Zobu mezenhimālo cilmes šūnu sekrēcija: intriģējoša pieeja neiroaizsardzībai un neiroreģenerācijai, 1. daļa

Kopsavilkums: Mezenhimālās cilmes šūnas (MSC) ir pazīstamas ar savu labvēlīgo ietekmi un reģeneratīvo potenciālu. Jo īpaši no zobārstniecības iegūtiem MSC priekšrocība ir vieglāka pieejamība un neinvazīva izolācijas metode. Turklāt, pateicoties to nervu cekules izcelsmei, šķiet, ka zobu MSC ir ievērojamāks neiroreģeneratīvais potenciāls.

Pēdējos gados mezenhimālās cilmes šūnas arvien vairāk tiek izmantotas medicīnas jomā. Tiek uzskatīts, ka papildus reģeneratīvās medicīnas potenciālam mezenhimālās cilmes šūnas ir saistītas arī ar uzlabotu atmiņu. Šis atklājums liek zinātniekiem ar nepacietību sagaidīt jaunas atmiņas zuduma un kognitīvo traucējumu ārstēšanas metodes.

Mezenhimālās cilmes šūnas ir šūnas, kas var vairoties un diferencēties daudzos dažādos šūnu veidos. Tie ir atrodami dažādos pieaugušo audos, tostarp smadzeņu audos. Zinātnieki ir atklājuši, ka gados vecāku cilvēku smadzenēs ir ievērojami samazināts mezenhimālo cilmes šūnu skaits un funkcija, kas ir saistīta ar kognitīviem traucējumiem un smadzeņu bojājumiem.

Pētījumi liecina, ka, palielinot mezenhimālo cilmes šūnu skaitu gados vecākiem cilvēkiem, var ievērojami uzlabot viņu kognitīvās spējas un atmiņu. Šis atklājums ir licis cilvēkiem sapņot par mezenhimālo cilmes šūnu izmantošanu Alcheimera slimības un citu kognitīvo traucējumu ārstēšanai, kas būtu rūpīga ārstēšana, nevis tikai zāļu lietošana simptomu kontrolei.

Turklāt zinātnieki ir pētījuši arī mijiedarbību starp mezenhimālajām cilmes šūnām un neironiem. Eksperimenti ir parādījuši, ka mezenhimālās cilmes šūnas var veicināt neironu augšanu un savienojumu un palīdzēt saglabāt to veselību. Šie pētījumi atklāj, ka mezenhimālās cilmes šūnas var ne tikai pašatjaunoties un diferencēties dažādos šūnu veidos, bet arī sazināties ar apkārtējām šūnām un atbalstīt to augšanu un darbību.

Kopumā mezenhimālās cilmes šūnas ir daudzsološa pētniecības joma, un šīs jomas attīstība ievērojami uzlabos vecāka gadagājuma cilvēku dzīves kvalitāti. Var redzēt, ka mums ir jāuzlabo atmiņa, un Cistanche var ievērojami uzlabot atmiņu, jo tā var arī regulēt neirotransmiteru līdzsvaru, piemēram, palielināt acetilholīna un augšanas faktoru līmeni, kas ir ļoti svarīgi atmiņai un mācībām. Turklāt Cistanche var arī uzlabot asins plūsmu un veicināt skābekļa piegādi, kas var nodrošināt, ka smadzenes saņem pietiekamu uzturu un enerģiju, tādējādi uzlabojot smadzeņu vitalitāti un izturību.

Noklikšķiniet uz zināt papildinājumus, lai uzlabotu atmiņu

Patiešām, pamata apstākļos tie izsaka arī neironu marķierus. Tomēr tagad ir labi zināms, ka MSC labvēlīgās darbības vismaz daļēji ir atkarīgas no to sekrēcijas, atsaucoties uz visām bioaktīvajām molekulām, kas izdalās kondicionētajā vidē (CM) vai ārpusšūnu pūslīšos (EV).

Šajā pārskatā mēs koncentrējamies uz no zobārstniecības MSC iegūtās sekrēcijas pielietojumu neiroreģenerācijai un neiroprotezēšanai. Ir pārbaudīta dažādu zobu MSC sekrēciju ietekme uz neiroreģeneratīviem nolūkiem, un visvairāk pētītas ir zobu pulpas cilmes šūnu un cilmes šūnu sekrēcijas no cilvēka nolobītiem piena zobiem.

Gan CM, gan EV, kas iegūti no zobārstniecības MSC, parādīja, ka tie var veicināt neirīta izaugumu un neiroprotektīvu iedarbību. Interesanti, ka no zobārstniecības iegūtā MSC sekrēcija uzrādīja spēcīgāku neiroreģeneratīvo un neiroprotektīvo iedarbību, salīdzinot ar to, kas iegūta no citiem MSC avotiem. Šo iemeslu dēļ sekrēcija, kas iegūta no zobu MSC, var būt daudzsološa pieeja neiroprotektīvai ārstēšanai.

Atslēgvārdi: zobu mezenhimālās cilmes šūnas; Secretome; kondicionēta vide; ārpusšūnu pūslīši;eksosoma; neiroreģenerācija; neiroaizsardzība; neironu diferenciācija.

1. Ievads
Mezenhimālās cilmes šūnas (MSC) ir multipotentas šūnas ar lielu reģeneratīvās medicīnas potenciālu [1]. MSC pirmo reizi kaulu smadzenēs izolēja Friedenstein et al. [2,3].

Tomēr terminu MSC vēlāk ieviesa Kaplans, norādot uz to daudzpotenciālo diferenciācijas spēju radīt mezodermālo izcelsmi [4]. 2006. gadā Dominici u.c. noteica kritērijus MSC klasificēšanai, kas ir plastiskā adhēzija standarta kultivēšanas apstākļos, CD105, CD73 un CD90 ekspresija, CD45, CD34, CD14 vai CD11b, CD79alfa vai CD19 un HLA-DR virsmas molekulu trūkums un diferenciācijas potenciāls. osteoblasti, adipocīti un hondroblasti in vitro [5].

Kopš pirmā atklājuma MSC ir izolēti no dažādiem audiem. Attiecībā uz zobu audiem 2000. gadā Gronthos et al. vispirms no zobu pulpas šūnām izolēja MSC populāciju ar līdzīgām īpašībām kā kaulu smadzeņu MSC (BMSC) [6].

Kopš tā laika ir konstatēts, ka dažādām no zobiem iegūtām šūnām piemīt cilmes šūnu īpašības, un tās tika nosauktas atbilstoši to izcelsmes audiem, tostarp zobu pulpas cilmes šūnas (DPSC), cilmes šūnas no cilvēka eksfoliētiem piena zobiem (SHED), periodonta saišu cilmes šūnas (PDLSC). , zobu folikulu cilmes šūnas (DFSC), cilmes šūnas no apikālās papillas (SCAP) un gingivalMSC (GMSC) [7].

Zobu MSC priekšrocības ir tādas, ka tās ir viegli pieejamas ar minimāli invazīvām procedūrām [8], paplašināmas ar relatīvu genoma stabilitāti uz ilgu laiku, un tām ir imūnmodulējošas īpašības [9]. Turklāt tie spēj arī atšķirties attiecībā uz mezodermālo līniju, taču tie arī parāda spēju atšķirt ektodermālo un endodermālo līniju [10].

Zobu MSC ir neironu ceku izcelsme, un šī iemesla dēļ tiem ir lielākas potenciālās neirogēnas spējas salīdzinājumā ar citām MSC [11]. Pateicoties to izcelsmei, zobu MSC ekspresē dažus neironu cilmes un nobriedušu šūnu marķierus, pat ja tie nav pakļauti toneirālās indukcijas barotnei un standarta kultivēšanas apstākļos, piemēram, nestin, -3 tubulīns, neirotrofīna receptori un neirofilamenti [12,13].

Turklāt zobu MSC uzrāda lielāku neiroģenēzes diferenciācijas potenciālu, salīdzinot ar citiem MSC veidiem [14, 15].

Tādējādi zobu MSC, pateicoties to diferenciācijas potenciālam un parakrīnai iedarbībai, var būt labs MSC avots neirodeģeneratīvu traucējumu ārstēšanai un nervu reģenerācijai [16–20].

MSC labvēlīgās īpašības bieži ir saistītas ar to diferenciācijas potenciālu. Patiešām, MSC, kas diferencējas pret neironu šūnām, var aizstāt deģenerētos.

Tomēr tagad ir labi pieņemts, ka MSC reģeneratīvo un aizsargājošo iedarbību ietekmē arī to sekrēcija. Šajā pārskatā mēs koncentrējamies uz sekrēciju, ko iegūst zobu MSC, parādot tā potenciālu neiroprotekcijas un neiroreģenerācijas preklīniskajos modeļos.

2. MSC Secretome

MSC sekrēcija ietver dažādas bioaktīvas molekulas, piemēram, lipīdus, olbaltumvielas, nukleīnskābi, kemokīnus, citokīnus, augšanas faktorus un hormonus, kas izdalās kondicionētā vidē (CM) vai ārpusšūnu pūslīšos (EV) [21].

Sekretomas izmantošana bezšūnu terapijā šķiet daudzsološa, un tai ir tāda priekšrocība, ka tai nav ētisku ierobežojumu saistībā ar cilmes šūnu izmantošanu, un tam ir zema imunogenitāte [22].

Turklāt daži ziņojumi liecina tikai par ierobežotu MSC izdzīvošanu pēc transplantācijas [23]. EV var būt arī galvenā loma bezšūnu terapijā. EV ir ar membrānu saistītas divslāņu lipīdu daļiņas, ko izdala dažādi šūnu tipi, kas pārvadā bioloģisko molekulu kravu no to vecāku šūnām.

Tie ir svarīgi bioloģiskās informācijas mediatori starpšūnu šūnās, kas pārraida signālus no vecāka uz saņēmēja šūnu. EV tiek klasificēti kā mikrovezikulas (MV), eksosomas (EXO) un apoptotiski ķermeņi, pamatojoties uz to izmēru, bet arī pēc citām pazīmēm, piemēram, bioģenēzes un izdalīšanās ceļiem [24, 25].

MV tiek ražoti ar tiešu pumpuru veidošanos no šūnu plazmas membrānas. Gluži pretēji, EXO ir mazāki un rodas no agrīno endosomu ierobežojošās membrānas iekšpuses veidošanās, kas procesa laikā nobriest multivezikulāros ķermeņos.

Pēc saplūšanas ar plazmas membrānu multivezikulārie ķermeņi izdala EXO ekstracelulārajā vidē [24, 26].

EV, pateicoties to virsmas molekulām, var mērķēt uz saņēmēja šūnām. Kad tie ir pievienoti mērķa šūnai, EV var veicināt signālu pārraidi, izmantojot receptoru un ligandu mijiedarbību, vai tos var internalizēt ar endocitozi, fagocitozi vai sapludināt ar mērķa šūnas membrānu un izdalīt to saturu citoplazmā [27, 28].

MSC izdalītās EV satur olbaltumvielas, lipīdus, mRNS, mikroRNS (miRNS) un citokīnus. Šīs vezikulas izdala savu saturu mērķa šūnās, modulējot to aktivitāti un potenciāli izraisot atjaunojošos procesus [29].

Zobu MSC Secretome

Interesanti, ka sekrēcijas profilu var ietekmēt dažādi MSC avoti [30]. Šī iemesla dēļ zobu MSC sekrēcijas sastāvs var atšķirties salīdzinājumā ar citiem MSC.

SCAP sekrēcijas analīze ir pierādījusi kopumā 2046 proteīnus, tostarp chemokīnus, angiogēnos, imūnmodulējošos, anti-apoptotiskos un neiroprotektīvos faktorus, kas nav ārpusšūnu matricas (ECM) proteīni. Interesanti, ka 151 proteīna līmenis atšķīrās vismaz divas reizes, salīdzinot ar BMSC.

Patiešām, SCAP uzrādīja paaugstinātu proteīnu līmeni, kas iesaistīts vielmaiņas procesos, transkripcijā, ķemokīnus un neirotrofīnus, kamēr tie samazināja to proteīnu līmeni, kas saistīti ar bioloģisko adhēziju, attīstības procesiem, imūno funkciju, ECM proteīniem un proangiogēniem faktoriem [31].

DPSC sekrēcija satur dažādus citokīnus, kemokīnus un augšanas faktorus, tostarp asinsvadu endotēlija augšanas faktoru (VEGF)-A un follistatīnu (FST), kas ir visizcilākie [32].

Cits pētījums pierādīja, ka granulocītu koloniju stimulējošā faktora (G-CSF) mobilizētie DPSC pauda augstāku angiogēno un neirotrofisko faktoru līmeni, tostarp granulocītu makrofāgu koloniju stimulējošu faktoru (GM-CSF), matricas metaloproteināzi (MMP) 3, VEGF un nervu augšanas faktors (NGF), salīdzinot ar BMSC un no taukaudiem iegūtiem MSC (AMSC).

Jo īpaši DPSC-CM izraisīja lielāku neirīta augšanu cilvēka neiroblastomas TGW šūnās. DPSC trofiskā ietekme uz migrāciju un apoptozi bija augstāka nekā BMSC un AMSC [33].

Citokīnu ekspresijas līmeņi DPSC tika salīdzināti arī ar attīstošām apikālām kompleksšūnām (DACC). Kopumā tika identificēti 25 citokīni, no kuriem 22 tika izteiktāki DPSC-CM. Konkrēti, ar odontoblastu diferenciāciju saistītie citokīni un tadeirotrofīns (NT)-3 un NT-4 bija spēcīgāk izteikti DPSC-CM [34].

PDLSC-CM olbaltumvielu saturs tika analizēts arī ar šķidruma hromatogrāfijas-tandēma masspektrometriju (LC/MS/MS), kas kopumā atklāja 99 proteīnus, tostarp matricas proteīnus, enzīmus, augšanas faktorus, citokīnus un angiogēnos faktorus [35].

LC-MS/MS arī pierādīja osteogēno proteīnu klātbūtni zobu MSC sekrēcijā [36]. Salīdzinošā sekrēcijas profilēšana parādīja fibroblastu augšanas faktora (FGF)-2, interleikīna (IL)-10, trombocītu klātbūtni. -atvasināts augšanas faktors (PDGF), stromas šūnu faktors (SDF)-1, angiopoetīns (Ang)-1, transformējošais augšanas faktors (TGF)- 3, hepatocītu augšanas faktors (HGF), interferons (IFN)- , VEGF un IL-6 CM no SHED, BMSC un no Vartona želejas iegūtiem MSC (WJMSC).

PDGF-A, IL-10, FGF-2 un SDF-1 bija līdzīgi visos paraugos, TGF- 3 un Ang-1 bija augstāki BMSC, savukārt HGF un INF-uzrādīja SHED palielināšanos. VEGF tika palielināts WJMSC [37].

Tika novērtētas arī atšķirības cilvēka pastāvīgo un piena zobu PDLSC sekrēcijas faktoros. Proteīni, kas iesaistīti šūnu augšanā, šūnu komunikācijā un signālu pārraidē, biežāk tika konstatēti pastāvīgo zobu PDLSC-CM kopā ar augstāku NT-3 un NT-4 līmeni un ar angiogenēzi saistītiem citokīniem, piemēram, aepidermālo augšanu. faktors (EGF) un insulīnam līdzīgs augšanas faktors (IGF)-1.

Gluži pretēji, CM, kas iegūts no piena zobiem, PDLSC saturēja galvenokārt proteīnus, kas iesaistīti šūnu cikla regulēšanā un citokīnu līmeņos, kas iesaistīti imūnreakcijā un audu degradācijā un katalītiskajās aktivitātēs, tostarp MMP1, proteasomas apakšvienība, alfa tips, 1 (PSMA1) un cullin 7 (CUL7) šajās šūnās bija augstākas [38].

Pulpas CD{0}puses populācijas (SP) šūnas izteica augstāko angiogēno un neirotrofisko faktoru līmeni, salīdzinot ar tiem, kas izolēti no kaulu smadzenēm un taukaudiem.

CMno celulozes CD31−SP šūnām bija anti-apoptotiska un neirīta izaugšanas spēja [39]. EXO, kas iegūti no DPSC, uzrādīja spēcīgāku imūnmodulācijas spēju, salīdzinot ar BMSC EXO.

Konkrēti, DPSC EXO kavēja CD4+ T šūnu diferenciāciju par Thelper 17 šūnām un samazināja pro-iekaisuma citokīnu IL-17 un audzēja nekrozes faktora (TNF)- sekrēciju, vienlaikus veicinot CD{{5 polarizāciju. }} T šūnas T reg un palielina pretiekaisuma faktoru IL-10 un TGF- [40] izdalīšanos. Tika pētīti arī EV esošie transkripti.

GMSCs EV saturēja vairāku augšanas faktoru, piemēram, TGF-, FGF un VEGF, transkriptu, kā arī no glia šūnām iegūto neirotrofisko faktoru (GDNF) saimes ligandus un neirotrofīnus, piemēram, NGF, smadzeņu izcelsmes neirotrofisko faktoru (BDNF), NT{ {4}} un NT-4 ir iesaistīti neironu attīstībā. Bija arī daži IL un Wnt ģimenes locekļi [41].

EV satur arī nekodējošu RNS. PDLSC EV izcēla dažādu nekodējošu RNS klašu klātbūtni, tostarp antisensu RNS un garu nekodējošu RNS (lncRNS), kā arī piecas miRNS, kas ir MIR24-2, MIR142, MIR335, MIR490 un MIR296.

Šie miRNS mērķa gēni pieder pie gēnu ontoloģijas klases "Ras proteīna signālu pārnešana" un "Aktīna / mikrotubulu citoskeleta organizācija" [42].

Kopumā no SCAP-EXO un BMSC-EXO tika identificētas 593 un 920 zināmas ar PIWI mijiedarbojošās RNS (piRNS), un 21 piRNS tika atšķirīgi ekspresēta.

Diferenciāli ekspresēto piRNS mērķa gēni galvenokārt bija iesaistīti bioloģiskajā regulēšanā, šūnu procesos, vielmaiņas procesos, saistīšanā un katalītiskajā aktivitātē.

Konkrēti, SCAP-EXO augšregulēto piRNS mērķa gēni tika bagātināti ar mitogēnu aktivētās proteīna kināzes (MAPK) signalizācijas ceļu, Ras signālu ceļu un citrāta cikla signālu ceļu.

Gluži pretēji, SCAP-EXO samazināto piRNS mērķa gēni tika bagātināti ar p53 signalizācijas ceļu un Epšteina-Barra vīrusa infekcijas signālu ceļu [43].

For more information:1950477648nn@gmail.com