Evaluación In vitro de la actividad antimicrobiana de las células estromales mesenquimales de gelatina de Wharton (CEM-GW)

Abstract

Antimicrobial resistance is a growing problem in global public health and threatens the prevention and effective treatment of infections. The investigation of alternative strategies point to the generation and use of antimicrobial peptides (AMP) given its broad spectrum of antimicrobial activity. A potential source of (AMP) resides in human mesenchymal stromal cells (MSC). MSC have demonstrated potent therapeutic effects in terms of immunomodulation and multilineage differentiation and are actively involved in tissue control and repair. This work focused on exploring the potential antimicrobial effect of MSC isolated from Wharton's jelly (GW) of the umbilical cord upon experimental infection with bacterial strains Escherichia coli 25922, Klebsiella pneumoniae 43816, Staphylococcus aureus 29213 and Staphylococcus epidermidis 12228. Experimental bacterial infection on CEM-GW triggered important antimicrobial activity whose magnitude depended on the inoculated bacterial strain. This observed antimicrobial effect depended strongly on the presence of human platelet lysate (LPh) in MSC growth media. Importantly, based on characterization of RNA expression and secretion of the AMPs β-defensin-1, Lipocalin-2 and Hepcidin in supernatant, the antimicrobial effect of CEM-GW was significantly associated with increased expression and secretion of AMPs, especially β-defensin-1 and Lipocalin-2. These results provide evidence of the antimicrobial effect that CEM-GW exerts on the bacterial strains used, which depends on the presence of LPh and results in the expression and secretion of AMPs, as a potential mechanism of defense against infection.

La resistencia a los antimicrobianos es un problema creciente de salud pública mundial y amenaza la prevención y el tratamiento eficaz de las infecciones. La investigación de estrategias alternativas apunta a la generación y uso de péptidos antimicrobianos (AMP) dado su amplio espectro de actividad antimicrobiana. Una potencial fuente de (AMP) reside en células estromales mesenquimales (CEM) humanas. Las CEM han demostrado potentes efectos terapéuticos en términos de inmunomodulación y diferenciación multilinaje y participan activamente en el control y reparación tisular. Este trabajo se enfocó en explorar el potencial efecto antimicrobiano de las CEM aisladas de gelatina de Wharton (GW) del cordón umbilical ante la infección experimental con las cepas bacterianas Escherichia coli 25922, Klebsiella pneumoniae 43816, Staphylococcus aureus 29213 y Staphylococcus epidermidis 12228. A partir de la exposición de inóculos bacterianos a CEM-GW se pudo observar una importante actividad antimicrobiana cuya magnitud dependió de la cepa bacteriana inoculada. Este efecto antimicrobiano observado se relacionó fuertemente con la presencia de lisado plaquetario humano (LPh). De manera importante a partir de la caracterización de la expresión de ARN mensajero y secreción de los AMPs β-defensina-1, Lipocalina-2 y Hepcidina en sobrenadante, el efecto antimicrobiano de las CEM-GW se asoció significativamente al incremento de la expresión y secreción de AMPs, especialmente β-defensina-1 y Lipocalina-2. Estos resultados proveen evidencia del efecto antimicrobiano que ejercen las CEM-GW sobre las cepas bacterianas utilizadas, el cual depende de la presencia de LPh y deriva en la expresión y secreción de AMPs, como mecanismo de defensa a la infección.