Секретом зубных мезенхимальных стволовых клеток: интригующий подход к нейропротекции и нейрорегенерации. Часть 1

Аннотация: Мезенхимальные стволовые клетки (МСК) известны своим благотворным действием и регенеративным потенциалом. В частности, МСК дентального происхождения имеют преимущество более легкой доступности и неинвазивного метода изоляции. Более того, благодаря своему происхождению из нервного гребня, зубные МСК, по-видимому, обладают более выраженным нейрорегенеративным потенциалом.

В последние годы мезенхимальные стволовые клетки все чаще используются в медицинской сфере. Считается, что мезенхимальные стволовые клетки не только обладают потенциалом для регенеративной медицины, но и улучшают память. Это открытие заставило ученых с нетерпением ждать новых методов лечения потери памяти и когнитивных нарушений.

Мезенхимальные стволовые клетки — это клетки, которые могут воспроизводить себя и дифференцироваться во множество различных типов клеток. Они обнаружены в различных тканях взрослых, включая ткани головного мозга. Ученые обнаружили, что количество и функции мезенхимальных стволовых клеток в мозгу пожилых людей значительно снижаются, что связано с когнитивными нарушениями и повреждениями головного мозга.

Исследования показали, что за счет увеличения количества мезенхимальных стволовых клеток у пожилых людей можно значительно улучшить их когнитивные способности и память. Это открытие заставило людей мечтать об использовании мезенхимальных стволовых клеток для лечения болезни Альцгеймера и других когнитивных расстройств, что было бы тщательным лечением, а не просто использованием лекарств для контроля симптомов.

Кроме того, ученые также изучили взаимодействие между мезенхимальными стволовыми клетками и нейронами. Эксперименты показали, что мезенхимальные стволовые клетки могут способствовать росту и соединению нейронов, а также поддерживать их здоровье. Эти исследования показывают, что мезенхимальные стволовые клетки могут не только самообновляться и дифференцироваться в различные типы клеток, но также связываться с окружающими клетками и поддерживать их рост и функционирование.

В целом мезенхимальные стволовые клетки являются перспективным направлением исследований, и развитие этого направления значительно улучшит качество жизни пожилых людей. Видно, что нам необходимо улучшить память, а Цистанхе может значительно улучшить память, поскольку он также может регулировать баланс нейротрансмиттеров, например, повышая уровень ацетилхолина и факторов роста, которые очень важны для памяти и обучения. Кроме того, цистанхе также может улучшить кровоток и способствовать доставке кислорода, что может гарантировать, что мозг получает достаточное питание и энергию, тем самым повышая жизнеспособность и выносливость мозга.

Нажмите «Знайте добавки для улучшения памяти»

Действительно, в базальных условиях они также экспрессируют нейрональные маркеры. Однако сейчас хорошо известно, что благотворное действие МСК зависит, по крайней мере частично, от их секретома, то есть всех биоактивных молекул, высвобождаемых в кондиционированной среде (КМ) или внеклеточных везикулах (ВВ).

В этом обзоре мы фокусируемся на применении секретомера, полученного из зубных МСК, для нейрорегенерации и нейропротекции. Секретомы различных дентальных МСК были протестированы на предмет их воздействия на нейрорегенеративные цели, а наиболее изученными являются секретомы стволовых клеток пульпы зуба и стволовых клеток расслаившихся временных зубов человека.

И CM, и EV, полученные из зубных MSC, показали, что они могут способствовать росту нейритов и оказывать нейропротекторное действие. Интересно, что секретом МСК, полученный из зубов, показал более сильные нейрорегенеративные и нейропротекторные эффекты по сравнению с секретомом, полученным из других источников МСК. По этим причинам секретом, полученный из МСК зубов, может представлять собой многообещающий подход для нейропротекторного лечения.

Ключевые слова: дентальные мезенхимальные стволовые клетки; секретом; кондиционированная среда; внеклеточные везикулы; экзосомы; нейрорегенерация; нейропротекция; нейрональная дифференцировка.

1. Введение
Мезенхимальные стволовые клетки (МСК) представляют собой мультипотентные клетки с большим потенциалом для регенеративной медицины [1]. МСК были впервые выделены в костном мозге Friedenstein et al. [2,3].

Однако термин МСК был придуман позже Капланом, что указывает на их мультипотентную дифференцировочную способность, приводящую к образованию мезодермальной линии [4]. В 2006 году Доминичи и др. установили критерии классификации МСК, к которым относятся способность к пластической адгезии в стандартных условиях культивирования, экспрессия CD105, CD73 и CD90, отсутствие CD45, CD34, CD14 или CD11b, CD79альфа или CD19 и поверхностных молекул HLA-DR, а также потенциал дифференцировки в сторону остеобласты, адипоциты и хондробласты in vitro [5].

С момента первого открытия МСК выделяли из различных тканей. Что касается зубных тканей, в 2000 г. Gronthos et al. впервые выделили популяцию МСК из клеток пульпы зуба, обладающую свойствами, сходными с МСК костного мозга (КМСК) [6].

С тех пор было обнаружено, что различные клетки, полученные из зубов, обладают свойствами стволовых клеток и были названы в соответствии с тканью их происхождения, включая стволовые клетки пульпы зуба (DPSC), стволовые клетки отслоившихся временных зубов человека (SHED), стволовые клетки периодонтальной связки (PDLSC). , стволовые клетки зубного фолликула (DFSC), стволовые клетки апикального сосочка (SCAP) и десневые МСК (GMSC) [7].

Стоматологические МСК имеют преимущества, заключающиеся в том, что они легко доступны с помощью минимально инвазивных процедур [8], расширяются с относительной геномной стабильностью в течение длительного периода и проявляют иммуномодулирующие свойства [9]. Более того, они также способны дифференцироваться в сторону мезодермальной линии, но они также демонстрируют способность дифференцироваться в эктодермальную и энтодермальную линии [10].

МСК зубов имеют происхождение из нервного гребня и по этой причине демонстрируют более сильные нейрогенные способности по сравнению с другими МСК [11]. Благодаря своему происхождению, зубные МСК экспрессируют некоторые нейральные предшественники и маркеры зрелых клеток, даже если они не подвергаются воздействию тонеральной индукционной среды и в стандартных условиях культивирования, такие как нестин, -3 тубулин, рецепторы нейротрофинов и нейрофиламенты [12,13].

Кроме того, зубные МСК демонстрируют больший потенциал дифференцировки в отношении нейрогенеза по сравнению с другими типами МСК [14,15].

Таким образом, дентальные МСК благодаря своему дифференцировочному потенциалу и паракринным эффектам могут представлять собой хороший источник МСК для лечения нейродегенеративных заболеваний и нейронной регенерации [16–20].

Полезные свойства МСК часто связаны с их дифференцировочным потенциалом. Действительно, МСК, дифференцирующиеся в сторону нейрональных клеток, могут замещать дегенеративные клетки.

Однако в настоящее время общепризнано, что регенеративные и защитные эффекты МСК также опосредуются их секретомом. В этом обзоре мы сосредоточиваем внимание на секретоме, полученном с помощью МСК зубов, демонстрируя его потенциал для нейропротекции и нейрорегенерации на доклинических моделях.

2. Секретом МСК

Секретом МСК включает различные биоактивные молекулы, такие как липиды, белки, нуклеиновые кислоты, хемокины, цитокины, факторы роста и гормоны, высвобождаемые в их кондиционированную среду (КМ) или внеклеточные везикулы (ВВ) [21].

Применение секретома для бесклеточной терапии кажется многообещающим и имеет то преимущество, что не имеет этических ограничений, связанных с использованием стволовых клеток, и демонстрирует низкую иммуногенность [22].

Кроме того, некоторые сообщения указывают на лишь ограниченную выживаемость МСК после трансплантации [23]. ЭВ также могут играть центральную роль в бесклеточной терапии. ЭВ представляют собой связанные с мембраной двухслойные липидные частицы, секретируемые разными типами клеток и несущие груз биологических молекул из родительских клеток.

Они являются важными медиаторами биологической информации при передаче сигналов межклеточных клеток от родительской клетки к клетке-реципиенту. ЭВ классифицируются как микровезикулы (МВ), экзосомы (ЭКСО) и апоптотические тельца в зависимости от их размера, а также других особенностей, таких как биогенез и пути высвобождения [24,25].

MV производятся путем прямого отпочкования от плазматической мембраны клетки. Напротив, EXO меньше по размеру и возникают в результате отпочкования внутрь ограничивающей мембраны ранних эндосом, которые в ходе этого процесса созревают в мультивезикулярные тельца.

После слияния с плазматической мембраной мультивезикулярные тельца высвобождают EXO во внеклеточную среду [24,26].

ЭВ, благодаря своим поверхностным молекулам, могут нацеливаться на клетки-реципиенты. После прикрепления к клетке-мишени ЭВ могут способствовать передаче сигналов посредством взаимодействий рецептор-лиганд или могут интернализоваться посредством эндоцитоза, фагоцитоза или сливаться с мембраной клетки-мишени и высвобождать свое содержимое в цитоплазму [27,28].

ЭВ, выделяемые МСК, содержат белки, липиды, мРНК, микроРНК (миРНК) и цитокины. Эти везикулы высвобождают свое содержимое в клетки-мишени, модулируя их активность и потенциально индуцируя восстановительные процессы [29].

Секретом стоматологических МСК

Интересно, что на профиль секретома могут влиять различные источники МСК [30]. По этой причине МСК зубов могут иметь различия в составе секретома по сравнению с другими МСК.

Анализ секретома SCAP выявил в общей сложности 2046 белков, включая хемокины, ангиогенные, иммуномодулирующие, антиапоптотические и нейропротекторные факторы, помимо белков внеклеточного матрикса (ECM). Интересно, что уровни 151 белка отличались как минимум в два раза по сравнению с BMSC.

Действительно, SCAP показали повышенные уровни белков, участвующих в метаболических процессах, транскрипции, хемокинах и нейротрофинах, в то время как они продемонстрировали снижение белков, связанных с биологической адгезией, процессами развития, иммунной функцией, белками ECM и проангиогенными факторами [31].

Секретом DPSC содержит различные цитокины, хемокины и факторы роста, включая фактор роста эндотелия сосудов (VEGF)-A и фоллистатин (FST), которые являются наиболее известными [32].

Другое исследование показало, что DPSC, мобилизованные гранулоцитарным колониестимулирующим фактором (G-CSF), экспрессируют более высокие уровни ангиогенных и нейротрофических факторов, включая гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF), матриксную металлопротеиназу (MMP) 3, VEGF и фактор роста нервов (NGF) по сравнению с BMSC и MSC жировой ткани (AMSC).

В частности, DPSCs-CM индуцировали больший рост нейритов в клетках нейробластомы человека TGW. Трофическое влияние ДПСК на миграцию и апоптоз было выше, чем у СККМ и АМСК [33].

Уровни экспрессии цитокинов в DPSCs также сравнивали с развивающимися апикальными комплексными клетками (DACC). Всего было идентифицировано 25 цитокинов, из которых 22 более сильно экспрессировались в ДПСК-КМ. В частности, цитокины, связанные с дифференцировкой одонтобластов, а также нейротрофин (NT)-3 и NT-4 были более сильно экспрессированы в DPSCs-CM [34].

Белковый состав PDLSC-CM также анализировали методом жидкостной хроматографии-тандемной масс-спектрометрии (ЖХ/МС/МС), который выявил в общей сложности 99 белков, включая матриксные белки, ферменты, факторы роста, цитокины и ангиогенные факторы [35].

ЖХ-МС/МС также подтвердила наличие остеогенных белков в секретоме МСК зубов [36]. Сравнительное профилирование секретома показало наличие фактора роста фибробластов (FGF)-2, интерлейкина (IL)-10, тромбоцитов. -фактор роста (PDGF), фактор стромального происхождения (SDF)-1, ангиопоэтин (Ang)-1, трансформирующий фактор роста (TGF)- 3, фактор роста гепатоцитов (HGF), интерферон (IFN)-, VEGF и IL-6 в CM из SHED, BMSC и MSC, полученных из Wharton's-Jelly (WJMSC).

PDGF-A, IL-10, FGF-2 и SDF-1 были одинаковыми во всех образцах, TGF- 3 и Ang-1 были выше в BMSC, тогда как HGF и INF- показали увеличение SHED. VEGF был увеличен в WJMSCs [37].

Также были оценены различия в секреторных факторах PDLSC постоянных и молочных зубов человека. Белки, участвующие в росте клеток, клеточной коммуникации и передаче сигналов, чаще обнаруживались в PDLSC-CM постоянных зубов вместе с более высокими уровнями NT-3 и NT-4 и цитокинов, связанных с ангиогенезом, таких как эпидермальный рост. фактор (EGF) и инсулиноподобный фактор роста (IGF)-1.

Напротив, CM, полученные из PDLSC молочных зубов, содержали в основном белки, участвующие в регуляции клеточного цикла, а также уровни цитокинов, участвующих в иммунном ответе, деградации тканей и каталитической активности, включая MMP1, субъединицу протеасомы, альфа-тип, 1 (PSMA1) и куллин 7 (CUL7) в этих клетках был выше [38].

Клетки боковой популяции CD31- пульпы (SP) экспрессировали самые высокие уровни ангиогенных и нейротрофических факторов по сравнению с клетками, выделенными из костного мозга и жировой ткани.

CM из клеток CD31-SP пульпы продемонстрировали антиапоптотические способности и способность к росту нейритов [39]. EXO, полученные из DPSC, показали более сильную иммуномодулирующую способность по сравнению с EXO BMSC.

В частности, EXO DPSC ингибировали дифференцировку Т-клеток CD4+ в клетки Thelper 17 и снижали секрецию провоспалительных цитокинов IL-17 и фактора некроза опухоли (TNF)-, одновременно способствуя поляризации CD{{5 }} Т-клетки в Т-рег и увеличение высвобождения противовоспалительных факторов IL-10 и TGF- [40]. Также были изучены транскрипты, присутствующие в ЭВ.

ЭВ GMSC содержали транскриптс, кодирующий несколько факторов роста, таких как TGF-, FGF и VEGF, а также лиганды семейства нейротрофических факторов глиального происхождения (GDNF) и нейротрофины, такие как NGF, нейротрофический фактор головного мозга (BDNF), NT{ {4}} и NT-4 участвуют в развитии нейронов. Также присутствовали некоторые IL и члены семейства Wnt [41].

ЭВ также содержат некодирующую РНК. EV PDLSC выявили наличие различных классов некодирующих РНК, включая антисмысловые РНК и длинные некодирующие РНК (днРНК), а также пять микроРНК, а именно MIR24-2, MIR142, MIR335, MIR490 и MIR296.

Эти гены-мишени микроРНК относятся к классу онтологии генов «Передача сигнала белка Ras» и «Организация цитоскелета актин/микротрубочки» [42].

Всего из SCAP-EXO и BMSC-EXO было идентифицировано 593 и 920 известных PIWI-взаимодействующих РНК (piRNA) соответственно, и 21 piRNA экспрессировались дифференциально.

Гены-мишени дифференциально экспрессируемых piRNA в основном участвуют в биологической регуляции, клеточных процессах, метаболических процессах, связывании и каталитической активности.

В частности, гены-мишени повышенно регулируемых piRNA в SCAP-EXO были обогащены сигнальным путем митоген-активируемой протеинкиназы (MAPK), сигнальным путем Ras и сигнальным путем цитратного цикла.

Напротив, гены-мишени пониженной экспрессии piRNA в SCAP-EXO были обогащены сигнальным путем p53 и сигнальным путем вирусной инфекции Эпштейна-Барра [43].

For more information:1950477648nn@gmail.com