia al plástico. Las CMM fueron analizadas por PCR cuantitativo (Q-PCR) los días 0, 6, 12 y 18 para cuantificación de los genes endógenos GAPDH y β-ACTINA, de diferenciación adipogénica PPARγ-2, AP-2 y de pluripotencia NANOG. Se determinó un aumento (P<0,05) en los niveles de ARNm de AP-2 en CMM diferenciadas los días 12 y 18 de cultivo (16,4 y 17 veces la expresión del día 0 y 2,2 y 5,1 veces la expresión del día 0 en los controles sin tratamiento). La expresión de PPARγ-2 y NANOG no mostró diferencias significativas entre tratamientos o días de cultivo. La expresión de la proteína PPARγ-2 fue detectada mediante inmunofluorescencia indirecta en las CMM diferenciadas el día 18 de cultivo. La adipogénesis fue confirmada en CMM diferenciadas por medio de la detección de vacuolas lipídicas. En base a estos resultados, se puede concluir que es posible aislar CMM bovinas desde MO fetal en base a su capacidad de adherencia al plástico. Las CMM obtenidas desde MO fetal bovina poseen el potencial de diferenciación adipogénica bajo condiciones in vitro / Financiamiento: Proyecto Fondecyt 1100205