Hamba mesenhümaalsete tüvirakkude sekretoom: intrigeeriv lähenemisviis neuroprotektsiooni ja neuroregeneratsiooni jaoks, 4. osa

3.3. Periodontaalse sideme tüvirakkude sekretoom

CM, mis saadi retsidiveeruva remissiooniga hulgiskleroosi (RR-MS) patsientide PDLSC-dest, näitas põletikuvastast ja antiapoptootilist toimet hiire NSC-34 motoorsete neuronite puhul, mida stimuleeriti LPS-iga töödeldud RAW 264.7 makrofaagide söötmega.

Sclerosis multiplex (MS) on närvisüsteemi autoimmuunhaigus, mille levimus kasvab aasta-aastalt. See võib kahjustada aju ja seljaaju funktsioone, nagu jäsemete tuimus, lihasnõrkus, nägemise ähmastumine jne. Siiski on uuringud näidanud, et aktiivse enesejuhtimise ja taastusravi abil saavad SM-i patsiendid säilitada oma kognitiivseid ja mälu. võimeid paljudes valdkondades.

Üks levinumaid hirme, kui inimesel diagnoositakse SM, on kognitiivsed ja mäluhäired. Kuigi see on üks SM-i patsientide riske, ei koge seda probleemi päriselus iga patsient. Enamik SM patsiente suudab säilitada teatud kognitiivsete ja mäluvõimete taseme ning nende ajuvõimete tugevdamiseks on võimalusi.

Uuring näitas, et MS-ga patsiendid saavad oma mälu parandada regulaarsete vaimsete ja kognitiivsete harjutuste abil. Teadlased leidsid, et SM-i patsientidele praktiliste katsete, mängude ja eluks vajalike oskuste harjutuste kursused võimaldasid, et need harjutused võivad tõhusalt parandada SM-i patsientide mälu. Need treeningprogrammid hõlmavad nägemis- ja kuulmismälu teste, matemaatikaülesandeid, mõistatusi lahendavaid mänge, reaktsiooniaja teste jne.

Lisaks saavad SM-i patsiendid osaleda ka muudes taastusravi vormides, näiteks taastusraviprogrammis (Promotional Rehabilitation Program, PRP) ja aju liikumise teraapias. Need seansid võivad aidata patsientidel vähendada lihaste spastilisust ja haprust, parandada tasakaalu ja motoorseid oskusi ning suurendada iseseisvust ja mugavust igapäevaelus. See taastuskoolitus soodustab füüsilist ja vaimset paranemist erinevate meetodite abil, nagu biotagasiside, jooga, massaaž ja füsioteraapia.

Lõpuks võivad MS-ga inimesed valida ka teatud elustiili tavad, et säilitada terve ajufunktsioon. See hõlmab piisavalt magamist, stressi vältimist, tasakaalustatud toitumist, mõõdukat treenimist ja hea sotsiaalse elu säilitamist. Need meetmed võivad aidata MS-ga inimestel leevendada stressi ja väsimust, parandada immuunsust ning kaitsta veelgi nende keha ja vaimu.

Kokkuvõttes saavad SM-iga inimesed oma ajutalitlust ja mälu parandada aktiivse ja pideva ravi- ja taastuskoolituse ning hea elustiili kaudu. Kuigi SM-iga elamine võib olla väljakutse, saab igaüks õigeid samme astudes sellest seisundist üle saada ja nautida erinevaid häid asju, mida elul on pakkuda. On näha, et me peame parandama mälu ja Cistanche võib oluliselt parandada mälu, sest Cistanche suudab reguleerida ka neurotransmitterite tasakaalu, näiteks tõsta atsetüülkoliini ja kasvufaktorite taset, mis on mälu ja õppimise jaoks väga olulised. Lisaks võib Cistanche deserticola parandada verevoolu ja soodustada hapniku kohaletoimetamist, mis tagab aju piisava toitumise ja energia, parandades seeläbi aju elujõudu ja vastupidavust.

Klõpsake nuppu Tea 10 viisi mälu parandamiseks

Tõepoolest, CM-ravi vähendas TLR4 ja NF-κB taset koos põletikueelsete tsütokiinidega. Vastupidi, IL-10 suurenes koos neuroprotektiivsete markeritega, nagu nestin, neurofilament 70, NGF ja GAP43. Huvitaval kombel võib EV-de neuroprotektiivne toime olla tingitud nende sisaldusest IL-10-s ja TGF-s [93].

Tervetelt doonoritelt ja RR-MS patsientidelt saadud PDLSC-CM mõju hinnati ka mikrogliia mudelina kasutatud forbool-12-müristaat-13-atsetaadi (PMA) diferentseeritud THP-1-s. diferentseerumata ja diferentseeritud MO3.13 rakud, mida kasutatakse vastavalt Porphyromonas gingivalisLPS-iga töödeldud eellasrakkude ja oligodendrotsüütide mudelitena.

Ravi mõlema CM-ga vähendas LPS-i indutseeritud TNF-i, IL-1- ja IL-6-taseme tõusu ning vähendas TLR-4-i THP-1-rakkudes [94].PDLSC- RR-MS-i patsientidelt ja tervetelt doonoritelt saadud CM ja puhastatud EXO-d / MV-d (PDLSC-EMV-d) avaldasid EAE hiirtele kaitsvat toimet.

Eelkõige parandasid PDLSC-CM ja PDLSC-EMV-d haiguse skoori, taastades koe terviklikkuse ja seljaaju remüeliniseerumise. PDLSC-CM ja PDLSC-EMV-d avaldasid põletikuvastast toimet nii seljaajus kui ka põrnas, mida näitab põletikueelsete tsütokiinide vähenemine ja IL-i -10 indutseerimine.

Paralleelselt inhibeeriti ka apoptoosi. CM-i või EMV-de põletikuvastane toime võib olla tingitud immunomoduleerivate tsütokiinide IL-10 ja TGF- [95] olemasolust.

Lisaks pärssisid RR-MS patsientidelt saadud PDLSC-CM ja EMV-d NALP3 põletikulise aktivatsiooni ning vähendasid TLR-4 ja NF-κB taset EAEmice'is. CM-is sisalduvad immunomoduleerivad tegurid IL-10, TGF- ja SDF-1 võivad vastutada PDLSC-CM-i ja EMV-de immunosupressiivse rolli eest EAE-s [96].

Huvitaval kombel oli hüpoksilistes tingimustes kultiveeritud PDLSC-dest saadud CM efektiivne kliiniliste ja histoloogiliste haiguste skoori parandamisel EAE hiirtel. Eelkõige vähendas see ravi põletikuliste rakkude infiltratsiooni ja suurendas seljaaju remüeliniseerumist.

Eelkõige suurendas hüpoksiline CM-i manustamine põletikuvastast tsütokiini IL-37 taset seoses põletikueelsete tsütokiinide vähenemisega. Lisaks inhibeeriti ka oksüdatiivset stressi ja apoptoosi, samas kui BDNF suurenes.

CM-ravi suutis reguleerida ka autofagiat PI3K / Akt / mTOR raja aktiveerimise kaudu. Peale selle suutis hüpoksia CM in vitro kriimustusvigastuse korral NSC-34 motoorsete neuronite korral moduleerida põletikku, oksüdatiivset stressi ja apoptoosi.

Huvitaval kombel sisaldas hüpoksia CM NT-3, IL-10 ja TGF-, mis võib seletada selle neuroprotektiivset toimet [97]. Selles lõigus esitatud uuringute ülevaade on saadaval tabelis 4.

CM, konditsioneeritud sööde; EAE, eksperimentaalne autoimmuunne entsefalomüeliit; EMV-d, EXO-d/MV-d; EXO-d, eksosoomid; IL, interleukiin; MCP, Monocyte Chemoattractant Protein; MIP, Macrophage Inflammatory Protein; MV-d, mikrovesiikulid; NF-κB, aktiveeritud B-rakkude tuumafaktor kappa-kerge ahela võimendaja; NT, neurotrofiin; PMA, forbool 12-müristaat 13-atsetaat; PDLSC-d, periodontaalse sideme tüvirakud; RR-MS, retsidiveeruv-remitteeruv hulgiskleroos; SDF-1, stroomarakkudest tulenev faktor 1; TGF, transformeeriv kasvufaktor; TLR, Toll-like retseptor; TNF, kasvaja nekroosifaktor; ↑, suurendamine/täiustused; ↓, vähendamine.

3.4. Muud hambaravist pärinevad MSC-d

GMSC-de abil saadud CM neuroprotektiivset toimet hinnati mehaaniliselt vigastatud hiire motoneuronisarnastes NSC-34 rakkudes. CM-ravi vähendas kriimustusvigastuse põhjustatud apoptoosi ja oksüdatiivset stressi.

Lisaks vähendas CM TNF-i, suurendades samal ajal põletikuvastase tsütokiini IL-10 taset. Huvitaval kombel reguleeris CM-ravi BDNF-i ja NT-d üles-3. Näidati, et CM sisaldab NGF-i, NT-3, IL-10 ja TGF-, mis võivad seletada neuroprotektiivset toimet [98].

 GMSC-de EV-sid testiti perifeerse närvi regeneratsiooni suhtes purustatud istmikunärvi hiiremudelis. In vivo indutseeris GMSC-st tuletatud EV-dega põimitud Gelfoami siirdamine purustamisvigastuse kohas funktsionaalse taastumise ja aksonite regenereerimise sarnaselt GMSC-de otsese siirdamisega.

Eelkõige soodustasid EV-d Schwanni rakkude proliferatsiooni ja migratsiooni ning reguleerisid c-JUN, Notch1, GFAP ja SOX2 geenide valgu ekspressioone, mis on seotud Schwanni rakkude dediferentseerumise või parandamise fenotüübiga.

Ka in vitro soodustasid EV-d Schwanni rakkude diferentseerumise / parandamise geenide ekspressiooni [99]. Positiivset mõju Schwanni rakkude proliferatsioonile teatati ka GMSC-de EXO-de kohta, mis soodustasid ka DRG aksoni kasvu in vitro .

Lisaks hinnati GMSC-de EXO-de mõju koos biolagunevate kitiinikanalitega perifeerse närvi regeneratsioonile. In vivo suurendas roti istmikunärvi defekti mudelis kitiinikanal koos EXO-dega närvikiudude arvu ja läbimõõtu ning soodustas müeliini moodustumist.

Paralleelselt paranes ka närvijuhtivus. Lisaks paranesid lihaste funktsioon ja motoorne funktsioon [100]. SCAP-de, DPSC-de ja PDLSC-de CM-i testiti, et hinnata nende võimet kutsuda esile neuriitide väljakasvu.

Sel eesmärgil inkubeeriti diferentseeritud neuroblastoomi SH-SY5Y rakke erinevate CM-dega. Näidati, et CM suudab suurendada neuriite tootvate rakkude protsenti ja neuriitide väljakasvu kogupikkust.

Huvitaval kombel suurenes pikima neuriidi pikkus neuroni kohta märkimisväärselt ainult SCAPCM-iga ja sekreteeritud BDNF-i neutraliseerimine pärssis neuriitide väljakasvu, mis näitab selle tähtsust selles protsessis [101].

SCAP-idest vabanev CM näitas ka suuremat neurogeenset induktiivset toimet DPSC-dele võrreldes BMSC-CM-ga. Tõepoolest, kui DPSC-sid kasvatati neuraalsete tüvirakkude kasvu söötmes, suurenes neurogeensete markerite tase SCAP-CM lisamisega.

Vastupidi, neuronaalsete markerite ekspressioon vähenes, samas kui neurotroofse markeri ekspressioon suurenes, kui lisati BMSCs-CM. SCAPs-CM ei mõjutanud rakkude proliferatsiooni [102].

Suu limaskesta tüvirakud (OMSC-d) diferentseeriti rakkudeks, millel oli astrotsüütide sarnane morfoloogia ja mis ekspresseerisid iseloomulikke astrotsüütide markereid.

Diferentseeritud OMSC-de abil saadud CM suurendas hüpoksilistes tingimustes kultiveeritud või in vitro vesinikperoksiidiga kokku puutunud motoorsete neuronite rakkude elujõulisust [103]. Ülevaade selles lõigus esitatud uuringutest on saadaval tabelis 5.

4. Secretome rakenduse tõlkimine prekliinilistest mudelitest kliiniliseks kasutamiseks

Sekretoomi kasutamine rakuvaba ravi jaoks võib võrreldes MSC-de kasutamisega pakkuda mõningaid eeliseid.

Sekretoomi kasutamise peamisteks eelisteks tüvirakuteraapia asemel on madal immunogeensus ning sekretoomi lihtsam tootmine, käsitsemine ja säilitamine [104]. Seejärel võib see ravi ületada rakuteraapiaga seotud riskid, nagu kasvaja, antigeensus, peremeesorganismi äratõukereaktsioon ja infektsioonid.

Sekretoomi käsitsemine võib olla rakkudega võrreldes lihtsam, kuna seda saab kontsentreerida ja külmutada ning et see ei vaja vedela lämmastiku säilitamise ja rakukultuuri rajatisi, muutes ka selle ülekandmise lihtsamaks [105, 106].

Lisaks on sekretoomi tootmine ökonoomsem ja võimalik on ka masstootmine kontrollitud laboritingimustes [107]. MSC-de ellujäämisperiood pärast siirdamist ei ole siiski selge, kuna mõned andmed näivad viitavat piiratud ellujäämisele [23].

Seega võivad sekretoomi kasutamisel põhinevad ravistrateegiad olla kasulikud regeneratiivses meditsiinis, põhinedes nende sisaldusele bioaktiivsetes molekulides, sealhulgas valkudes ja mRNA-des, kuid ka mittekodeerivas RNA-s, mis võib olla kasulik vigastatud kudede parandamismehhanismide esilekutsumiseks.

Enne kliinilisteks rakendusteks tõlkimist tuleb siiski selgitada mitmeid punkte. Eelkõige on vaja paremini määratleda sekretoomi koostis, annus, sagedus ja manustamisviis.

Sellega seoses on vaja ka uute rakuvabadel toodetel põhinevate ravimite väljatöötamiseks välja töötada standardiseeritud tootmisprotokollid koos heade tootmistavadega [105].

Tõepoolest, kliinilise praktika jaoks tuleks sekretoom esitada standardiseeritud ja hõlpsasti käsitsetavas vormis. Sekretoom võib tõepoolest esineda variatsioone sõltuvalt subjektidest, rakkudest ja kudedest [30].

Sel põhjusel on sekretoomi tootmise standardimiseks vaja määratleda sööde ja toidulisandid, kultiveerimisaeg ja kultiveerimistingimused [106].

Selles kontekstis võivad sekretoomi iseloomustamisel aidata suurandmete uuringud, mis hindavad proteoomide, transkriptsioonide ja mittekodeerivate RNA profiile. Transkriptoomi, mittekodeeriva RNA ja proteoomiprofiilide analüüsimise uuringute loend on saadaval tabelis 6.

Kuid sekretoomi kohaletoimetamine peab lahendama ka sekretoomi kiire difusiooni ja eemaldamise koeparanduskohast. Lisaks tuleb sekretoomi stabiilsust ja selle kasvufaktorite ja miRNA-de stabiilsust säilitada füsioloogilistes tingimustes kogu kohaletoimetamise kestuse jooksul.

Selles kontekstis on välja töötatud ja optimeeritud erinevaid biomaterjale, et parandada MSC-de sekretoomi kohaletoimetamise efektiivsust, mille eelisteks on pikem vabanemisaeg, kaitse lagunemise eest ja suurem terapeutiline võime [108].

Teine võimalus preparaatide pikaajalise stabiilsuse parandamiseks on külmkuivatusprotsess, mida kasutatakse erinevate bioloogiliste toodete puhul [109,110].

5. Järeldused

Hambaravi MSC-del, arvestades nende päritolu närviharjast, on näidatud silmapaistev neuroregeneratiivne potentsiaal. Hambaravi MSC-st tuletatud sekretoomil on ka samad tugevdatud neuroprotektiivsed ja neuroregeneratiivsed omadused.

Nii CM kui ka EV-d sisaldavad neurotrofiine ja neuroprotektiivse toimega molekule isegi kõrgemal tasemel kui teiste MSC-dega. Selles ülevaates hinnatud uuringud tõid esile, et nii CM kui ka EV stimuleerisid neuriitide väljakasvu ja näitasid neuroprotektiivset toimet neuroloogiliste haiguste ja neuronaalsete kahjustuste prekliinilistes mudelites.

Eelkõige uuriti enim DPSC-de ja SHED-ide sekretoome, kuid erinevad uuringud tõstsid esile ka PDLSC ja GMSC sekretoomide neuroprotektiivset toimet.

Huvitaval kombel viitasid mõned uuringud ka hambaravi MSC-dest saadud sekretoomi paremusele võrreldes teiste MSC-allikatega, nagu BMSC-d ja AMSC-d, neuroprotektsiooniks.

Kokkuvõtteks võib öelda, et hambaravi MSC-dest tuletatud sekretoom tundub paljutõotav selle kasutamiseks neurodegeneratiivses valdkonnas ja võib olla kasulik uute neuroprotektiivsete ravimeetodite väljatöötamisel.

Autori kaastööd: Conceptualization, EM; kirjalikult-originaalkavandi ettevalmistamine, AG; kirjutamine-retsensioon ja toimetamine, EM Kõik autorid on käsikirja avaldatud versiooni läbi lugenud ja sellega nõustunud.

Rahastamine: seda uuringut toetas Itaalia tervishoiuministeerium Current Research Funds 2021.

Institutsioonilise läbivaatamise nõukogu avaldus: Ei kohaldata.

Teavitatud nõusoleku avaldus: Ei kohaldata.

Huvide konflikt: autorid ei deklareeri huvide konflikti. Rahastajal ei olnud uuringu kavandamisel mingit rolli; andmete kogumisel, analüüsimisel või tõlgendamisel; käsikirja kirjutamises või tulemuste avaldamise otsuses.

Viited

1. Vasanthan, J.; Gurusamy, N.; Rajasingh, S.; Sigamani, V.; Kirankumar, S.; Thomas, EL; Rajasingh, J. Inimese mesenhümaalsete tüvirakkude roll regeneratiivses teraapias. Cells 2020, 10, 54. [CrossRef] [PubMed]

2. Friedenstein, AJ; Petrakova, KV; Kurolesova, AI; Frolova, GP Luuüdi heterotoop. Osteogeensete ja hematopoeetiliste kudede prekursorrakkude analüüs. Siirdamine 1968, 6, 230–247. [CrossRef] [PubMed]

3. Friedenstein, AJ; Chailakhjan, RK; Lalykina, KS Fibroblastide kolooniate areng merisea luuüdi ja põrna rakkude ühekihilistes kultuurides. Rakukoe kinet. 1970, 3, 393–403. [CrossRef]

4. Caplan, AI Mesenhümaalsed tüvirakud. J. Orthop. Res. Väljas. 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.; Prockop, D.; Horwitz, E. Miinimumkriteeriumid multipotentsete mesenhümaalsete stroomarakkude määratlemiseks. Rahvusvahelise rakuteraapia ühingu seisukoht. Tsütoteraapia 2006, 8, 315–317. [CrossRef]

6. Gronthos, S.; Mankani, M.; Brahim, J.; Robey, PG; Shi, S. Inimese sünnijärgsed hambapulpi tüvirakud (DPSC-d) in vitro ja in vivo. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000, 97, 13625–13630. [CrossRef] [PubMed]

7. Li, B.; Ouchi, T.; Cao, Y.; Zhao, Z.; Men, Y. Hambaravist pärinevad mesenhümaalsed tüvirakud: tehnika tase. Esiosa. Cell Dev. Biol. 2021,9, 654559. [CrossRef]

8. Egusa, H.; Sonoyama, W.; Nishimura, M.; Atsuta, I.; Akiyama, K. Tüvirakud hambaravis – I osa: Tüvirakkude allikad. J. Prosthodont.Res. 2012, 56, 151–165. [CrossRef] [PubMed]

9. Gan, L.; Liu, Y.; Cui, D.; Pan, Y.; Zheng, L.; Wan, M. Hambakoest pärinevad inimese mesenhümaalsed tüvirakud ja nende potentsiaalne terapeutiline rakendus. Stem Cells Int. 2020, 2020, 8864572. [CrossRef]

10. Yin, JY; Luo, XH; Feng, WQ; Miao, SH; Ning, TT; Lei, Q.; Jiang, T.; Ma, DD Hambaravist pärinevate tüvirakkude multidiferentseerumispotentsiaal. World J. Stem Cells 2021, 13, 342–365. [CrossRef]

11. Mayo, V.; Sawatari, Y.; Huang, CY; Garcia-Godoy, F. Neuraalharjast saadud hambatüvirakud – kus me oleme ja kuhu läheme. 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. Hambapulbi tüvirakkudel põhinevate neuroregeneratsiooniteraapiate edusammud ja väljavaated. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 3546.[CrossRef]

For more information:1950477648nn@gamil.com