Sekretóm dentálnych mezenchymálnych kmeňových buniek: Zaujímavý prístup k neuroprotekcii a neuroregenerácii, časť 4.

3.3. Sekretóm kmeňových buniek parodontálneho väziva

CM získané z PDLSC pacientov s relapsujúcou-remitujúcou roztrúsenou sklerózou (RR-MS) vykazovali protizápalové a antiapoptotické účinky v motorických neurónoch myší NSC-34 stimulovaných médiom makrofágov RAW 264.7 ošetrených LPS.

Skleróza multiplex (SM) je autoimunitné ochorenie nervového systému a jeho prevalencia z roka na rok narastá. Môže spôsobiť poškodenie funkcie mozgu a miechy, ako je necitlivosť končatín, svalová slabosť, rozmazané videnie atď. Štúdie však ukázali, že prostredníctvom aktívneho sebariadenia a rehabilitačného tréningu si pacienti s SM môžu zachovať svoje kognitívne a pamäťové schopnosti. schopnosti v mnohých oblastiach.

Jedným z najčastejších obáv, keď je človeku diagnostikovaná SM, sú kognitívne a pamäťové problémy. Aj keď je to jedno z rizík pacientov so SM, nie každý pacient sa s týmto problémom v reálnom živote stretne. Väčšina pacientov s SM si dokáže zachovať určitú úroveň kognitívnych a pamäťových schopností a existujú spôsoby, ako posilniť ich mozgové schopnosti.

Štúdia ukázala, že pacienti s SM môžu zlepšiť svoju pamäť pravidelnými mentálnymi a kognitívnymi cvičeniami. Poskytnutím kurzov praktických experimentov, hier a cvičení životných zručností pacientom s MS výskumníci zistili, že tieto cvičenia môžu účinne zlepšiť pamäť pacientov s MS. Tieto cvičebné programy zahŕňajú testy zrakovej a sluchovej pamäte, matematické problémy, hry na riešenie hádaniek, testy reakčného času atď.

Okrem toho sa pacienti so SM môžu zúčastniť aj iných foriem rehabilitačného tréningu, ako je Propagačný rehabilitačný program (PRP) a terapia pohybom mozgu. Tieto sedenia môžu pomôcť pacientom znížiť svalovú spasticitu a krehkosť, zlepšiť rovnováhu a motorické zručnosti a zvýšiť nezávislosť a pohodlie v každodennom živote. Tento rehabilitačný tréning podporuje fyzické a duševné uzdravenie prostredníctvom rôznych metód, ako je biofeedback, joga, masáže a fyzikálna terapia.

Napokon, ľudia s SM sa tiež môžu rozhodnúť prijať niektoré praktiky životného štýlu na udržanie zdravej funkcie mozgu. To zahŕňa dostatok spánku, vyhýbanie sa stresu, vyváženú stravu, mierne cvičenie a udržiavanie dobrého spoločenského života. Tieto opatrenia môžu pomôcť ľuďom s SM zmierniť stres a únavu, zlepšiť imunitu a ďalej chrániť telo a myseľ.

Stručne povedané, ľudia s SM môžu zlepšiť svoju mozgovú funkciu a pamäť prostredníctvom aktívnej a nepretržitej liečby a rehabilitačného tréningu a dobrého životného štýlu. Hoci život s SM môže byť výzvou, správnymi krokmi môže každý prekonať tento stav a naďalej sa tešiť z rôznych dobrých vecí, ktoré život ponúka. Je vidieť, že potrebujeme zlepšiť pamäť a Cistanche dokáže výrazne zlepšiť pamäť, pretože Cistanche dokáže regulovať aj rovnováhu neurotransmiterov, ako je zvýšenie hladín acetylcholínu a rastových faktorov, ktoré sú veľmi dôležité pre pamäť a učenie. Okrem toho môže Cistanche deserticola zlepšiť prietok krvi a podporiť prísun kyslíka, čo môže zabezpečiť, že mozog získa primeranú výživu a energiu, čím sa zlepší mozgová vitalita a vytrvalosť.

Kliknite na spoznajte 10 spôsobov, ako zlepšiť pamäť

Liečba CM skutočne znížila hladiny TLR4 a NF-KB spolu s prozápalovými cytokínmi. Naopak, IL-10 sa zvýšil v spojení s neuroprotektívnymi markermi, ako je nestin, neurofilament 70, NGF a GAP43. Je zaujímavé, že neuroprotektívne účinky EV môžu byť spôsobené ich obsahom v IL-10 a TGF-[93].

Účinky PDLSCs-CM získaných od zdravých darcov a pacientov s RR-MS sa hodnotili aj vo forbol-12-myristát-13-acetáte (PMA) diferencovanej THP-1 používanej ako model mikroglií a v nediferencované a diferencované MO3.13 bunky, použité ako modely progenitorových buniek a oligodendrocytov, v danom poradí, ošetrených Porphyromonas gingivalisLPS.

Liečba oboma CM znížila LPS-indukované zvýšenie hladín TNF , IL-1 a IL-6a znížilo TLR-4 v THP-1 bunkách [94]. PDLSCs- CM a purifikované EXO/MV (PDLSC-EMV) získané od pacientov s RR-MS a zdravých darcov vykazovali ochranné účinky u EAE myší.

Najmä PDLSCs-CM a PDLSCs-EMV zlepšili skóre ochorenia, obnovili integritu tkaniva a remyelinizáciu v mieche. PDLSC-CM a PDLSC-EMV mali protizápalové účinky v mieche aj slezine, čo dokazuje redukcia prozápalových cytokínov a indukcia IL-10.

Súčasne bola inhibovaná aj apoptóza. Protizápalový účinok KM alebo EMV môže byť spôsobený prítomnosťou imunomodulačných cytokínov IL-10 a TGF- [95].

Okrem toho PDLSC-CM a EMV získané od pacientov s RR-MS inhibovali aktiváciu zápalu NALP3 a znížili hladiny TLR-4 a NF-KB u myší EAE. Imunomodulačné faktory IL-10, TGF- a SDF-1 zahrnuté v CM môžu byť zodpovedné za imunosupresívnu úlohu PDLSC-CM a EMV v EAE [96].

Je zaujímavé, že CM získaný z PDLSC kultivovaných za hypoxických podmienok bol účinný pri zlepšovaní klinického a histologického skóre ochorenia u EAE myší. Táto liečba znížila najmä infiltráciu zápalových buniek a zvýšila remyelinizáciu v mieche.

Najmä hypoxické podávanie KM zvýšilo protizápalový cytokín IL-37 v spojení so znížením prozápalových cytokínov. Okrem toho bol tiež inhibovaný oxidačný stres a apoptóza, zatiaľ čo BDNF sa zvýšil.

Liečba CM bola tiež schopná regulovať autofágiu prostredníctvom aktivácie dráhy PI3K / Akt / mTOR. Okrem toho pri in vitro škrabancovom poranení vystavenom motorickým neurónom NSC{1}} bola hypoxia CM schopná modulovať zápal, oxidačný stres a apoptózu.

Je zaujímavé, že hypoxia CM obsahovala NT-3, IL-10 a TGF-, čo môže vysvetliť jej neuroprotektívne účinky [97]. Prehľad štúdií uvedených v tomto odseku je k dispozícii v tabuľke 4.

CM, upravené médium; EAE, experimentálna autoimunitná encefalomyelitída; EMV, EXO/MV; EXO, exozómy; IL, interleukín; MCP, monocytový chemoatraktantový proteín; MIP, makrofágový zápalový proteín; MV, mikrovezikuly; NF-KB, nukleárny faktor kappa-ľahký reťazec-zosilňovač aktivovaných B buniek; NT, neurotrofín; PMA,Phorbol 12-myristát 13-acetát; PDLSC, kmeňové bunky periodontálneho väziva; RR-MS, relaps-remitujúca roztrúsená skleróza; SDF-1, faktor 1 odvodený zo stromálnych buniek; TGF, transformujúci rastový faktor; TLR, Toll-like receptor; TNF, faktor nekrózy nádorov; ↑, zvýšenie/zlepšenie; ↓, zníženie.

3.4. Ostatné MSC získané zo zubného lekárstva

Neuroprotektívne účinky KM získané pomocou GMSC sa hodnotili v mechanicky poškodených bunkách NSC-34 podobných myšacím motorickým neurónom. Ošetrenie CM znížilo apoptózu spôsobenú poškriabaním a oxidačný stres.

Okrem toho CM znížila TNF- a zároveň zvýšila hladiny protizápalového cytokínu IL-10. Je zaujímavé, že liečba CM zvýšila reguláciu BDNF a NT-3. Ukázalo sa, že CM obsahuje NGF, NT-3, IL-10 a TGF-, čo môže vysvetliť neuroprotektívne účinky [98].

 EV z GMSC boli testované na regeneráciu periférnych nervov na myšom modeli rozdrvenia a poranenia ischiatického nervu. In vivo transplantácia Gelfoamu vloženého do EV odvodených od GMSC v mieste poranenia rozdrvením vyvolala funkčné zotavenie a regeneráciu axónov podobne v porovnaní s priamou transplantáciou GMSC.

Najmä EV podporovali proliferáciu a migráciu Schwannových buniek a upregulovali proteínové expresie génov c-JUN, Notch1, GFAP a SOX2 spojených s dediferenciáciou alebo opravným fenotypom Schwannových buniek.

Aj in vitro EV podporovali expresiu génov diferenciácie/opravy Schwannových buniek [99]. Pozitívny účinok na proliferáciu Schwannových buniek bol hlásený aj pre EXO z GMSC, ktoré tiež podporovali rast DRG axónov in vitro.

Okrem toho sa hodnotili účinky GMSC EXO kombinovaných s biodegradovateľnými chitínovými konduitmi na regeneráciu periférnych nervov. In vivo v modeli defektu sedacieho nervu u potkanov zvýšilo chitínové vedenie v kombinácii s EXO počet a priemer nervových vlákien a podporilo tvorbu myelínu.

Paralelne sa zlepšilo aj vedenie nervov. Okrem toho sa zlepšila funkcia svalov a motorická funkcia [100]. Testovali sa CM zo SCAP, DPSC a PDLSC, aby sa vyhodnotila ich schopnosť vyvolať rast neuritov.

S týmto cieľom boli diferencované bunky neuroblastómu SH-SY5Y inkubované s rôznymi CM. Ukázalo sa, že CM je schopný zvýšiť percento buniek produkujúcich neurity a celkovú dĺžku rastu neuritov.

Je zaujímavé, že dĺžka najdlhšieho neuritu na neurón sa významne zvýšila iba pomocou SCAPCM a neutralizácia secernovaného BDNF inhibovala rast neuritov, čo naznačuje jeho dôležitosť v tomto procese [101].

CM uvoľnený zo SCAP ukázal tiež väčší neurogénny indukčný účinok na DPSC v porovnaní s BMSC-CM. Keď sa DPSC kultivovali v médiu na rast nervových kmeňových buniek, hladiny neurogénnych markerov sa zvýšili pridaním SCAP-CM.

Naopak, expresia neuronálnych markerov bola znížená, zatiaľ čo expresia neurotrofických markerov sa zvýšila, keď sa pridal BMSCs-CM. Proliferácia buniek nebola ovplyvnená SCAPs-CM [102].

Kmeňové bunky ústnej sliznice (OMSC) sa diferencovali na bunky vykazujúce morfológiu podobnú astrocytom a exprimovali charakteristické astrocytové markery.

KM získaná diferencovanými OMSC zvýšila životaschopnosť buniek motorických neurónov kultivovaných v hypoxických podmienkach alebo vystavených peroxidu vodíka in vitro [103]. Prehľad štúdií uvedených v tomto odseku je dostupný v tabuľke 5.

4. Prevod aplikácie sekretómu z predklinických modelov na klinické použitie

Aplikácia sekretómu na bezbunkovú terapiu môže predstavovať určité výhody v porovnaní s použitím MSC.

Hlavné výhody použitia sekretómu namiesto terapie kmeňovými bunkami sú v nízkej imunogenicite a jednoduchšej produkcii, manipulácii a skladovaní sekretómu [104]. Potom môže táto terapia prekonať riziká spojené s bunkovou terapiou, ako je tumorogenicita, antigenicita, odmietnutie hostiteľa a infekcie.

Manipulácia so sekretom môže byť jednoduchšia v porovnaní s bunkami, keďže sa dá koncentrovať a zmraziť a že nevyžaduje skladovanie tekutého dusíka a zariadenia na kultiváciu buniek, čo tiež uľahčuje jeho prenos [105, 106].

Okrem toho je produkcia sekretómov ekonomickejšia a je možná aj hromadná produkcia v kontrolovaných laboratórnych podmienkach [107]. Obdobie prežitia MSC po transplantácii však nie je jasné, keďže niektoré údaje naznačujú obmedzené prežitie [23].

Terapeutické stratégie založené na aplikácii sekretómov by teda mohli byť užitočné v regeneratívnej medicíne na základe ich obsahu v bioaktívnych molekulách vrátane proteínov a mRNA, ale aj nekódujúcej RNA, čo môže byť užitočné na vyvolanie opravných mechanizmov v poranených tkanivách.

Pred prenesením do klinických aplikácií je však potrebné objasniť niekoľko bodov. Najmä je potrebné lepšie definovať sekretómové zloženie, dávkovanie, frekvenciu a spôsob podávania.

V tejto súvislosti je tiež potrebné vyvinúť štandardizované výrobné protokoly s dobrou výrobnou praxou pre vývoj nových liečiv na báze bezbunkových produktov [105].

Skutočne, pre aplikácie v klinickej praxi by sekrét mal byť prezentovaný v štandardizovanej a ľahko spracovateľnej formulácii. Sekretóm môže skutočne predstavovať variácie na základe subjektov, buniek a tkanív pôvodu [30].

Z tohto dôvodu je na štandardizáciu produkcie sekretómov potrebné definovať kultivačné médium a doplnky, trvanie kultivácie a kultivačné podmienky [106].

V tejto súvislosti môžu pri charakterizácii sekretómu pomôcť štúdie s veľkými údajmi, ktoré hodnotia proteóm, transkriptóm a profily nekódujúcej RNA. Zoznam štúdií analyzujúcich profilovanie transkriptómu, nekódujúcej RNA a proteómu je k dispozícii v tabuľke 6.

Dodávanie sekretómu však musí riešiť aj problém rýchlej difúzie a klírensu sekretómu z miesta opravy tkaniva. Okrem toho je potrebné udržiavať stabilitu sekretómu a stabilitu jeho rastových faktorov a miRNA vo fyziologických podmienkach počas celého trvania dodávky.

V tomto kontexte boli vyvinuté a optimalizované rôzne biomateriály na zlepšenie účinnosti dodávania sekretómu MSC s výhodami predĺženého trvania uvoľňovania, ochrany proti degradácii a zvýšenej terapeutickej kapacity [108].

Ďalšou možnosťou na zlepšenie dlhodobej stability formulácií je proces lyofilizácie, ktorý sa používa pre rôzne biologické produkty [109,110].

5. Závery

Ukázalo sa, že zubné MSC, vzhľadom na ich pôvod z neurálnej lišty, majú výrazný neuroregeneračný potenciál. Zubný sekretóm odvodený od MSC tiež vykazuje rovnaké vylepšené neuroprotektívne a neuroregeneratívne vlastnosti.

CM aj EV obsahujú neurotrofíny a molekuly s neuroprotektívnym účinkom, dokonca aj vo vyšších hladinách v porovnaní s inými MSC. Štúdie hodnotené v tomto prehľade zdôraznili, že CM aj EV stimulovali vyrastanie neuritov a vykazovali neuroprotektívne účinky v predklinických modeloch neurologických ochorení a poškodenia neurónov.

Najviac študované boli najmä sekretómy DPSC a SHED, ale rôzne štúdie tiež zdôraznili neuroprotektívne účinky sekretómov PDLSC a GMSC.

Je zaujímavé, že niektoré štúdie tiež naznačujú nadradenosť sekretómu získaného zo zubných MSC v porovnaní s inými zdrojmi MSC, ako sú BMSC a AMSC, na neuroprotekciu.

Záverom možno povedať, že sekretóm odvodený zo zubných MSC sa zdá byť sľubným pre jeho aplikáciu v neurodegeneratívnej oblasti a môže byť užitočný pri vývoji nových neuroprotektívnych liečebných postupov.

Autorské príspevky: Conceptualization, EM; príprava písomného návrhu, AG; písanie-recenzia a úprava, EM Všetci autori si prečítali a súhlasili s publikovanou verziou rukopisu.

Financovanie: Túto štúdiu podporil Current Research Funds 2021, Ministerstvo zdravotníctva, Taliansko.

Vyhlásenie inštitucionálnej revíznej rady: Neuplatňuje sa.

Vyhlásenie o informovanom súhlase: Neuplatňuje sa.

Konflikty záujmov: Autori nevyhlasujú žiadny konflikt záujmov. Donor nemal žiadnu úlohu pri navrhovaní štúdie; pri zbere, analýze alebo interpretácii údajov; pri písaní rukopisu alebo pri rozhodnutí o zverejnení výsledkov.

Referencie

1. Vasanthan, J.; Gurusamy, N.; Rajasingh, S.; Sigamani, V.; Kirankumar, S.; Thomas, EL; Rajasingh, J. Úloha ľudských mezenchymálnych kmeňových buniek v regeneračnej terapii. Bunky 2020, 10, 54. [CrossRef] [PubMed]

2. Friedenstein, AJ; Petráková, KV; Kurolešová, AI; Frolová, praktická lekárka Heterotopická kostná dreň. Analýza prekurzorových buniek forosteogénnych a hematopoetických tkanív. Transplantácia 1968, 6, 230–247. [CrossRef] [PubMed]

3. Friedenstein, AJ; Chailakhjan, RK; Lalykina, KS Vývoj fibroblastových kolónií v monovrstvových kultúrach buniek kostnej drene a sleziny morčiat. Kinet bunkového tkaniva. 1970, 3, 393-403. [CrossRef]

4. Caplan, AI mezenchymálne kmeňové bunky. J. Orthop. Res. Vypnuté. Publ. Ortop. Res. Soc. 1991, 9, 641-650. [CrossRef]

5. Dominik, M.; Le Blanc, K.; Mueller, I.; Slaper-Cortenbach, I.; Marini, F.; Krause, D.; Deans, R.; Keating, A.; Prockop, D.; Horwitz, E. Minimálne kritériá na definovanie multipotentných mezenchymálnych stromálnych buniek. Stanovisko Medzinárodnej spoločnosti pre bunkovú terapiu. Cytoterapia 2006, 8, 315–317. [CrossRef]

6. Gronthos, S.; Mankani, M.; Brahim, J.; Robey, PG; Shi, S. Postnatálne kmeňové bunky z ľudskej zubnej drene (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. Mezenchymálne kmeňové bunky získané zo zubného lekárstva: Stav techniky. Predné. Cell Dev. Biol. 2021,9, 654559. [CrossRef]

8. Egusa, H.; Sonoyama, W.; Nishimura, M.; Atsuta, I.; Akiyama, K. Kmeňové bunky v zubnom lekárstve-časť I: Zdroje kmeňových buniek. J. Prosthodont.Res. 2012, 56, 151–165. [CrossRef] [PubMed]

9. Gan, L.; Liu, Y.; Cui, D.; Pan, Y.; Zheng, L.; Wan, M. Ľudské mezenchymálne kmeňové bunky získané zo zubného tkaniva a ich potenciálna terapeutická aplikácia. Stem Cells Int. 2020, 2020, 8864572. [CrossRef]

10. Yin, JY; Luo, XH; Feng, WQ; Miao, SH; Ning, TT; Lei, Q.; Jiang, T.; Ma, DD Multidiferenciačný potenciál kmeňových buniek získaných zo zubov. World J. Stem Cells 2021, 13, 342–365. [CrossRef]

11. Mayo, V.; Sawatari, Y.; Huang, CY; Garcia-Godoy, F. Zubné kmeňové bunky odvodené z neurálnej lišty – kde sa nachádzame a kam smerujeme. 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 perspektívy neuroregeneračných terapií založených na kmeňových bunkách zubnej drene. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 3546.[CrossRef]

For more information:1950477648nn@gamil.com