Sekretom dentálních mezenchymálních kmenových buněk: Zajímavý přístup k neuroprotekci a neuroregeneraci, část 4
Aug 14, 2024
3.3. Sekretom kmenových buněk parodontálního vazu
CM získané z PDLSC pacientů s relabující-remitující roztroušenou sklerózou (RR-MS) vykazovaly protizánětlivé a antiapoptotické účinky u NSC-34 myších motorických neuronů stimulovaných médiem makrofágů RAW 264.7 ošetřených LPS.
Roztroušená skleróza (RS) je autoimunitní onemocnění nervového systému a její prevalence rok od roku stoupá. Může způsobit poškození funkce mozku a míchy, jako je necitlivost končetin, svalová slabost, rozmazané vidění atd. Studie však ukázaly, že prostřednictvím aktivního sebeřízení a rehabilitačního tréninku si pacienti s RS mohou udržet své kognitivní a paměťové schopnosti schopnosti v mnoha oblastech.
Jedním z nejčastějších obav, když je člověku diagnostikována RS, jsou kognitivní a paměťové problémy. Přestože se jedná o jedno z rizik pacientů s RS, ne každý pacient se s tímto problémem v reálném životě setká. Většina pacientů s RS si dokáže udržet určitou úroveň kognitivních a paměťových schopností a existují způsoby, jak jejich mozkové schopnosti posílit.
Studie ukázala, že pacienti s RS mohou zlepšit svou paměť pravidelným mentálním a kognitivním cvičením. Poskytnutím kurzů praktických experimentů, her a cvičení životních dovedností pacientům s RS vědci zjistili, že tato cvičení mohou účinně zlepšit paměť pacientů s RS. Tyto cvičební programy zahrnují testy zrakové a sluchové paměti, matematické problémy, hry na řešení hádanek, testy reakční doby atd.
Kromě toho se pacienti s RS mohou zúčastnit i jiných forem rehabilitačního tréninku, jako je Propagační rehabilitační program (PRP) a terapie pohybem mozku. Tato sezení mohou pacientům pomoci snížit svalovou spasticitu a křehkost, zlepšit rovnováhu a motorické dovednosti a zvýšit nezávislost a pohodlí v každodenním životě. Tento rehabilitační trénink podporuje fyzické a duševní uzdravení prostřednictvím různých metod, jako je biofeedback, jóga, masáže a fyzikální terapie.
Konečně, lidé s RS se mohou také rozhodnout přijmout některé postupy životního stylu, aby si udrželi zdravou mozkovou funkci. To zahrnuje dostatek spánku, vyhýbání se stresu, vyváženou stravu, přiměřené cvičení a udržování dobrého společenského života. Tato opatření mohou pomoci lidem s RS zmírnit stres a únavu, zlepšit imunitu a dále chránit jejich tělo a mysl.
Stručně řečeno, lidé s RS mohou zlepšit své mozkové funkce a paměť prostřednictvím aktivní a nepřetržité léčby a rehabilitačního tréninku a správného životního stylu. Přestože život s RS může být výzvou, správnými kroky může každý tento stav překonat a nadále se těšit z různých dobrých věcí, které život nabízí. Je vidět, že potřebujeme zlepšit paměť a Cistanche může výrazně zlepšit paměť, protože Cistanche může také regulovat rovnováhu neurotransmiterů, jako je zvýšení hladiny acetylcholinu a růstových faktorů, které jsou velmi důležité pro paměť a učení. Kromě toho může Cistanche deserticola zlepšit průtok krve a podpořit dodávku kyslíku, což může zajistit, že mozek získá adekvátní výživu a energii, a tím zlepší mozkovou vitalitu a vytrvalost.
Klikněte na 10 způsobů, jak zlepšit paměť
Léčba CM skutečně snížila hladiny TLR4 a NF-KB spolu s prozánětlivými cytokiny. Naopak, IL-10 se zvýšil ve spojení s neuroprotektivními markery, jako je nestin, neurofilamenta 70, NGF a GAP43. Je zajímavé, že neuroprotektivní účinky EV mohou být způsobeny jejich obsahem v IL-10 a TGF- [93].
Účinky PDLSCs-CM získané od zdravých dárců a pacientů s RR-MS byly také hodnoceny ve forbol-12-myristát{3}}acetátu (PMA) diferencovaném THP-1, používaném jako model mikroglií a v nediferencované a diferencované buňky MO3.13, použité jako modely progenitorových buněk a oligodendrocytů, v daném pořadí, ošetřených Porphyromonas gingivalisLPS.
Léčba oběma CM snížila LPS-indukované zvýšení hladin TNF , IL-1 a IL-6a snížilo TLR-4 v THP-1 buňkách [94]. PDLSCs- CM a purifikované EXO/MV (PDLSC-EMV) získané od pacientů s RR-MS a zdravých dárců vykazovaly u EAE myší ochranné účinky.
Zejména PDLSCs-CM a PDLSCs-EMV zlepšily skóre onemocnění, obnovily integritu tkáně a remyelinizaci v míše. PDLSC-CM a PDLSC-EMV vykazovaly protizánětlivé účinky jak v míše, tak ve slezině, jak bylo prokázáno snížením prozánětlivých cytokinů a indukcí IL-10.
Paralelně byla také inhibována apoptóza. Protizánětlivý účinek KM nebo EMV může být způsoben přítomností imunomodulačních cytokinů IL-10 a TGF- [95].
Kromě toho PDLSCs-CM a EMV získané od pacientů s RR-MS inhibovaly aktivaci zánětu NALP3 a snižovaly hladiny TLR-4 a NF-KB u myší EAE. Imunomodulační faktory IL-10, TGF- a SDF-1 zahrnuté v CM mohou být zodpovědné za imunosupresivní roli PDLSC-CM a EMV v EAE [96].
Je zajímavé, že CM získaný z PDLSC kultivovaných za hypoxických podmínek byl účinný při zlepšování klinického a histologického skóre onemocnění u EAE myší. Tato léčba zejména snížila infiltraci zánětlivých buněk a zvýšila remyelinizaci v míše.
Zejména hypoxické podávání KM zvýšilo protizánětlivý cytokin IL-37 ve spojení se snížením prozánětlivých cytokinů. Kromě toho byly také inhibovány oxidační stres a apoptóza, zatímco BDNF se zvýšil.
Léčba CM byla také schopna regulovat autofagii prostřednictvím aktivace dráhy PI3K/Akt/mTOR. Kromě toho, při poškození in vitro poškrábáním exponovaných NSC-34 motorických neuronů byla hypoxická CM schopna modulovat zánět, oxidační stres a apoptózu.
Je zajímavé, že hypoxie CM obsahovala NT-3, IL-10 a TGF-, což může vysvětlit její neuroprotektivní účinky [97]. Přehled studií uvedených v tomto odstavci je k dispozici v tabulce 4.
CM, upravené médium; EAE, experimentální autoimunitní encefalomyelitida; EMV, EXO/MV; EXO, exosomy; IL, interleukin; MCP, monocytový chemoatraktantový protein; MIP, makrofágový zánětlivý protein; MV, mikrovezikuly; NF-KB, nukleární faktor kappa-light-chain-enhancer aktivovaných B buněk; NT, neurotrofin; PMA,Phorbol 12-myristát 13-acetát; PDLSC, periodontální vazivové kmenové buňky; RR-MS, relabující-remitující roztroušená skleróza; SDF-1, faktor 1 odvozený z stromálních buněk; TGF, transformující růstový faktor; TLR, Toll-like receptor; TNF, tumor nekrotizující faktor; ↑, zvýšení/vylepšení; ↓, snížení.
3.4. Další dentální MSC
Neuroprotektivní účinky KM získané pomocí GMSC byly hodnoceny v mechanicky poškozených myších buňkách NSC-34 podobných motorickému neuronu. Ošetření CM snížilo apoptózu způsobenou poškrábáním a oxidační stres.
Kromě toho CM redukovala TNF- a zároveň zvyšovala hladiny protizánětlivého cytokinu IL-10. Je zajímavé, že léčba CM zvýšila regulaci BDNF a NT-3. Ukázalo se, že CM obsahuje NGF, NT-3, IL-10 a TGF-, což může vysvětlit neuroprotektivní účinky [98].
EV z GMSC byly testovány na regeneraci periferních nervů na myším modelu rozdrceného-poraněného ischiatického nervu. In vivo transplantace Gelfoam zapuštěné s GMSC odvozenými EV v místě poranění rozdrcením indukovala funkční zotavení a axonální regeneraci podobně ve srovnání s přímou transplantací GMSC.
Zejména EV podporovaly proliferaci a migraci Schwannových buněk a upregulovaly proteinové exprese genů c-JUN, Notch1, GFAP a SOX2 spojených s dediferenciací nebo opravným fenotypem Schwannových buněk.
Také in vitro EV podporovaly expresi genů pro diferenciaci/opravu Schwannových buněk [99]. Pozitivní účinek na proliferaci Schwannových buněk byl také hlášen u EXO z GMSC, které také podporovaly růst axonů DRG in vitro.
Kromě toho byly hodnoceny účinky GMSC EXO kombinovaných s biodegradabilními chitinovými konduity na regeneraci periferních nervů. In vivo, v modelu defektu sedacího nervu u potkana, chitinový konduit v kombinaci s EXO zvýšil počet a průměr nervových vláken a podpořil tvorbu myelinu.
Paralelně se také zlepšilo nervové vedení. Kromě toho byly zlepšeny svalové a motorické funkce [100]. CM ze SCAP, DPSC a PDLSC byly testovány, aby se vyhodnotila jejich schopnost indukovat růst neuritů.
S tímto cílem byly diferencované buňky neuroblastomu SH-SY5Y inkubovány s různými CM. Ukázalo se, že CM je schopen zvýšit procento buněk produkujících neurity a celkovou délku růstu neuritů.
Je zajímavé, že délka nejdelšího neuritu na neuron byla významně zvýšena pouze pomocí SCAPCM a neutralizace sekretovaného BDNF inhibovala růst neuritů, což ukazuje na jeho důležitost v tomto procesu [101].
CM uvolněný ze SCAP také vykazoval větší neurogenní indukční účinek na DPSC ve srovnání s BMSC-CM. Když byly DPSC kultivovány v médiu pro růst nervových kmenových buněk, hladiny neurogenních markerů se zvýšily přidáním SCAPs-CM.
Naopak exprese neuronových markerů byla snížena, zatímco exprese neurotrofických markerů se zvýšila, když byl přidán BMSCs-CM. Proliferace buněk nebyla ovlivněna SCAPs-CM [102].
Kmenové buňky ústní sliznice (OMSC) byly diferencovány na buňky vykazující morfologii podobnou astrocytům a exprimovaly charakteristické astrocytové markery.
KM získané pomocí diferencovaných OMSC zvýšily buněčnou životaschopnost motorických neuronů kultivovaných v hypoxických podmínkách nebo vystavených peroxidu vodíku in vitro [103]. Přehled studií uvedených v tomto odstavci je k dispozici v tabulce 5.
4. Převedení aplikace sekretu z preklinických modelů do klinického použití
Aplikace sekretomu pro bezbuněčnou terapii může představovat některé výhody ve srovnání s použitím MSC.
Hlavní výhody použití sekretomu místo terapie kmenovými buňkami představují nízká imunogenicita a snadnější produkce, manipulace a skladování sekretomu [104]. Pak může tato terapie překonat rizika spojená s buněčnou terapií, jako je tumorogenicita, antigenicita, odmítnutí hostitele a infekce.
Manipulace se sekretem může být snazší ve srovnání s buňkami, protože může být koncentrován a zmražen a že nevyžaduje skladování kapalného dusíku a zařízení pro kultivaci buněk, což také usnadňuje jeho přenos [105,106].
Produkce sekretomů je navíc ekonomičtější a je možná i hromadná produkce za kontrolovaných laboratorních podmínek [107]. Doba přežití MSC po transplantaci však není jasná, vzhledem k tomu, že některé údaje naznačují omezené přežití [23].
Terapeutické strategie založené na aplikaci sekretomů by tedy mohly být užitečné v regenerativní medicíně na základě jejich obsahu v bioaktivních molekulách, včetně proteinů a mRNA, ale také nekódující RNA, což může být užitečné pro indukci opravných mechanismů v poraněných tkáních.
Před převedením do klinických aplikací je však třeba vyjasnit několik bodů. Zejména je nutné lépe definovat složení sekretu, dávkování, frekvenci a cestu podávání.
V tomto ohledu je také nutné vyvinout standardizované výrobní protokoly se správnou výrobní praxí pro vývoj nových léčiv na bázi bezbuněčných produktů [105].
Pro aplikace v klinické praxi by měl být sekretom skutečně prezentován ve standardizovaném a snadno ovladatelném složení. Sekretom může skutečně vykazovat variace na základě subjektů, buněk a tkání původu [30].
Z tohoto důvodu je pro standardizaci produkce sekretomů nutné definovat kultivační médium a doplňky, dobu kultivace a kultivační podmínky [106].
V této souvislosti mohou při charakterizaci sekretomu pomoci studie velkých dat, které hodnotí proteom, transkriptom a profily nekódující RNA. Seznam studií analyzujících profilování transkriptomu, nekódující RNA a proteomu je k dispozici v tabulce 6.
Doručování sekretomů však také musí řešit problém rychlé difúze a clearance sekretomu z místa opravy tkáně. Kromě toho musí být stabilita sekretomu a stabilita jeho růstových faktorů a miRNA udržována ve fyziologických podmínkách po celou dobu trvání dodávky.
V této souvislosti byly vyvinuty a optimalizovány různé biomateriály pro zlepšení účinnosti dodávání sekretomu MSC s výhodami prodlouženého trvání uvolňování, ochrany proti degradaci a zvýšené terapeutické kapacity [108].
Další možností, jak zlepšit dlouhodobou stabilitu formulací, je proces lyofilizace, který se používá pro různé biologické produkty [109,110].
5. Závěry
Bylo prokázáno, že zubní MSC, vzhledem k jejich původu z neurální lišty, mají výrazný neuroregenerační potenciál. Zubní sekretom odvozený od MSC také vykazuje stejné vylepšené neuroprotektivní a neuroregenerativní vlastnosti.
CM i EV obsahují neurotrofiny a molekuly s neuroprotektivním účinkem, a to i ve vyšších hladinách ve srovnání s jinými MSC. Studie hodnocené v tomto přehledu zdůraznily, že CM i EV stimulovaly růst neuritů a vykazovaly neuroprotektivní účinky v preklinických modelech neurologických onemocnění a poškození neuronů.
Nejvíce byly studovány zejména sekretomy DPSC a SHED, ale různé studie také zdůraznily neuroprotektivní účinky sekretomů PDLSC a GMSC.
Je zajímavé, že některé studie také naznačovaly nadřazenost sekretomu získaného z dentálních MSC ve srovnání s jinými zdroji MSC, jako jsou BMSC a AMSC, pro neuroprotekci.
Závěrem lze říci, že sekretom odvozený z dentálních MSC se zdá být slibným pro jeho aplikaci v neurodegenerativní oblasti a může být užitečný při vývoji nových neuroprotektivních léčebných postupů.
Autorské příspěvky: Conceptualization, EM; psaní-originální příprava návrhu, AG; psaní-recenze a editace, EM Všichni autoři si přečetli publikovanou verzi rukopisu a souhlasí s ní.
Financování: Tato studie byla podpořena Current Research Funds 2021, Ministerstvo zdravotnictví, Itálie.
Prohlášení institucionální revizní komise: Neuplatňuje se.
Prohlášení o informovaném souhlasu: Neuplatňuje se.
Střet zájmů: Autoři neprohlašují žádný střet zájmů. Investor neměl žádnou roli v návrhu studie; při shromažďování, analýze nebo interpretaci dat; při psaní rukopisu nebo při rozhodnutí o zveřejnění výsledků.
Reference
1. Vasanthan, J.; Gurusamy, N.; Rajasingh, S.; Sigamani, V.; Kirankumar, S.; Thomas, EL; Rajasingh, J. Role lidských mezenchymálních kmenových buněk v regenerační terapii. Buňky 2020, 10, 54. [CrossRef] [PubMed]
2. Friedenstein, AJ; Petráková, KV; Kurolešová, AI; Frolová, praktický lékař Heterotopická kostní dřeň. Analýza prekurzorových buněk forosteogenních a hematopoetických tkání. Transplantace 1968, 6, 230–247. [CrossRef] [PubMed]
3. Friedenstein, AJ; Chailakhjan, RK; Lalykina, KS Vývoj kolonií fibroblastů v jednovrstvých kulturách buněk kostní dřeně a sleziny morčat. Kinet buněčné tkáně. 1970, 3, 393–403. [CrossRef]
4. Caplan, AI Mezenchymální kmenové buňky. J. Orthop. Res. Vypnuto. Publ. Ortoped. Res. Soc. 1991, 9, 641–650. [CrossRef]
5. Dominik, M.; Le Blanc, K.; Mueller, I.; Slaper-Cortenbach, I.; Marini, F.; Krause, D.; Děkan, R.; Keating, A.; Prockop, D.; Horwitz, E. Minimální kritéria pro definování multipotentních mezenchymálních stromálních buněk. Stanovisko Mezinárodní společnosti pro buněčnou terapii. Cytoterapie 2006, 8, 315–317. [CrossRef]
6. Gronthos, S.; Mankani, M.; Brahim, J.; Robey, PG; Shi, S. Postnatální kmenové buňky z lidské zubní dřeně (DPSC) in vitro a in vivo.Proc. Natl. Akad. Sci. USA 2000, 97, 13625–13630. [CrossRef] [PubMed]
7. Li, B.; Ouchi, T.; Cao, Y.; Zhao, Z.; Men, Y. Mezenchymální kmenové buňky získané ze zubů: Stav techniky. Přední. Cell Dev. Biol. 2021,9, 654559. [CrossRef]
8. Egusa, H.; Sonoyama, W.; Nishimura, M.; Atsuta, I.; Akiyama, K. Kmenové buňky ve stomatologii-část I: Zdroje kmenových buněk. J. Prosthodont.Res. 2012, 56, 151–165. [CrossRef] [PubMed]
9. Gan, L.; Liu, Y.; Cui, D.; Pan, Y.; Zheng, L.; Wan, M. Lidské mezenchymální kmenové buňky odvozené ze zubní tkáně a jejich potenciální terapeutická aplikace. Stem Cells Int. 2020, 2020, 8864572. [CrossRef]
10. Yin, JY; Luo, XH; Feng, WQ; Miao, SH; Ning, TT; Lei, Q.; Jiang, T.; Ma, DD Multidiferenciační potenciál dentálních kmenových buněk. World J. Stem Cells 2021, 13, 342–365. [CrossRef]
11. Mayo, V.; Sawatari, Y.; Huang, CY; Garcia-Godoy, F. Zubní kmenové buňky odvozené z neurální lišty – kde se nacházíme a kam směřujeme. J. Dent. 2014, 42, 1043–1051. [CrossRef]
12. Luzuriaga, J.; Polo, Y.; Pastor-Alonso, O.; Pardo-Rodriguez, B.; Larranaga, A.; Unda, F.; Sarasua, JR; Pineda, JR; Ibarretxe, G. Pokroky a perspektivy v neuroregeneračních terapiích založených na kmenových buňkách zubní dřeně. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 3546.[CrossRef]
For more information:1950477648nn@gamil.com
