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n Sevilla: CONGRESO DERMATOLOGÍA ESTÉTICA Y COSMÉTICA n

CONFERENCIA especialHipoxia y Alopecia

SUMARIO

139 HIPOXIA Y ALOPECIABruno Bernard

142 BRUNO BERNARD

«El papel de las células madre es sencillamente esencial»

146 COLOQUIO CON BRUNO BERNAD

ENTREVISTAS

Separata. Medicina Cutánea 2013; 41(3)

Dermatologíaestética

y cosmética

Edición: GRUPO AULA MÉDICA, S.L. Todos los derechos reservados. Copyright 2013. www.grupoaulamedica.es. Paseo del Pintor Rosales, 26 - Madrid

Hipoxia y Alopecia-Medicina Cutánea_01. Interacción 12/11/13 09:07 Página 138

A lo largo de la vida, los folículos pilososestán sujetos a una sucesión de procesos dedegeneración y regeneración. Cada ciclo es-tá compuesto de una fase de crecimiento(anágena), una fase de degradación (catáge-na), una fase de reposo (telógena) y, final-mente, una fase neomorfogénica (neógena).La duración de los diferentes estadios porlos que pasa el folículo hace que definamosal cabello como un órgano biestable, ya quetransita de una etapa activa de equilibrio alestado de reposo en equilibrio (y viceversa)de una forma estocástica.

Dentro de los diferentes periodos por losque pasa el cabello, tienen especial impor-tancia: 1) la fase telógena, que incluye unperíodo de latencia llamado quenógeno, du-rante el cual el folículo permanece vacíodespués de que la fibra del pelo se haya per-dido y cuya importancia estriba en ser unareserva potencial para el aumento de la den-sidad del pelo; y 2) la etapa neógena, duran-te la cual todos los compartimentos de losfolículos pilosos son regenerados a partir delas reservas locales de células madre.

Tanto el estudio funcional como el exa-men inmunohistoquímico (CD29, K19) su-girieron la existencia de al menos dos grupos

de células pluripotentes: uno situado en laparte superior de la vaina externa de la raíz(VER) y, el otro, en la VER inferior del fo-lículo piloso humano. Los reservorios supe-rior e inferior de células K19+ no son idénti-cos y se diferencian por la expresióndiferencial de una serie de marcadores de cé-lulas madre. Por ejemplo, K15 y CD200 seexpresan mayormente en el reservorio supe-rior, a diferencia de CD271 y CD34, queaparecen asociados al reservorio inferior.

Este diferente mapa de epítopos no se li-mita a las VER sino que también se extiendea la vaina de tejido conectivo (VTC), en re-lación con los dos reservorios de célulasmadre. De hecho, expresan diferencialmen-te los epítopos de sulfato de condroitina yde sulfato de heparina.

Teniendo en cuenta el papel esencial del ni-cho de células madre en el mantenimiento delas funciones de las células madre, estudiamosmás a fondo los factores microambientalesque podían influir en el reservorio de célulasmadre del folículo piloso humano. Dos mar-

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Pone

ncia HIPOXIA Y ALOPECIA

Dr. Bruno BernardHair Research DirectorL'Oreal Fellow. Paris

El Dr. Bernard en una instantánea durante su exposición.

Reservorio superior e inferior de células pluripotencialesen la VER del folículo piloso humano


cadores biológicos, expresados por los reser-vorios de presuntas células madre, conocidoscomo K19 y CD271, han sido descritos co-mo hipoxia inducida por los genes. Teniendoen cuenta que la hipoxia parece ser una carac-terística de los nichos de células madre adul-tas, decidimos estudiar más a fondo la expre-sión de dos marcadores altamente sensibles ala hipoxia, la anhidrasa carbónica IX (IX CA)y el transportador de glucosa 1 (GLUT1).Encontramos que su expresión se restringía alas VER inferiores del folículo piloso huma-no en fase anágena (2, 3).

Además, la doble inmunofluorescenciademostró que un subconjunto de célulasACIX se solapan con las poblaciones celu-lares K19+ y CD34+. Este hallazgo, descu-bierto recientemente, tiene un particular in-terés, dado que las células CD34hi noexisten en cabezas calvas (4). Estos resulta-dos también ponen de relieve el hecho deque los reservorios de células madre supe-rior (CD200+) e inferior (CD34+) del fo-lículo piloso humano están sometidas a mi-croambientes muy diferentes, al menos enlo que respecta a la hipoxia (2, 3).

En conjunto, creemos que el folículo delcabello humano alberga dos reservorios decélulas madre epiteliales que pueden diferen-

ciarse, por un lado, por la expresión diferen-cial de proteínas concretas y, por otro, por ladiferencia en sus nichos microambientales.

Aunque el papel de cada uno de estos dosdepósitos no se ha establecido en los sereshumanos, se ha notificado que el depósitode células CD34+ disminuye en la alopeciaandrogenética (4), lo que sugiere que el re-servorio inferior está involucrado en el con-trol del ciclo del pelo y, más concretamente,en la regeneración del cabello, de acuerdocon el modelo predeterminado del propiofolículo. El reservorio inferior de célulasmadre podría representar una población«primitiva» de células madre capaces de co-operar, dentro de un centro de señalización,con los reservorios de células madre supe-rior y de la dermis papilar. A partir de estacomunicación, se puede desencadenar la fa-se neógena y la regeneración de los folículospilosos de linaje epitelial. La protección dela funcionalidad completa de este depósitoinferior, manteniendo la señalización hipó-xica, podría facilitar un nuevo enfoque enlos estudios del crecimiento del cabello.

Para investigar los posibles efectos de lahipoxia sobre las células progenitoras origi-narias del cabello, se midió la capacidad delos queratinocitos derivados de la VER de

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Ponencia

Marcaje inmunohistoquímico de folículos capilares humanos en secciones de tejido de cuero cabelludo. Expresión enhipoxia de proteinas reguladoras GLUT1 (a) y ACIX (b y d) en el ORS y estudios de colocacion de ACIX en elreservorio inferior de células madre/progenitoras se ha detectado a través de la expresión de K19 o CD34 (b-e)


formar colonias (Eficiencia de Formación deColonias) cuando se cultivaban in vitro encondiciones de hipoxia (O2 al 3 %) y normo-xia (O2 al 21 %). Aunque el número absolu-to de colonias no fue estadísticamente dife-rente para las dos condiciones, la densidadcelular y la diferenciación se redujeron enaquellas cultivadas en condiciones de hipo-xia, debido a la inmadurez de las células. Es-tos hallazgos sugieren que la hipoxia puedeser un regulador importante de las célulasmadre precursoras en el desarrollo del fo-lículo piloso humano.

Estudios in vitro mostraron que en el tra-tamiento de los folículos pilosos con el po-tente inhibidor de la prolil-4-hidroxilasa,Stemoxydine ®, modifica la expresión deun grupo de genes de una forma similar alas condiciones de hipoxia. La hipótesis deque moléculas como Stemoxydine ® pue-den remediar la señalización de hipoxiapuede respaldar una nueva estrategia paramantener el crecimiento del pelo y el desa-rrollo de los diferentes ciclos del cabello.

El Dr. P. Reygagne (Centro Sabouraud,Saint-Louis hospital, Paris, Francia) reali-zó estudios clínicos doble ciego frente aplacebo que demostraron que la aplicacióndurante tres meses de Stemoxydine ® al 5% aumentaba significativamente la densi-dad de pelo visible (un 4 % frente a place-bo) (5).

BIBLIOGRAFÍA

1. Bernard BA. Exp.Dermatol. 21: 401-403(2012)

2. Bernard BA, Rathman-Josserand M. Ann.Dermatol.Venereol. 140:5-8 (2013)

3. Rathman-Josserand M, Genty G, Lecar-donnel J, Chabane S, Cousson A, MicheletJF, Bernard BA. J Invest Dermatol. doi:10.1038/jid.2013.113 (2013)

4. Garza LA, Yang CC, Zhao T, Blatt HB,Lee M, He H, Stanton DC, Carrasco L,Spiegel JH, Tobias JW, Cotsarelis G. J ClinInvest. 121(2):613-22 (2011)

5. Reygagne P. Ann. Dermatol.Venereol.140:9-12 (2013)


Los profesionales que acudieron a la Conferencia pudieron comprobar lasexcepcionales dotes de comunicador del Dr. Bernard.

Ponencia

Test de Eficiencia de Formación de Colonias (CFE): ORS- derivados keratinocitos cultivados 10 días en condiciones CFEen presencia de a) 21% O2 b) 3% O2 y c) 21% O2 con 300 µM de ER3721

a b c


P:¿qué características fundamentales ha-cen del pelo un órgano biestable?

El equilibrio biestable del cabello es un hallaz-go que hemos confirmado en nuestras investiga-ciones a lo largo de la cuales hemos comproba-do que el cabello no mantiene una pautasregulares de crecimiento. Es el primer órganoque se describe como biestable, porque la me-moria o el control de la expresión de los genestienen, también, reacciones biológicas biesta-bles. Es la primera vez que se describe que unórgano sea biestable.

He propuesto este nuevo concepto despuésde que hubiésemos observado el comportamien-to durante más de 14 años de 930 folículos pilo-sos individuales, que pasan de cuando en cuan-do de un estado a otro. El comportamientoestocástico es una característica de la biestabili-dad. Cuando observamos la duración de las fa-ses, descubrimos que, por ejemplo, la duraciónde la fase de anágena puede variar desde algu-nos meses hasta cerca de 10 años, y la dura-ción de la fase de telógena, de latencia, desdealgunos meses hasta más de un año. Pasa lomismo de forma inversa, donde advertimos quela duración de la fase de neógena y de catágenaes muy corta, siendo muy rápida la de catágena,tan solo tres semanas.

La existencia de estas grandes diferenciasde duración de las fases confirma que el folículose encuentra en fases estables y, de vez encuando, salta de una fase a la otra. Esto modifi-ca todo porque ya no podemos hablar, por ejem-plo, de recrecimiento, sino de duración de fases.Por ejemplo, en la alopecia, el pelo va a pasarmás tiempo en un equilibrio estable durmientede telógena. Por lo tanto, es un cambio en la du-ración de las fases. Es una visión que es com-

pletamente nueva, al tratarse de una visión diná-mica. Vemos que el cabello se mueve, no sim-plemente gira de fase en fase, sino que el folícu-lo tiene su propia vida en dos estados. De hechoes similar a lo que nos ocurre con las fases desueño y vigilia: el sueño es un periodo estable ydurante la vigilia estamos muy animados, peroes importante porque la manera en cómo durma-mos por la noche va a condicionar cómo nos en-contraremos durante el día. Si tenemos pesadi-llas, estaremos de mal humor durante el díamientras que se tenemos dulces sueños, estare-

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Entre

vist

as

«El papel de las células madre essencillamente esencial»

ENTREVISTA A BRUNO BERNARD

Bruno Bernard



Entrevistas

mos sonrientes. Con el folículo pasa lo mismo, sipreparamos bien las células madre durante la fa-se durmiente, se convertirán en un folículo acti-vo, en plena forma. Por tanto, intentamos quelas células madre no tengan pesadillas. A esterespecto, cada vez que empleemos una molécu-la que permita una mejor gestión de la duraciónde la fase de telógena, obtendremos lo que de-nomino un hair density optimizer, es decir que elcabello optimizará la utilización de los reservo-rios de células madre.

Como he comentado antes, hay folículos queestán vacíos y que, por lo tanto, no participan en elaspecto visible de la densidad capilar, ¡puesto queestán vacíos! Al ayudarles a saltar a la fase activa ycomenzar a producir cabello, aumentará así la

densidad capilar. Existe por tanto un reservorioque previamente no estaba identificado y que si sele activa producirá cabello de una forma totalmen-te normal; hay que permitirle despertarse.

P: ¿Qué papel juegan las células madre en laregeneración capilar?

El papel de las células madre es sencillamenteesencial. Si no hay células madre, no hay regene-ración. La regeneración folicular depende porcompleto, por un lado, de la presencia de las célu-las madre y, por otro lado, de su funcionalidad.Cuando George Cotsarelis dice que en las áreascalvas las células madre CD34+ desaparecen, a loque se refiere es que la funcionalidad de este re-servorio interno se altera y, por lo tanto, el diálogo

“En el caso del folículo piloso, cada equis años, lascélulas madre se despiertan y, por lo tanto, las tenemos

que proteger durante todos esos años”

De izquierda a derecha, Laura García, Responsable Científica de Inneov España, el Dr. Bernard, el Dr. Makinen, delCentro de Investigación Nestlé en Suiza e Isabel Castillejo (Inneov España).



Entrevistas

entre las poblaciones de células madre del reser-vorio superior y del reservorio inferior del folículopiloso humano está alterado, no es el óptimo, yhay un retraso en el arranque de la fase neógena.

Una cosa es segura y es que las células ma-dre son las células que aseguran la renovacióndel folículo. Para su información, el folículo midesólo 4 milímetros de largo y existen comparti-mentos con programas de diferenciación muydiferentes. Todos estos compartimentos dege-neran de forma cíclica y para recomponerlos ha-cen falta las células madre, puesto que son ca-paces de diferenciarse en un linaje de la vainaradicular externa, la vaina radicular interna y ola fibra. Y esto es gracias a la pluripotenciali-dad. Gracias a esta capacidad de las célulasmadre de diferenciarse en distintos programasel cabello puede reconstruirse. Y es el único ór-gano en el hombre que puede hacer esto, nohay otros.

P: ¿Qué efectos tiene la hipoxia en el creci-miento capilar?

R: La hipoxia no va a tener un efecto sobre elcrecimiento pero sí sobre el sostenimiento de lacalidad de la funcionalidad de las células madre.En otros términos, y como decía antes, es loque va a permitir a las células madre dormirbien. Por tanto, si las situamos en un contextoen el que ya no hay hipoxia, van a tener pesadi-llas y van a perder su funcionalidad. Por lo tanto,yo diría que es un entorno que prepara el futuro,permite conservar la funcionalidad óptima de lascélulas madre de tal forma que cuando el folículopiloso tenga que volver a crecer va a funcionarbien. Es la característica de los nichos de las cé-lulas madre. Si se cogen células madre del linajemesenquimal, hematopoyético o neuronal, todasellas están en ambientes hipóxicos. Recuerdo unhallazgo que se ha dado a conocer hace 3 o 4meses, si mal no recuerdo, de un equipo de in-

vestigadores franceses que ha sido capaz de ha-cer crecer células cardíacas activas a partir decélulas madre del tejido cardíaco de un cadáverque llevaba 18 días muerto, es decir, que estababien muerto. La explicación que dieron es que enel momento de la muerte las células madre estu-vieron sometidas a una tremenda hipoxia y esoes lo que les permitió sobrevivir. Y es porque ha-bían estado protegidas por la hipoxia por lo que18 días después de la muerte pudieron volver afuncionar. Así pues, la hipoxia es un factor am-biental que protege a las células madre, que lasimpide proliferar y diferenciarse. Porque las célu-las madre están ahí antes que nada para dormir,para poder despertarse cuando son necesariasy recomponer un tejido.

En el caso del folículo piloso, cada equisaños, las células madre se despiertan y, por lotanto, las tenemos que proteger durante todosesos años.

P: ¿Existe otro tipo de células que se vean in-fluidas por la hipoxia?

La mayoría de las células madre adultas es-tán protegidas por la hipoxia.

P: Una última pregunta: ¿Por qué resulta tandifícil identificar y determinar cuáles son losfactores que intervienen en el crecimiento fo-licular?

Hay muchísimos factores que están implica-dos en el control del crecimiento del cabello, entodos los estadios y no son los mismos. Antes,cuando decía que había una competición, una lu-cha, entre los factores a favor y los factores encontra la fase neógena, quería indicar que losconocíamos. Los que están en contra son FGF-18, BMP-2 y BMP-4. Los que están a favor sonTGF-beta-2 y FGF-7. Y es una verdadera competi-ción y cuando ganan los que están a favor, en-tonces el cabello vuelve a crecer.

“Hay muchísimos factores que están implicados en elcontrol del crecimiento del cabello, en todos los estadios

y no son los mismos”


Hay toda una serie de factores producidospor la dermis papilar que van a controlar la pro-ducción de la fibra capilar. Por ejemplo, el IGF-1,el factor de crecimiento insulínico-1, es absoluta-mente necesario para mantener el crecimientodel cabello. Si se elimina este factor, el cabellopasa directamente del estado activo en equili-brio al estado estable durmiente; es algo casi in-mediato, en cuestión de tres semanas.

Por otro lado, las citosinas proinflamatoriascomo la IL-1, se van a oponer al crecimiento delpelo. De hecho, todos los factores de crecimien-to de la Creación tienen una influencia sobre el

folículo. Este órgano es muy peculiar porque re-sume en sí mismo todas las influencias que pue-de haber sobre el comportamiento tisular. De he-cho, es el mejor ejemplo de las interaccionesepitelio-mesenquimales, es decir, entre las célu-las epiteliales y las células dérmicas. Y estas re-laciones son absolutamente claves para la home-ostasis tisular, incluso para la formación de losbrazos o las piernas, estas relaciones epitelio-mesenquimales son esenciales. Y los factoresque están implicados en la formación de los bra-zos o las piernas son los mismos que los que es-tán implicados en la formación del cabello.

Cuando se estudia el folículo piloso y el ca-bello, se está estudiando la biología en el sen-tido más amplio. Me gusta entender el concep-to de folículo piloso como un tubo de ensayode la vida. Es un pequeño órgano en el que sedan todas las reglas fundamentales de la orga-nización tisular, etc. Cuando hayamos com-prendido cómo funciona el folículo piloso ha-bremos comprendido cómo func iona e lorganismo entero.


Entrevistas

Bruno Bernard y Francisco Camacho, coordinador de la Conferencia Especial Hipoxia y Alopecia.

“Cuando se estudia el folículopiloso y el cabello, se está

estudiando la biología en el sentidomás amplio”


P: ¿Puede Stemoxydine neutralizar la dismi-nución de la funcionalidad de las células ma-dre asociada con el proceso de envejeci-miento?

Esa es nuestra hipótesis

P: ¿Puede ser útil Stemoxydine en otros tiposde alopecia aparte de la alopecia androgé-nica?

Probablemente en la mayoría de procesos na-turales de pérdida de cabello, pero ciertamenteno en los casos de pérdida patológica del pelo co-mo en la alopecia areata o la alopecia cicatricial.

P: ¿Qué significa “nicho de células madre”?

Esto significa el ambiente celular, molecular,físico o químico inmediato a las células madre.

P: ¿Estimula Stemoxydine las células madrefoliculares o tiene el fenómeno hipóxico unsignificado distinto?

Los estudios in vitro han demostrado que tan-to la hipoxia como Stemoxydine mantienen lafuncionalidad de las células madre.

P: ¿Puede el mecanismo hipóxico combi-narse con el efecto de Minoxidil 0,5 - Ami-nexil?

Son complementarios

P: Con respecto a la investigación de estamolécula, ¿los estudios se realizaron en mu-jeres o en hombres?

Hasta la fecha, los únicos resultados publica-dos se obtuvieron en hombres.

P: ¿Existen estudios clínicos a largo plazo(más de 3 meses) que respalden la eficaciade Stemoxydine?

No lo sé, no dirijo los estudios clínicos

P: ¿Podría la aplicación de Stemoxydine da-ñar la funcionalidad de otras células epidér-micas posiblemente afectadas por el am-biente hipóxico?

Seguramente no, puesto que simplemente laimita. Stemoxydine no refuerza el efecto de la hi-

poxia. Además, la hipoxia de tipo Stemoxydinemantiene la funcionalidad de células madre, nola daña.

P: ¿Qué representa el incremento del por-centaje del número total de cabellos en un+1.700 % en tres meses?

+4 % (frente a placebo) en la totalidad de lasáreas afectadas por la disminución de la densi-dad capilar.

P: De acuerdo con los estudios clínicos, conel placebo se puede conseguir un incre-mento del 4 % en la masa capilar. ¿Qué por-centaje de densidad capilar representa laadministración de Stemoxydine?

El 4 % de aumento observado con el trata-miento con Stemoxydine fue el resultado obteni-do frente a placebo. El aumento absoluto frentea basal fue de hecho del 8 %.


Entrevistas

COLOQUIO CON BRUNO BERNARD

Recogemos en este apartado una selección de las cuestiones planteadas alDr. Bernard por los dermatólogos asistentes a la sesión.


• El ciclo capilar y su control siguen siendo hoy objeto de de-bate. La modulación de este control incluye un gran númerode factores. Algunos de estos factores han sido identificadospero su coreografía/mecanismo de modulación sigue siendomotivo de investigación (1)

• El folículo capilar humano presenta un comportamiento autó-nomo. Las transiciones de una fase a la siguiente se producende forma independiente y estocástica para cada folículo. (1)

• El folículo capilar humano presenta un equilibrio biestable enlugar de cíclico, por ello es capaz de pasar de un estado estacio-nario a un estado activo y viceversa, de forma aleatoria. (1)

• Las células madre adultas regulan la homeostasis de los teji-dos y generan células progenitoras que son capaces de divi-dirse rápidamente y diferenciarse a término. Las células ma-dre residen en un nicho específico, un microambiente que lasaloja y mantiene. (2)

• Se ha demostrado la existencia de dos reservorios de células madre en los folículos capilares humanos capaces de ex-presar diferentes marcadores y presenta un nicho/microambiente diferente. Ambos reservorios expresan K19 y enconcreto el reservorio inferior expresa K19/CD34. Este último está implicado de forma importante en el ciclo capilary en renacimiento capilar. (3,4)

• La hipoxia es un importante regulador de la capacidad de regeneración y funcionalidad de las células madre/progeni-toras. (4)

• La protección de la funcionalidad completa de este depósito inferior, manteniendo la señalización hipóxica, ha facili-tado un nuevo enfoque en los estudios del crecimiento del cabello (4)

• Stemoxydine ha demostrado su eficacia induciendo la señalización hipóxica, clave para mantener la funcionalidad delas células madre del folículo capilar. Identificándose como un inhibidor competitivo de HIF1 , es capaz de inducir“in vitro” la señalización hipóxica. (5)

• La utilización de Dercos Neogenic (Stemoxydine 5%) en aplicación diaria durante 3 meses ha confirmado un aumen-to de un 4% vs placebo de la densidad capilar, lo que se traduce en +1700 cabellos. (5)

BIBLIOGRAFÍA

1. Bernard BA. The human hair follicle, a bistable organ? Exp Dermatol. 2012 Jun;21(6):401-3. doi:10.1111/j.1600-0625.2012.01457.x.

2. Hsu YC, Pasolli HA, Fuchs E. Dynamics between stem cells, niche, and progeny in the hair follicle. Cell.2011 Jan 7;144(1):92-105. doi: 10.1016/j.cell.2010.11.049.

3. Commo S, Gaillard O, Bernard BA. The human hair follicle contains two distinct K19 positive compart-ments in the outer root sheath: a unifying hypothesis for stem cell reservoir? Differentiation. 2000Dec;66(4-5):157-64.

4. Rathman- Josserand M, Genty G, Lecardonel J, Bernard BA. Hypoxia and human hair follicle stem/ pro-genitor cells. Publication on progress

5. Loussouarn G, El Rawadi C, Pineau I, Jouanique C, ZohrHamidou, Michelin, Reygagne P, STEMOXY-DINER and hair kenogen phase in androgenetical alopecia (AGA).

Conclusiones


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