Fogászati ​​mezenchimális őssejt-szekréció: Érdekes megközelítés a neuroprotekcióhoz és a neuroregenerációhoz 1. rész

Absztrakt: A mezenchimális őssejtek (MSC) jótékony hatásaikról és regenerációs potenciáljukról ismertek. Különösen a fogászati ​​eredetű MSC-k előnye a könnyebb hozzáférhetőség és a nem invazív izolációs módszer. Ezen túlmenően, a fogászati ​​MSC-k idegi taréjeredetüknek köszönhetően úgy tűnik, hogy kiemelkedőbb neuro-regeneratív potenciállal rendelkeznek.

Az utóbbi években a mesenchymális őssejteket egyre gyakrabban alkalmazzák az orvostudományban. A regeneratív gyógyászatban rejlő potenciáljuk mellett a mezenchimális őssejtekről úgy gondolják, hogy a megnövekedett memóriával is kapcsolatban állnak. Ez a felfedezés arra késztette a tudósokat, hogy új kezeléseket várjanak a memóriavesztés és a kognitív zavarok kezelésére.

A mezenchimális őssejtek olyan sejtek, amelyek képesek replikálni magukat és számos különböző sejttípusba differenciálódni. A felnőttek különböző szöveteiben találhatók, beleértve az agyszövetet is. A tudósok azt találták, hogy az idősek agyában a mesenchymális őssejtek száma és funkciója jelentősen csökken, ami kognitív károsodáshoz és agykárosodáshoz kapcsolódik.

Tanulmányok kimutatták, hogy a mesenchymális őssejtek számának növelésével időseknél jelentősen javulhat kognitív képességeik és memóriájuk. Ez a felfedezés arra késztette az embereket, hogy álmodjanak arról, hogy mezenchimális őssejteket használnak az Alzheimer-kór és más kognitív rendellenességek kezelésére, ami alapos kezelést jelentene, nem pedig pusztán a tünetek kezelésére.

Emellett a tudósok a mezenchimális őssejtek és a neuronok közötti kölcsönhatást is tanulmányozták. Kísérletek kimutatták, hogy a mezenchimális őssejtek elősegíthetik a neuronok növekedését és összekapcsolódását, és segíthetik egészségük megőrzését. Ezek a vizsgálatok azt mutatják, hogy a mesenchymális őssejtek nemcsak önmegújulhatnak és különféle sejttípusokká differenciálódnak, hanem kommunikálhatnak a környező sejtekkel, és támogatják növekedésüket és működésüket.

Általánosságban elmondható, hogy a mesenchymális őssejtek ígéretes kutatási terület, e terület fejlesztése nagymértékben javítja az idősek életminőségét. Látható, hogy javítanunk kell a memórián, a Cistanche pedig jelentősen javíthatja a memóriát, mert szabályozhatja a neurotranszmitterek egyensúlyát is, például növelheti az acetilkolin és a növekedési faktorok szintjét, amelyek nagyon fontosak a memória és a tanulás szempontjából. Ezen túlmenően, a Cistanche javíthatja a véráramlást és elősegítheti az oxigénszállítást, ami biztosítja, hogy az agy elegendő tápanyaghoz és energiához jusson, ezáltal javítva az agy vitalitását és állóképességét.

Kattintson a Tudnivaló kiegészítőkre a memória javításához

Valójában bazális körülmények között neuronális markereket is expresszálnak. Ma már azonban jól ismert, hogy az MSC-k jótékony hatásai, legalábbis részben, a szekréciójuktól függenek, utalva a kondicionált közegben (CM) vagy az extracelluláris vezikulákban (EV-k) felszabaduló összes bioaktív molekulára.

Ebben az áttekintésben a fogászati ​​MSC-kből származó szekréció neuroregenerációra és neuroprotekcióra való alkalmazásaira összpontosítunk. A különböző fogászati ​​MSC-k szekrécióit vizsgálták neuroregeneratív hatásuk szempontjából, és a foghúsból származó őssejtek és az emberi hámozott tejfogak őssejtek szekrécióit vizsgálták a legtöbbet.

A fogászati ​​MSC-kből nyert CM és EV-k egyaránt azt mutatták, hogy elősegíthetik az idegsejtek növekedését és a neuroprotektív hatásokat. Érdekes módon a fogászati ​​eredetű MSC-szekréció erősebb neuroregeneratív és neuroprotektív hatást mutatott, mint más MSC-forrásokból nyert. Ezen okok miatt a fogászati ​​MSC-szekréció ígéretes megközelítést jelenthet a neuroprotektív kezelésekben.

Kulcsszavak: fogászati ​​mezenchimális őssejtek; secretome; kondicionált közeg; extracelluláris vezikulák; exoszóma; neuroregeneráció; neuroprotekció; neuronális differenciálódás.

1. Bevezetés
A mesenchymális őssejtek (MSC) multipotens sejtek, amelyek nagy potenciállal rendelkeznek a regeneratív gyógyászatban [1]. Az MSC-ket először Friedenstein és munkatársai izolálták a csontvelőben. [2,3].

Az MSC-k kifejezést azonban később Caplan alkotta meg, jelezve, hogy multipotens differenciálódási képességük mezodermális leszármazást eredményez [4]. 2006-ban Dominici et al. megállapították az MSC-k osztályozásának kritériumait, amelyek a plasztikus tapadási képesség standard tenyésztési körülmények között, a CD105, CD73 és CD90 expressziója, a CD45, CD34, CD14 vagy CD11b, CD79alfa vagy CD19 és HLA-DR felszíni molekulák hiánya, valamint a differenciálódási lehetőség. oszteoblasztok, zsírsejtek és kondroblasztok in vitro [5].

Az első felfedezés óta az MSC-ket különböző szövetekből izolálták. A fogszöveteket illetően 2000-ben Gronthos et al. először izolált MSC-populációt fogpulpasejtekből, amelyek hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a csontvelői MSC-k (BMSC) [6].

Azóta kiderült, hogy a különböző fogászati ​​eredetű sejtek őssejt-tulajdonságokkal rendelkeznek, és származási szövetük szerint nevezték el őket, beleértve a fogpép őssejteket (DPSC), az emberi hámló tejfogakból származó őssejteket (SHED), a parodontális szalag őssejteket (PDLSC). , fogtüsző őssejtek (DFSC), apikális papilla őssejtek (SCAP) és gingivalMSC (GMSC) [7].

A fogászati ​​MSC-k előnye, hogy könnyen hozzáférhetők minimálisan invazív eljárásokkal [8], relatív genomiális stabilitással bővíthetők hosszú ideig, és immunmoduláló tulajdonságokat mutatnak [9]. Ezen túlmenően képesek a mezodermális vonal felé is differenciálódni, de azt is mutatják, hogy képesek megkülönböztetni ektodermális és endodermális vonalakat [10].

A fogászati ​​MSC-k neurális taréj eredetűek, ezért a többi MSC-hez képest több potenciális neurogén képességet mutatnak [11]. Eredetüknek köszönhetően a fogászati ​​MSC-k bizonyos idegi progenitor és érett sejtmarkereket expresszálnak, még akkor is, ha nincsenek kitéve tónusindukciós táptalajnak és standard tenyésztési körülmények között, mint például a nestin, -3 tubulin, neurotropin receptorok és neurofilamentumok [12,13].

Ezenkívül a fogászati ​​MSC-k nagyobb differenciálódási potenciált mutatnak a neurogenezis tekintetében, mint más MSC-típusok [14,15].

Így a fogászati ​​MSC-k differenciálódási potenciáljuknak és parakrin hatásuknak köszönhetően jó MSC-forrást jelenthetnek a neurodegeneratív rendellenességek kezelésében és az idegi regenerációban [16–20].

Az MSC-k előnyös tulajdonságai gyakran összefüggésbe hozhatók differenciálódási lehetőségükkel. Valójában az idegsejtek felé differenciálódó MSC-k helyettesíthetik a degenerált sejteket.

Ma már azonban jól elfogadott tény, hogy az MSC-k regeneráló és védő hatását a szekréciójuk is közvetíti. Ebben az áttekintésben a fogászati ​​MSC-k által nyert szekrécióra összpontosítunk, bemutatva annak potenciálját a neuroprotekciós és neuroregenerációs inpreklinikai modellekben.

2. MSC Secretome

Az MSC-szekréció különféle bioaktív molekulákat tartalmaz, mint például lipidek, fehérjék, nukleinsavak, kemokinek, citokinek, növekedési faktorok és hormonok, amelyek kondicionált közegükben (CM) vagy extracelluláris vezikulákban (EV-k) szabadulnak fel [21].

A szekréció alkalmazása sejtmentes terápiában ígéretesnek tűnik, és azzal az előnnyel jár, hogy nincsenek az őssejtek felhasználásával kapcsolatos etikai korlátok, és alacsony immunogenitást mutat [22].

Emellett egyes jelentések csak korlátozott túlélést jeleznek az MSC-ben a transzplantáció után [23]. Az EV-k központi szerepet játszhatnak a sejtmentes terápiákban is. Az EV-k membránhoz kötött, kétrétegű lipidrészecskék, amelyeket különböző sejttípusok választanak ki, és biológiai molekulák rakományát szállítják szülősejtjeikből.

Fontos közvetítői a biológiai információnak az intercelluláris sejtekben, amelyek a szülőtől a befogadó sejtbe továbbítanak. Az EV-ket mikrovezikuláknak (MV), exoszómáknak (EXO-knak) és apoptotikus testeknek osztályozzák méretük, de egyéb jellemzőik, például a biogenezis és a felszabadulási útvonalak alapján [24, 25].

Az MV-k a sejtplazmamembránból történő közvetlen bimbózás útján keletkeznek. Éppen ellenkezőleg, az EXO-k kisebbek, és a korai endoszómák korlátozó membránjának befelé rügyezéséből származnak, amelyek a folyamat során multivezikuláris testekké érnek.

A plazmamembránnal való fúzió után a multivezikuláris testek EXO-kat bocsátanak ki az extracelluláris közegbe [24,26].

Az EV-k felületi molekuláiknak köszönhetően megcélozhatják a befogadó sejteket. Miután egy célsejthez kapcsolódnak, az EV-k elősegíthetik a jelátvitelt receptor-ligandum kölcsönhatásokon keresztül, vagy beépülhetnek endocitózissal, fagocitózissal, vagy egyesülhetnek a célsejt membránjával, és felszabadíthatják tartalmukat a citoplazmába [27,28].

Az MSC-k által kibocsátott EV-k fehérjéket, lipideket, mRNS-t, mikroRNS-t (miRNS) és citokineket tartalmaznak. Ezek a vezikulák tartalmukat a célsejtekbe bocsátják ki, modulálva azok aktivitását, és potenciálisan helyreállító folyamatokat indukálnak [29].

Fogászati ​​MSC-k Secretome

Érdekes módon a szekréciós profilt különböző MSC-források befolyásolhatják [30]. Emiatt a fogászati ​​MSC-k szekréciós összetételében eltéréseket mutathatnak más MSC-khez képest.

A SCAP-szekréció elemzése összesen 2046 fehérjét igazolt, beleértve a kemokineket, angiogén, immunmoduláló, anti-apoptotikus és neuroprotektív faktorokat, az extracelluláris mátrix (ECM) fehérjéken kívül. Érdekes módon a 151 fehérje szintje legalább kétszeresen eltér a BMSC-kétől.

Valójában a SCAP-ok fokozott fehérjeszintet mutattak az anyagcsere folyamatokban, a transzkripcióban, a kemokinekben és a neurotrofinokban, miközben csökkentették a biológiai adhézióhoz, a fejlődési folyamatokhoz, az immunfunkciókhoz, az ECM fehérjékhez és a proangiogén faktorokhoz kapcsolódó fehérjék szintjét [31].

A DPSC-szekréció különböző citokineket, kemokineket és növekedési faktorokat tartalmaz, beleértve a vaszkuláris endoteliális növekedési faktort (VEGF)-A és a follistatint (FST), amelyek a legjelentősebbek [32].

Egy másik tanulmány bebizonyította, hogy a granulocita kolónia-stimuláló faktor (G-CSF) által mobilizált DPSC-k magasabb szintű angiogén és neurotróf faktorokat fejeznek ki, beleértve a granulocita-makrofág telep-stimuláló faktort (GM-CSF), a mátrix metalloproteinázt (MMP) 3, a VEGF-et és idegnövekedési faktor (NGF) a BMSC-ekhez és a zsírszövetből származó MSC-ekhez (AMSC) képest.

Különösen a DPSCs-CM indukált nagyobb neuritnövekedést a humán neuroblasztóma TGW sejtekben. A DPSC-k migrációra és apoptózisra gyakorolt ​​trofikus hatásai nagyobbak voltak, mint a BMSC-ké és az AMSC-ké [33].

A citokinek expressziós szintjét a DPSC-kben szintén összehasonlították a fejlődő apikális komplexsejtekkel (DACC). Összesen 25 citokint azonosítottak, amelyek közül 22 kifejeződött erősebben a DPSC-CM-ben. Pontosabban, az odontoblaszt differenciálódáshoz kapcsolódó citokinek és a theneurotropin (NT)-3 és NT-4 erősebben expresszálódnak a DPSC-CM-ben [34].

A PDLSC-CM fehérjetartalmát folyadékkromatográfiás-tandem tömegspektrometriával (LC/MS/MS) is elemeztük, amely összesen 99 fehérjét mutatott ki, köztük mátrixfehérjéket, enzimeket, növekedési faktorokat, citokineket és angiogén faktorokat [35].

Az LC-MS/MS is igazolta az oszteogén fehérjék jelenlétét a fogászati ​​MSC-szekrécióban [36]. Az összehasonlító szekréciós profilozás kimutatta a fibroblaszt növekedési faktor (FGF)-2, interleukin (IL)-10, vérlemezke jelenlétét. -eredetű növekedési faktor (PDGF), stroma sejtből származó faktor (SDF)-1, angiopoietin (Ang)-1, transzformáló növekedési faktor (TGF)- 3, hepatocyte növekedési faktor (HGF), interferon (IFN)-, VEGF és IL{10}} a CM-ben a SHED-ekből, a BMSC-kből és a Wharton-Jelly-eredetű MSC-kből (WJMSC).

A PDGF-A, IL-10, FGF-2 és SDF-1 minden mintában hasonló volt, a TGF- 3 és az Ang-1 magasabb volt a BMSC-ben, míg a HGF és az INF- a SHED növekedését mutatta. A VEGF megnövekedett a WJMSC-kben [37].

A humán maradó- és tejfog-PDLSC-k szekréciós faktorainak különbségeit is értékelték. A sejtnövekedésben, a sejtkommunikációban és a jelátvitelben részt vevő fehérjék gyakrabban fordultak elő a maradandó fogak PDLSC-CM-jében, valamint magasabb szintű NT-3 és NT-4, valamint az angiogenezishez kapcsolódó citokinek, például az aszepidermális növekedés. faktor (EGF) és inzulinszerű növekedési faktor (IGF)-1.

Ellenkezőleg, a tejfogakból nyert CMa PDLSC-k főként a sejtciklus szabályozásában részt vevő fehérjéket, valamint az immunválaszban, a szövetlebontásban és a katalitikus aktivitásban részt vevő citokinek szintjét tartalmazták, beleértve az MMP1-et, az alfa típusú proteaszóma alegységet, az 1-et (PSMA1) és cullin 7 (CUL7) magasabb volt ezekben a sejtekben [38].

A pulp-CD{0}oldali populáció (SP) sejtjei expresszálták a legmagasabb szintű angiogén és neurotróf faktorokat a csontvelőből és zsírszövetből izoláltakhoz képest.

A cellulózból származó CD31−SP sejtek anti-apoptotikus és neurit kinövés képességet mutattak [39]. A DPSC-kből származó EXO-k erősebb immunmoduláló képességet mutattak, mint a BMSC-ek EXO-i.

Pontosabban, a DPSC-k EXO-k gátolták a CD4+ T-sejtek differenciálódását Thelper 17 sejtekké, és csökkentették a proinflammatorikus citokinek (IL-17) és a tumornekrózis faktor (TNF)- szekrécióját, miközben elősegítették a CD{{5} polarizációját. }} A T-sejteket T reg-be, valamint az IL{7}} és a TGF- [40] gyulladásgátló faktorok felszabadulásának növelését.

A GMSCs EV-k számos növekedési faktor, például TGF-, FGF és VEGF transzkriptumot tartalmaztak, de tartalmaztak gliasejtekből származó neurotróf faktor (GDNF) család ligandumait és neurotrofinokat is, például NGF, agyból származó neurotróf faktor (BDNF), NT{ {4}} és NT-4 részt vesz a neuronok fejlődésében. Néhány IL és a Wnt család tagjai is jelen voltak [41].

Az EV-k nem kódoló RNS-t is tartalmaznak. A PDLSC-k EV-i rávilágítottak a nem kódoló RNS-ek különböző osztályaira, beleértve az antiszensz RNS-t és a hosszú, nem kódoló RNS-t (lncRNS), de öt miRNS-t is, amelyek a MIR24-2, MIR142, MIR335, MIR490 és MIR296.

Ezek a miRNS-ek célgének a "Ras proteinsignal transduction" és az "Actin/microtubulus citoszkeleton szervezet" génontológiai osztályba tartoznak [42].

Összesen 593 és 920 ismert PIWI-kölcsönhatásba lépő RNS-t (piRNS-t) azonosítottak a SCAP-EXO-kból, illetve a BMSC-EXO-kból, és 21 piRNS expresszálódott differenciálisan.

A differenciálisan expresszált piRNS-ek célgénjei elsősorban a biológiai szabályozásban, a sejtfolyamatokban, az anyagcsere folyamatokban, a kötődésben és a katalitikus aktivitásban vettek részt.

Pontosabban, a SCAP-EXO-kban lévő felszabályozott piRNS-ek célgénjei feldúsultak a mitogén-aktivált protein kináz (MAPK) jelátviteli útvonalon, a Ras jelátviteli útvonalon és a citrátciklus jelátviteli útvonalon.

Ellenkezőleg, a SCAP-EXO-kban lefelé szabályozott piRNS-ek célgénjei feldúsultak a p53 jelátviteli útvonalban és az Epstein–Barr vírusfertőzés jelátviteli útvonalában [43].

For more information:1950477648nn@gmail.com