Sekretom zubnih mezenhimalnih matičnih stanica: intrigantan pristup neuroprotekciji i neuroregeneraciji, dio 4
Aug 14, 2024
3.3. Sekretom matičnih stanica parodontnog ligamenta
CM dobiven iz PDLSC pacijenata s relapsno-remitentnom multiplom sklerozom (RR-MS) pokazao je protuupalne i antiapoptotičke učinke u NSC-34 motoričkim neuronima miša stimuliranim medijem RAW 264.7 makrofaga tretiranih LPS-om.
Multipla skleroza (MS) je autoimuna bolest živčanog sustava, a njezina prevalencija raste iz godine u godinu. Može uzrokovati oštećenje funkcije mozga i leđne moždine, poput utrnulosti udova, slabosti mišića, zamagljenog vida itd. Međutim, studije su pokazale da aktivnim samoupravljanjem i rehabilitacijskim treningom oboljeli od MS-a mogu održati svoje kognitivne sposobnosti i pamćenje sposobnosti u mnogim područjima.
Jedan od najčešćih strahova kada se osobi dijagnosticira MS su kognitivni problemi i problemi s pamćenjem. Iako je ovo jedan od rizika oboljelih od MS-a, neće svaki pacijent iskusiti ovaj problem u stvarnom životu. Većina pacijenata s multiplom sklerozom može održati određenu razinu kognitivnih i memorijskih sposobnosti, a postoje i načini za jačanje njihovih moždanih sposobnosti.
Studija je pokazala da oboljeli od MS-a mogu poboljšati svoje pamćenje redovitim mentalnim i kognitivnim vježbama. Omogućavajući pacijentima s MS-om tečajeve praktičnih eksperimenata, igara i vježbi životnih vještina, istraživači su otkrili da te vježbe mogu učinkovito poboljšati pamćenje pacijenata s MS-om. Ovi programi vježbi uključuju testove vizualnog i slušnog pamćenja, matematičke probleme, igre rješavanja zagonetki, testove vremena reakcije itd.
Osim toga, pacijenti s multiplom sklerozom također mogu sudjelovati u drugim oblicima rehabilitacijske obuke, kao što je Promotivni rehabilitacijski program (PRP) i terapija pokreta mozga. Ove sesije mogu pomoći pacijentima u smanjenju spastičnosti i krhkosti mišića, poboljšati ravnotežu i motoričke vještine te povećati neovisnost i udobnost u svakodnevnom životu. Ovaj rehabilitacijski trening promiče tjelesno i mentalno ozdravljenje različitim metodama kao što su biofeedback, joga, masaža i fizikalna terapija.
Naposljetku, osobe s multiplom sklerozom također mogu odlučiti usvojiti neke životne navike kako bi održale zdravu funkciju mozga. To uključuje dovoljno sna, izbjegavanje stresa, uravnoteženu prehranu, umjerenu tjelovježbu i održavanje dobrog društvenog života. Ove mjere mogu pomoći osobama s MS-om da se oslobode stresa i umora, poboljšaju imunitet i dodatno zaštite svoje tijelo i um.
Ukratko, osobe s multiplom sklerozom mogu poboljšati funkciju mozga i pamćenje aktivnim i kontinuiranim liječenjem i rehabilitacijskim treningom te dobrim načinom života. Iako život s MS-om može biti izazov, poduzimanjem pravih koraka svatko može prevladati ovo stanje i nastaviti uživati u raznim dobrim stvarima koje život nudi. Vidi se da moramo poboljšati pamćenje, a Cistanche može značajno poboljšati pamćenje jer Cistanche također može regulirati ravnotežu neurotransmitera, poput povećanja razine acetilkolina i faktora rasta koji su vrlo važni za pamćenje i učenje. Osim toga, Cistanche deserticola može poboljšati protok krvi i pospješiti opskrbu kisikom, što može osigurati da mozak dobije odgovarajuću prehranu i energiju, čime se poboljšava vitalnost i izdržljivost mozga.
Kliknite na 10 načina za poboljšanje pamćenja
Doista, liječenje CM-om smanjilo je razine TLR4 i NF-κB, zajedno s proupalnim citokinima. Naprotiv, IL-10 se povećao u vezi s neuroprotektivnim markerima kao što su nestin, neurofilament 70, NGF i GAP43. Zanimljivo, neuroprotektivni učinci EV-a možda su posljedica njihovog sadržaja u IL-10 i TGF- [93].
Učinci PDLSC-CM dobivenih od zdravih donora i pacijenata s RR-MS također su procijenjeni u THP-u diferenciranom s forbol-12-miristatom-13-acetatom (PMA)-1, koji se koristi kao model mikroglije, i u nediferencirane i diferencirane MO3.13 stanice, korištene kao modeli progenitorskih stanica odnosno oligodendrocita, tretiranih s Porphyromonas gingivalisLPS.
Liječenje s oba CM-a smanjilo je povećanje razina TNF-a, IL-1 i IL-6 izazvano LPS-om i smanjilo TLR-4 u THP-1 stanicama [94]. PDLSC- CM i pročišćeni EXO/MV (PDLSC-EMV) dobiveni od RR-MS pacijenata i zdravih donora pokazali su zaštitne učinke u EAE miševa.
Posebno su PDLSC-CM i PDLSC-EMV poboljšali rezultate bolesti, vraćajući integritet tkiva i remijelinizaciju u leđnoj moždini. PDLSC-CM i PDLSC-EMV pokazali su protuupalne učinke i na leđnu moždinu i na slezenu, što je pokazano smanjenjem proupalnih citokina i indukcijom IL-10.
Paralelno je inhibirana i apoptoza. Protuupalni učinak CM ili EMV mogao bi biti posljedica prisutnosti imunomodulacijskih citokina IL-10 i TGF- [95].
Štoviše, PDLSC-CM i EMV dobiveni od pacijenata s RR-MS inhibirali su aktivaciju inflamasoma NALP3 i smanjili razine TLR-4 i NF-κB u EAE miševa. Imunomodulacijski čimbenici IL-10, TGF- i SDF-1 uključeni u CM možda su odgovorni za imunosupresivnu ulogu PDLSCs-CM i EMVs u EAE [96].
Zanimljivo je da je CM dobiven iz PDLSC uzgojenih u hipoksičnim uvjetima bio učinkovit u poboljšanju kliničkih i histoloških rezultata bolesti kod EAE miševa. Posebno je ovaj tretman smanjio infiltraciju upalnih stanica i povećao remijelinizaciju u leđnoj moždini.
Konkretno, hipoksična primjena CM-a povećala je protuupalni citokinIL-37 u kombinaciji sa smanjenjem proupalnih citokina. Štoviše, oksidativni stres i apoptoza također su inhibirani, dok se BDNF povećao.
Liječenje CM-om također je moglo regulirati autofagiju putem aktivacije puta PI3K/Akt/mTOR. Nadalje, u in vitro ozljedama ogrebotinama izloženim NSC-34 motornim neuronima, hipoksija CM je mogla modulirati upalu, oksidativni stres i apoptozu.
Zanimljivo je da je hipoksija CM sadržavala NT-3, IL-10 i TGF- što može objasniti njegove neuroprotektivne učinke [97]. Pregled studija predstavljenih u ovom odlomku dostupan je u tablici 4.
CM, kondicionirani medij; EAE, eksperimentalni autoimuni encefalomijelitis; EMV, EXO/MV; EXO, egzosomi; IL, interleukin; MCP, monocitni kemoatraktantni protein; MIP, upalni protein makrofaga; MVs, mikrovezikule; NF-κB, Nuclear Factor kappa-laki-lanac-pojačivač aktiviranih B stanica; NT, neurotrofin; PMA, forbol 12-miristat 13-acetat; PDLSC, matične stanice parodontnog ligamenta; RR-MS, relapsno-remitentna multipla skleroza; SDF-1, faktor 1 izveden iz stromalnih stanica; TGF, transformirajući faktor rasta; TLR, Toll-like receptor; TNF, faktor nekroze tumora; ↑, povećanje/poboljšanja; ↓, smanjenje.
3.4. Ostali MSC-ovi dobiveni iz zuba
Neuroprotektivni učinci CM-a dobiveni GMSC-ima procijenjeni su u mehanički ozlijeđenim mišjim NSC-34 stanicama sličnim motornim neuronima. Tretman CM-om smanjio je apoptozu i oksidativni stres uzrokovane ogrebotinama.
Štoviše, CM je smanjio TNF- dok je povećao razine protuupalnog citokina IL-10. Zanimljivo je da je liječenje CM-om unaprijed reguliralo BDNF i NT-3. Pokazalo se da CM sadrži NGF, NT-3, IL-10 i TGF-, što može objasniti neuroprotektivne učinke [98].
EV-ovi iz GMSC-a testirani su na regeneraciju perifernih živaca u mišjem modelu išijasnog živca ozlijeđenog nagnječenjem. In vivo, transplantacija Gelfoama s ugrađenim EV-ima izvedenim iz GMSC-a na mjestu ozljede prignječenjem izazvala je funkcionalni oporavak i regeneraciju aksona slično u usporedbi s izravnom transplantacijom GMSC-a.
Konkretno, EV su pospješili proliferaciju i migraciju Schwannovih stanica i pojačali ekspresiju proteina c-JUN, Notch1, GFAP i SOX2 gena povezanih s dediferencijacijom ili fenotipom popravka Schwannovih stanica.
Također in vitro, EV su pospješili ekspresiju Schwannovih gena za dediferencijaciju/popravak stanica [99]. Pozitivan učinak na proliferaciju Schwannovih stanica također je prijavljen za EXO iz GMSC-a, koji su također pospješili rast DRG aksona in vitro.
Štoviše, procijenjeni su učinci GMSC-a EXO u kombinaciji s biorazgradivim hitinskim kanalima na regeneraciju perifernih živaca. In vivo, u modelu defekta išijatičnog živca štakora, hitinski kanal u kombinaciji s EXO povećao je broj i promjer živčanih vlakana i pospješio stvaranje mijelina.
Paralelno se poboljšala i vodljivost živaca. Štoviše, mišićna funkcija i motorička funkcija poboljšane su [100]. CM iz SCAP-a, DPSC-a i PDLSC-a testiran je kako bi se procijenila njihova sposobnost induciranja rasta neurita.
S tim ciljem, diferencirane stanice neuroblastoma SH-SY5Y inkubirane su s različitim CM. Pokazalo se da CM može povećati postotak stanica koje proizvode neurite i ukupnu duljinu izrastanja neurita.
Zanimljivo je da je duljina najduljeg neurita po neuronu značajno povećana samo sa SCAPCM-om, a neutralizacija izlučenog BDNF-a inhibirala je rast neurita, što ukazuje na njegovu važnost u ovom procesu [101].
CM oslobođen iz SCAP-a također je pokazao veći neurogeni induktivni učinak na DPSC u usporedbi s BMSC-CM. Doista, kada su DPSC uzgajani u mediju za rast neuralnih matičnih stanica, razine neurogenih markera porasle su s dodatkom SCAP-CM.
Naprotiv, ekspresija neuronskog markera bila je smanjena, dok se ekspresija neurotrofičnog markera povećala kada su dodani BMSC-CM. SCAP-CM nije utjecao na proliferaciju stanica [102].
Matične stanice oralne sluznice (OMSC) diferencirane su u stanice koje pokazuju morfologiju sličnu astrocitima i izražavaju karakteristične astrocitne markere.
CM dobiven diferenciranim OMSC povećao je vitalnost stanica motornih neurona uzgojenih u uvjetima hipoksije ili izloženih vodikovom peroksidu in vitro [103]. Pregled studija prikazanih u ovom odlomku dostupan je u tablici 5.
4. Prijevod primjene sekretoma iz pretkliničkih modela u kliničku upotrebu
Primjena sekretoma za terapiju bez stanica može predstavljati neke prednosti u usporedbi s uporabom MSC-a.
Glavne prednosti korištenja sekretoma umjesto terapije matičnim stanicama su niska imunogenost i lakša proizvodnja, rukovanje i skladištenje sekretoma [104]. Zatim, ova terapija može prevladati rizike povezane sa staničnom terapijom, kao što su tumorogenost, antigenost, odbacivanje domaćina i infekcije.
Rukovanje sekretomom može biti lakše u usporedbi sa stanicama, s obzirom na to da se može koncentrirati i zamrznuti, te da ne zahtijeva skladištenje tekućeg dušika i stanične kulture, što također čini njegov prijenos lakšim [105,106].
Štoviše, proizvodnja sekretoma je ekonomičnija, a moguća je i masovna proizvodnja u kontroliranim laboratorijskim uvjetima [107]. Međutim, razdoblje preživljenja MSC-a nakon transplantacije nije jasno, s obzirom na to da se čini da neki podaci ukazuju na ograničeno preživljavanje [23].
Stoga bi terapijske strategije temeljene na primjeni sekretoma mogle biti od pomoći u regenerativnoj medicini, na temelju njihovog sadržaja u bioaktivnim molekulama, uključujući proteine i mRNA, ali i nekodirajuću RNA, koje mogu biti korisne za induciranje mehanizama popravka u ozlijeđenim tkivima.
Međutim, prije prevođenja u kliničke primjene potrebno je razjasniti nekoliko točaka. Posebice je potrebno bolje definirati sastav sekretoma, dozu, učestalost i način primjene.
U tom smislu također je potrebno razviti standardizirane proizvodne protokole s dobrom proizvođačkom praksom za razvoj novih lijekova koji se temelje na proizvodima bez stanica [105].
Doista, za primjene u kliničkoj praksi, sekretom bi trebao biti predstavljen u standardiziranoj formulaciji koja je laka za rukovanje. Sekretom doista može predstavljati varijacije na temelju ispitanika, stanica i tkiva porijekla [30].
Iz tog razloga, za standardizaciju proizvodnje sekretoma potrebno je definirati medij kulture i dodatke, trajanje kulture i uvjete kulture [106].
U tom kontekstu, velike studije podataka koje procjenjuju profile proteoma, transkriptoma i nekodirajuće RNA mogu pomoći u karakterizaciji sekretoma. Popis studija koje analiziraju profiliranje transkriptoma, nekodirajuće RNA i proteoma dostupan je u tablici 6.
Međutim, isporuka sekretoma također treba riješiti problem brze difuzije i uklanjanja sekretoma s mjesta popravka tkiva. Štoviše, stabilnost sekretoma i stabilnost njegovih faktora rasta i miRNA treba održavati u fiziološkim uvjetima tijekom cijelog trajanja isporuke.
U tom kontekstu, razvijeni su i optimizirani različiti biomaterijali za poboljšanje učinkovitosti isporuke sekretoma MSC-a, s prednostima produljenog trajanja otpuštanja, zaštite od razgradnje i poboljšanog terapeutskog kapaciteta [108].
Druga mogućnost poboljšanja dugotrajne stabilnosti formulacija je proces sušenja zamrzavanjem, koji se koristi za različite biološke proizvode [109,110].
5. Zaključci
Pokazalo se da zubni MSC, s obzirom na njihovo podrijetlo iz neuralnog grebena, posjeduju istaknuti neuroregenerativni potencijal. Dentalni sekretom izveden iz MSC-a također pokazuje ista pojačana neuroprotektivna i neuroregenerativna svojstva.
I CM i EV sadrže neurotrofine i molekule s neuroprotektivnim djelovanjem, čak i na višim razinama u usporedbi s drugim MSC-ima. Studije procijenjene u ovom pregledu istaknule su da i CM i EV stimuliraju rast neurita i pokazuju neuroprotektivne učinke u pretkliničkim modelima neuroloških bolesti i oštećenja neurona.
Konkretno, sekretomi DPSC-a i SHED-a bili su najviše proučavani, ali su različite studije također istaknule neuroprotektivne učinke sekretoma PDLSC i GMSC.
Zanimljivo je da su neke studije također ukazale na superiornost sekretoma dobivenog iz dentalnih MSC u usporedbi s drugim izvorima MSC, kao što su BMSC i AMSC, za neuroprotekciju.
Zaključno, sekretom izveden iz dentalnih MSC čini se obećavajućim za njegovu primjenu u neurodegenerativnom polju i može biti koristan u razvoju novih neuroprotektivnih tretmana.
Autorski prilozi: Konceptualizacija, EM; pisanje-originalna priprema nacrta, AG; pisanje-recenzija i uređivanje, EM Svi su autori pročitali i složili se s objavljenom verzijom rukopisa.
Financiranje: ovu studiju poduprli su Current Research Funds 2021, Ministarstvo zdravstva Italije.
Izjava institucionalnog odbora za reviziju: Nije primjenjivo.
Izjava o informiranom pristanku: Nije primjenjivo.
Sukob interesa: Autori izjavljuju da nema sukoba interesa. Financijer nije imao nikakvu ulogu u dizajnu studije; u prikupljanju, analizi ili interpretaciji podataka; u pisanju rukopisa ili u odluci o objavi rezultata.
Reference
1. Vasanthan, J.; Gurusamy, N.; Rajasingh, S.; Sigamani, V.; Kirankumar, S.; Thomas, EL; Rajasingh, J. Uloga ljudskih mezenhimskih matičnih stanica u regenerativnoj terapiji. Ćelije 2020, 10, 54. [CrossRef] [PubMed]
2. Friedenstein, AJ; Petrakova, KV; Kurolesova, AI; Frolova, GP Heterotop koštane srži. Analiza stanica prekursora forosteogenih i hematopoetskih tkiva. Transplantacija 1968, 6, 230–247. [CrossRef] [PubMed]
3. Friedenstein, AJ; Chailakhjan, RK; Lalykina, KS Razvoj kolonija fibroblasta u jednoslojnim kulturama stanica koštane srži i slezene zamorca. Kinet staničnih tkiva. 1970., 3, 393–403. [CrossRef]
4. Caplan, AI Mezenhimalne matične stanice. J. Orthop. Res. Isključeno. Publ. Orthop. Res. Soc. 1991, 9, 641–650. [CrossRef]
5. Dominici, M.; Le Blanc, K.; Mueller, I.; Slaper-Cortenbach, I.; Marini, F.; Krause, D.; Deans, R.; Keating, A.; Pročkop, D.; Horwitz, E. Minimalni kriteriji za definiranje multipotentnih mezenhimalnih stromalnih stanica. Izjava o stajalištu Međunarodnog društva za staničnu terapiju. Citoterapija 2006, 8, 315–317. [CrossRef]
6. Gronthos, S.; Mankani, M.; Brahim, J.; Robey, PG; Shi, S. Postnatalne matične stanice ljudske zubne pulpe (DPSC) in vitro i in vivo. Proc. Natl. Akad. Sci. SAD 2000, 97, 13625–13630. [CrossRef] [PubMed]
7. Li, B.; Ouchi, T.; Cao, Y.; Zhao, Z.; Men, Y. Mezenhimske matične stanice dobivene iz zuba: najnovije stanje. Ispred. Cell Dev. Biol. 2021,9, 654559. [CrossRef]
8. Egusa, H.; Sonoyama, W.; Nishimura, M.; Atsuta, I.; Akiyama, K. Matične stanice u stomatologiji-I. dio: Izvori matičnih stanica. J. Prosthodont.Res. 2012, 56, 151–165. [CrossRef] [PubMed]
9. Gan, L.; Liu, Y.; Cui, D.; Pan, Y.; Zheng, L.; Wan, M. Ljudske mezenhimske matične stanice dobivene iz zubnog tkiva i njihov potencijal u terapijskoj primjeni. Matične stanice Int. 2020, 2020, 8864572. [CrossRef]
10. Yin, JY; Luo, XH; Feng, WQ; Miao, SH; Ning, TT; Lei, Q.; Jiang, T.; Ma, DD Multidiferencijacijski potencijal matičnih stanica zubnog porijekla. World J. Matične stanice 2021, 13, 342–365. [CrossRef]
11. Mayo, V.; Sawatari, Y.; Huang, CY; Garcia-Godoy, F. Zubne matične stanice izvedene iz neuralnog grebena – gdje smo i kamo idemo. 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. Napredak i perspektive u neuroregeneracijskim terapijama zubne pulpe temeljenim na matičnim stanicama. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 3546.[CrossRef]
For more information:1950477648nn@gamil.com
