El uso de las células madre con fines terapéuticos es un tema presente en prácticamente todos los medios de comunicación, como la futura panacea para la recuperación de enfermedades y lesiones que, hoy por hoy, son intratables. Lo cierto es que el desarrollo de la terapia celular se encuentra en una etapa inicial, cuyos avances y esperanzas están depositados en animales tan pequeños e «insignificantes» como un ratón.

Nuestro grupo de investigación ha trabajado durante bastante tiempo con un modelo animal de neurodegeneración: el ratón mutante PCD (del inglés Purkinje cell degeneration). Como su propio nombre indica, la característica principal de este ratón es la pérdida de las células de Purkinje, único tipo de neurona de proyección del cerebelo. Esta muerte neuronal les provoca graves alteraciones en el movimiento (ataxia). Sin embargo, el proceso degenerativo de este animal no se queda aquí: el ratón PCD pierde también las células mitrales del bulbo olfativo (también neuronas de proyección). En un inicio, nuestro laboratorio se ha centrado en profundizar el análisis de la degeneración que tiene lugar en este modelo. Pero durante los últimos años hemos desarrollado nuevas líneas de investigación dirigidas a conseguir la recuperación funcional y estructural del ratón PCD. Precisamente, una de estas líneas se basa en el empleo de células (madre) de la medula ósea como terapia celular. Y, ¿qué tiene que ver la médula ósea con el sistema nervioso central? Pues bien, a lo largo de los últimos 20 años se ha demostrado que las células madre tienen ciertas propiedades inesperadas. Así, células derivadas de la médula ósea son capaces de llegar al cerebro e integrarse en su complejo entramado de glía y neuronas. Además, este fenómeno se produce por dos vías: bien por una transformación directa de los elementos derivados de la médula en células neurales, o bien por una fusión entre ambos tipos celulares. Así pues, esta gran plasticidad abre todo un abanico de posibilidades terapéuticas, empleando células de la médula ósea para reponer, rescatar o proteger neuronas que degeneran o van a degenerar. Además, se pueden utilizar estas mismas células como vehículos (vectores) de terapia génica. En nuestro caso particular, trasplantamos médula ósea sana (de un animal de tipo silvestre) a un animal enfermo (mutante PCD) obteniendo resultados muy interesantes.

Como apuntamos anteriormente, se sabía que los ratones PCD pierden las células mitrales pero no otras neuronas olfativas (células empenachadas medias e internas) y, sin embargo, nadie había comprobado cómo huelen estos animales, cuáles son sus capacidades olfativas tras esta degeneración. Nuestro grupo –en colaboración con el equipo del profesor Pierre Marie Lledo, del Institut Pasteur de París– decidió resolver esta cuestión, además de comprobar los efectos en el bulbo olfativo de un trasplante de médula ósea sana.

La medición de la capacidad olfativa

Con los seres humanos es relativamente sencillo realizar pruebas de olfacción, pues se presenta una serie de sustancias y se pregunta al sujeto si las huele o no. Pero con un ratón la cosa se complica, ya que los ratones no suelen responder a nuestras cuestiones... Para comprobar la capacidad olfativa de estos animales utilizamos un aparato denominado olfatómetro (fig. 1). El olfatómetro consta de un complejo sistema de tubos, corrientes de aire y contenedores de perfume (odorantes), controlados por ordenador, que permite un sinfín de posibilidades de análisis de la capacidad olfativa. Tiene una jaula, donde se sitúa al ratón, con un orificio que se abre hacia un tubo vertical por el que circula una corriente de aire en sentido ascendente. A este tubo lo llamamos «cámara de presentación de olores». Asimismo, el tubo tiene una boquilla por la que se suministra agua al animal. Como se puede intuir, el agua funciona como recompensa a una tarea: el reconocimiento de olores. Así, los ratones parcialmente privados del agua de bebida (y por ende, sedientos) han de aprender a relacionar un estímulo olfativo en el aire que circula por el tubo con la disponibilidad de agua en la boquilla para calmar su sed. Este estímulo positivo es un olor determinado, un odorante disuelto en el aire del tubo. Análogamente, relacionan un estímulo negativo (otro odorante o la ausencia de olor) con la ausencia de recompensa. Aunque parezca complicado, los ratones son capaces de relacionar sorprendentemente bien el estímulo positivo y la recompensa en unos 6 días (fig. 2). Una vez hecho esto, ya se puede empezar a experimentar: variando las concentraciones de los odorantes, mezclándolos, intercambiándolos…

Fig. 2. Esquema del olfatómetro. (Fuente: Slotnick y Restrepo 2005.)
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Los resultados de nuestros experimentos nos llevaron a dos conclusiones importantes. En primer lugar, los ratones PCD, a pesar de la pérdida de las células mitrales, son capaces de detectar olores y de discriminarlos. Sin embargo, sus capacidades se ven mermadas con respecto a los ratones de tipo silvestre: solo detectan las concentraciones más altas y discriminan las tareas más sencillas. Todo apunta a que las células mitrales actúan en las capacidades olfativas más finas, y que las más burdas pueden llevarse a cabo con el resto de las neuronas de proyección, que todavía sobreviven en nuestro ratón mutante.

En segundo lugar, los ratones PCD trasplantados con médula ósea sana experimentaron una mejora tanto en las capacidades de detección como en las de discriminación, con resultados intermedios entre los mutantes sin trasplantar (enfermos) y los ratones de tipo silvestre (sanos). Además, el análisis histológico de los bulbos olfativos de estos animales demostró que el trasplante de médula ósea sana ralentiza la pérdida de las células mitrales, cuya densidad era superior en los PCD trasplantados que en los PCD sin trasplantar. En ningún caso se detectaron células mitrales derivadas de la médula ósea, por lo que la mejora detectada probablemente se debiese a un fenómeno neuroprotector de la microglía, el tipo celular mayoritario que deriva de los trasplantes de este tipo.

Con nuestro trabajo hemos demostrado los beneficios en el cerebro de una potencial terapia con células de la médula ósea. Esta terapia ha servido para recuperar un sentido tan fundamental para los roedores como es el olfato. Además, la importancia de esta recuperación sensorial va más allá, ya que una capacidad olfativa mejor implica una mayor exploración que, a su vez, facilita e incrementa la movilidad de nuestros ratones mutantes… Pero esto ya es otra historia.