En el número 38 de Encuentros en la Biología (febrero 1997) nos dedicamos de forma monográfica al tema del desarrollo y crecimiento vascular. Alli establecíamos una distinción que ha sido paradigmática durante los últimos veinte años. El desarrollo del sistema vascular, decíamos, se produce por dos mecanismos, vasculogénesis y angiogénesis. Definíamos la vasculogénesis como la formación de novo de vasos por diferenciación y ensamblaje de precursores mesodérmicos indiferenciados. Estos precursores se unen, se alinean formando cordones que desarrollan una cavidad interna y dan lugar a capilares primitivos. Por otra parte la angiogénesis consistía en un proceso celular, exquisitamente regulado, por el que vasos ya establecidos producen ramificaciones e invaden tejidos en respuesta a estímulos normales o patológicos. Hace tres años afirmábamos que vasculogénesis y angiogénesis coexistían en el embrión mientras que la angiogénesis era el único mecanismo de desarrollo vascular presente en el organismo adulto.

Sin embargo, se acaban de publicar interesantes novedades que no sólo sugieren la existencia de procesos de vasculogénesis en el adulto, sino que además postulan la posible existencia de mecanismos inéditos de angiogénesis.

La primera sorpresa saltó precisamente en 1997, cuando un grupo de investigadores de la Universidad Tufts mostraron la existencia de células circulantes en la sangre que eran capaces de incorporporarse a la pared de vasos en crecimiento y diferenciarse en células endoteliales [Asahara et al., Science 275:965-967 (1997)]. En concreto, estos autores aislaron, en sangre humana, una fracción de células sanguíneas mononucleares caracterizadas por expresar en su superficie el antígeno CD34 así como el receptor para el VEGF, un factor de crecimiento del que hablaremos más adelante. Cuando estas células eran cultivadas sobre colágeno o fibronectina, se adherían al sustrato y expresaban marcadores exclusivos de células endoteliales. Además, dependiendo de las condiciones de cultivo, las células formaban tubos o incluso se diferenciaban en estructuras similares a los islotes sanguíneos embrionarios, con células sanguíneas rodeadas de endotelio.

Para confirmar este resultado, los investigadores concentraron células mononucleares CD34+ procedentes de ratones transgénicos en los que se expresa el enzima beta-galactosidasa bajo control de un promotor exclusivamente endotelial, el del gen Tie-2, que codifica para un receptor de la angiopoyetina. Esto quiere decir que todas las células endoteliales expresan beta-galactosidasa de forma constitutiva y son fácilmente reconocibles en los tejidos [Schlaeger et al. Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94:3058-3063 (1997)]. Las células CD34+ procedentes de estos ratones Tie-2 fueron transfundidas a ratones sometidos a una operación consistente en la ligadura de la arteria femoral. En este modelo se produce una isquemia (una falta de riego) en la parte distal de la pata, lo cual se compensa en cuestión de días con el desarrollo de vasos que salvan la zona ligada y restablecen el riego de la extremidad. Pues bien, en el endotelio de los vasos de neoformación se reconocen abundantes células que expresan beta-galactosidasa y que sólo pueden derivar de la diferenciación endotelial de las células CD34+ inyectadas. Por supuesto, al tratarse de endotelio diferenciado in situ a partir de precursores circulantes indiferenciados, era preciso hablar de vasculogénesis y no de angiogénesis. La vasculogénesis postnatal aparecía como nuevo paradigma en el campo de la biología vascular.

Este descubrimiento, que fue recibido con no poco escepticismo, planteaba interesantes expectativas. Imaginemos un tumor sólido en fase de crecimiento, que estimula el crecimiento de los vasos próximos a través de los cuáles recibe su suministro de nutrientes y oxígeno. Imaginemos que obtenemos células CD34+ del paciente y logramos modificarlas genéticamente para expresar agentes antitumorales o antiangiogénicos. Dichas células, liberadas de nuevo en la sangre del paciente, se alojarían preferentemente en los vasos en crecimiento del tumor, donde podrían liberar sus agentes terapéuticos. Del mismo modo imaginemos un miocardio que ha sufrido una isquemia a consecuencia de un infarto. El crecimiento de vasos hacia la zona afectada podría acelerarse "convenciendo" a las células CD34+ para que produzcan y liberen factores angiogénicos (es decir, promotores del crecimiento vascular) en el lugar en el que se incorporen a la pared de los vasos.

Pero el descubrimiento planteaba también importantes incógnitas: ¿De dónde proceden dichas células? Esta pregunta se respondió muy pronto. Las células mononucleares CD34+ proceden de la médula ósea, el tejido que alberga las células madre hematopoyéticas [Shi et al., Blood 92, 362-367 (1998); Asahara et al. Circ.Res. 85:221-228 (2000)]. En cuanto a los mecanismos que regulan su liberación a la sangre, se ha puesto de relieve la participación de un elemento fundamental en la biología de las células endoteliales, el VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor). Este factor de crecimiento es un potente mitógeno específico de células endoteliales, y es liberado por muchos tipos celulares en respuesta a la falta de oxígeno. Desempeña también un papel fundamental en la diferenciación de los precursores endoteliales y hematopoyéticos en el embrión, por lo que interviene tanto en angiogénesis como en vasculogénesis. Lo que se acaba de comprobar es que VEGF moviliza también los precursores endoteliales albergados en la médula ósea aumentando su abundancia en la sangre [Asahara et al., EMBO J, 18:3964-3972 (1999)]. La situación es análoga a la que ocurre con diversas citoquinas que movilizan precursores hematopoyéticos desde la médula ósea a la sangre. De esta forma las funciones de VEGF se amplían, desde las de un factor paracrino local, actuando en las distancias cortas, hasta las de una hormona capaz de producir efectos en tejidos muy alejados.

No sólo inesperados mecanismos de vasculogénesis postnatal han agitado recientemente las aguas de la biología cardiovascular. Acaba de publicarse un interesantísimo trabajo acerca de la inesperada función que los macrófagos podrían desempeñar en fenómenos de neovascularización, nada menos que taladrando túneles en tejidos que han sufrido isquemia, fundamentalmente en el miocardio. Pero vayamos por partes. Es bien conocido que tras un episodio no fatal de isquemia en el miocardio, producido por un infarto, comienza la revascularización del tejido afectado mediante crecimiento de vasos desde la periferia del área isquémica. Este crecimiento, un típico caso de angiogénesis, implica la proliferación y migración del endotelio para formar capilares que aportan nuevo suministro sanguíneo. Pues bien, un grupo de investigadores estadounidenses han descubierto un fenómeno inesperado en un nuevo modelo de miocardio isquémico [Moldovan et al., Circ.Res. 87:378-384 (2000)]. Dicho modelo consiste en ratones que sobreexpresan la proteína quimioatrayente de monocitos (MCP-1), una citoquina, bajo control del promotor de la cadena pesada de miosina cardiaca alfa, que se expresa sólo en el corazón. Esto provoca que el miocardio de estos ratones produzca una gran cantidad de MCP-1 atrayendo a los monocitos circulantes. Contrariamente a lo que esperaban y deseaban los investigadores, los monocitos se acumulan en los capilares cardiacos hasta tal punto que los obliteran progresivamente, causando en ocasiones insuficiencia cardiaca y muerte prematura. La sorpresa saltó al examinar el miocardio isquémico de estos ratones. Este músculo aparece acribillado literalmente por pequeños táneles tapizados por células planas. El aspecto es el de pequeños capilares, y de hecho en ocasiones se observa sangre en su interior. Sin embargo, las células que los revisten no expresan ningún marcador de células endoteliales, por lo que se desconoce su naturaleza. Lo que sí parece claro es que los túneles son excavados por los numerosos macrófagos que han invadido el tejido cardiaco. Los autores del trabajo sugieren la posibilidad de que dichos túneles recluten precursores endoteliales circulantes (las células CD34+), y acaben conectando con la circulación general y formando auténticos vasos.

La cuestión es intrigante y polémica, aunque también abre interesantes expectativas. Una de las principales interrogantes es el origen y la naturaleza de las células que tapizan los túneles. Y esto lleva a otro intrigante y controvertido fenómeno, el del "mimetismo vascular", un término recientemente acuñado [Maniotis et al., Am.J.Pathol. 155:739-752 (1999)]. Se ha observado que células tumorales (en melanomas) son capaces de imitar a las células endoteliales y formar conductos vasculares complejos y ramificados, en los que se detecta la presencia de sangre. No olvidemos que incluso en situaciones normales células no endoteliales son capaces de asumir sus funciones. El caso más conocido es el de las células del citotrofoblasto placentario, que invaden la red vascular materna en el útero y adoptan la apariencia de células endoteliales.

Como decíamos al principio, muchas son las sorpresas que nos ha deparado la biología vascular en los últimos años, y probablemente son más las que nos esperan, sobre todo en lo que concierne a las aplicaciones terapéuticas de los nuevos conocimientos.