Секретом зубных мезенхимальных стволовых клеток: интригующий подход к нейропротекции и нейрорегенерации. Часть 4

3.3. Секретом стволовых клеток периодонтальной связки

CM, полученные из PDLSC пациентов с ремиттирующим рассеянным склерозом (RR-MS), показали противовоспалительные и антиапоптотические эффекты в мотонейронах мышей NSC-34, стимулированных средой макрофагов RAW 264.7, обработанных LPS.

Рассеянный склероз (РС) — аутоиммунное заболевание нервной системы, распространенность которого увеличивается с каждым годом. Это может вызвать повреждение функций головного и спинного мозга, например, онемение конечностей, мышечную слабость, нечеткость зрения и т. д. Однако исследования показали, что посредством активного самоконтроля и реабилитационных тренировок пациенты с рассеянным склерозом могут сохранить свои когнитивные способности и память. способности во многих областях.

Одним из наиболее распространенных страхов при диагнозе рассеянного склероза являются проблемы с когнитивными способностями и памятью. Хотя это один из рисков пациентов с рассеянным склерозом, не каждый пациент столкнется с этой проблемой в реальной жизни. Большинство пациентов с рассеянным склерозом могут поддерживать определенный уровень когнитивных способностей и способностей памяти, и существуют способы усилить их мозговые способности.

Исследование показало, что пациенты с рассеянным склерозом могут улучшить свою память с помощью регулярных умственных и когнитивных упражнений. Предоставляя пациентам с рассеянным склерозом курсы практических экспериментов, игр и упражнений на жизненные навыки, исследователи обнаружили, что эти упражнения могут эффективно улучшить память пациентов с рассеянным склерозом. Эти программы упражнений включают в себя тесты на зрительную и слуховую память, математические задачи, игры с решением головоломок, тесты на время реакции и т. д.

Кроме того, пациенты с рассеянным склерозом могут также участвовать в других формах реабилитационного обучения, таких как программа рекламной реабилитации (PRP) и терапия движением мозга. Эти занятия могут помочь пациентам уменьшить спастичность и хрупкость мышц, улучшить баланс и двигательные навыки, а также повысить независимость и комфорт в повседневной жизни. Этот реабилитационный тренинг способствует физическому и психическому исцелению с помощью различных методов, таких как биологическая обратная связь, йога, массаж и физиотерапия.

Наконец, люди с рассеянным склерозом также могут принять некоторые методы образа жизни, чтобы поддерживать здоровую функцию мозга. Это включает в себя достаточное количество сна, избежание стресса, сбалансированное питание, умеренные физические упражнения и поддержание хорошей социальной жизни. Эти меры могут помочь людям с рассеянным склерозом снять стресс и усталость, улучшить иммунитет и дополнительно защитить свое тело и разум.

Таким образом, люди с рассеянным склерозом могут улучшить функцию своего мозга и память посредством активного и непрерывного лечения и реабилитационных тренировок, а также хорошего образа жизни. Хотя жизнь с рассеянным склерозом может быть непростой задачей, предприняв правильные шаги, каждый сможет преодолеть это состояние и продолжать наслаждаться различными благами, которые может предложить жизнь. Видно, что нам нужно улучшить память, и Цистанхе может значительно улучшить память, поскольку Цистанхе также может регулировать баланс нейротрансмиттеров, например, повышая уровень ацетилхолина и факторов роста, которые очень важны для памяти и обучения. Кроме того, Cistanche Deserticola 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 «Узнай 10 способов улучшить память»

Действительно, лечение CM снижало уровни TLR4 и NF-κB, а также провоспалительных цитокинов. Напротив, уровень IL-10 увеличивался в сочетании с нейропротекторными маркерами, такими как нестин, нейрофиламент 70, NGF и GAP43. Интересно, что нейропротекторные эффекты ЭВ могут быть обусловлены содержанием в них IL-10 и TGF- [93].

Эффекты PDLSC-CM, полученных от здоровых доноров и пациентов с RR-MS, также оценивались на форбол-12-миристат-13-ацетате (PMA), дифференцированном THP-1, используемом в качестве модели микроглии, и в недифференцированные и дифференцированные клетки MO3.13, используемые в качестве моделей клеток-предшественников и олигодендроцитов соответственно, обработанных LPS Porphyromonas gingivalis.

Обработка обоими CM снижала вызванное LPS увеличение уровней TNF, IL-1 и IL-6, а также снижала TLR-4 в клетках THP-1 [94].PDLSCs- CM и очищенные EXO/MV (PDLSCs-EMV), полученные от пациентов с RR-MS и здоровых доноров, оказывали защитное действие на мышей EAE.

В частности, PDLSC-CM и PDLSC-EMV улучшали показатели заболевания, восстанавливая целостность тканей и ремиелинизацию в спинном мозге. PDLSC-CM и PDLSC-EMV оказывали противовоспалительное действие как в спинном мозге, так и в селезенке, о чем свидетельствует снижение количества провоспалительных цитокинов и индукция IL-10.

Параллельно ингибировался и апоптоз. Противовоспалительный эффект CM или EMV может быть обусловлен наличием иммуномодулирующих цитокинов IL-10 и TGF- [95].

Более того, PDLSC-CM и EMV, полученные от пациентов с RR-MS, ингибировали активацию воспаления NALP3 и снижали уровни TLR-4 и NF-κB у EAEmice. Иммуномодулирующие факторы IL-10, TGF- и SDF-1, входящие в состав CM, возможно, ответственны за иммуносупрессивную роль PDLSCs-CM и EMV при EAE [96].

Интересно, что CM, полученный из PDLSC, культивированных в условиях гипоксии, был эффективен в улучшении клинических и гистологических показателей заболевания у мышей EAE. В частности, это лечение уменьшало инфильтрацию воспалительных клеток и усиливало ремиелинизацию в спинном мозге.

В частности, гипоксическое введение CM увеличивало уровень противовоспалительного цитокина IL-37 в сочетании со снижением количества провоспалительных цитокинов. Более того, окислительный стресс и апоптоз также ингибировались, а BDNF увеличивался.

Лечение CM также могло регулировать аутофагию посредством активации пути PI3K/Akt/mTOR. Более того, при повреждении царапинами in vitro, подвергшемся воздействию мотонейронов НСК-34, гипоксический CM был способен модулировать воспаление, окислительный стресс и апоптоз.

Интересно, что гипоксический CM содержал NT-3, IL-10 и TGF-, что может объяснить его нейропротекторные эффекты [97]. Обзор исследований, представленных в этом параграфе, доступен в таблице 4.

СМ – кондиционированная среда; EAE, экспериментальный аутоиммунный энцефаломиелит; EMV, EXO/MV; EXO, экзосомы; IL, интерлейкин; MCP — белок-хемоаттрактант моноцитов; MIP, макрофагальный воспалительный белок; МВ, микровезикулы; NF-κB, ядерный фактор, усиливающий каппа-легкую цепь активированных В-клеток; NT, нейротрофин; ПМА, Форбол 12-миристат 13-ацетат; PDLSC, стволовые клетки периодонтальной связки; RR-MS, ремиттирующий рассеянный склероз; SDF-1 , фактор 1, полученный из стромальных клеток; TGF, трансформирующий фактор роста; TLR, Toll-подобный рецептор; TNF, фактор некроза опухоли; ↑, увеличение/улучшение; ↓, сокращение.

3.4. Другие МСК стоматологического происхождения

Нейропротекторные эффекты ЦМ, полученные с помощью GMSC, оценивали на механически поврежденных мышиных мотонейроноподобных НСК-34 клетках. Обработка CM уменьшала апоптоз и окислительный стресс, вызванный царапинами.

Более того, CM снижал TNF-, одновременно увеличивая уровни противовоспалительного цитокина IL-10. Интересно, что лечение CM повышало уровень BDNF и NT-3. Было показано, что CM содержит NGF, NT-3, IL-10 и TGF-, что может объяснить нейропротекторные эффекты [98].

 ЭВ из GMSC были протестированы на регенерацию периферических нервов на модели мышей с поврежденным седалищным нервом. In vivo трансплантация гелевого пенопласта, встроенного в ЭВ, полученные из GMSC, в место раздавливания вызывала функциональное восстановление и регенерацию аксонов, аналогично прямой трансплантации GMSC.

В частности, ЭВ способствовали пролиферации и миграции шванновских клеток и повышали экспрессию белков генов c-JUN, Notch1, GFAP и SOX2, связанных с дедифференцировкой или репарацией фенотипа шванновских клеток.

Также in vitro ЭВ способствовали экспрессии генов дедифференцировки/восстановления шванновских клеток [99]. Также сообщалось о положительном влиянии на пролиферацию шванновских клеток EXO из GMSC, что также способствовало росту аксонов DRG in vitro.

Кроме того, оценивалось влияние EXO GMSC в сочетании с биоразлагаемыми хитиновыми проводниками на регенерацию периферических нервов. In vivo на модели дефекта седалищного нерва у крыс хитиновый канал в сочетании с EXO увеличивал количество и диаметр нервных волокон и способствовал образованию миелина.

Параллельно улучшилась и нервная проводимость. Более того, мышечная и двигательная функции улучшились [100]. CM из SCAP, DPSC и PDLSC были протестированы для оценки их способности индуцировать рост нейритов.

С этой целью дифференцированные клетки нейробластомы SH-SY5Y инкубировали с различными CM. Было показано, что CM способен увеличивать процент клеток, продуцирующих нейриты, и общую длину отростков нейритов.

Интересно, что длина самого длинного нейрита на нейрон существенно увеличивалась только при использовании SCAPCM, а нейтрализация секретируемого BDNF ингибировала рост нейритов, что указывает на его важность в этом процессе [101].

ЦМ, высвобожденные из SCAP, также показали больший нейрогенный индуктивный эффект на DPSC по сравнению с BMSC-CM. Действительно, когда DPSC культивировали в среде для роста нейральных стволовых клеток, уровни нейрогенных маркеров увеличивались с добавлением SCAP-CM.

Напротив, при добавлении BMSCs-CM экспрессия нейрональных маркеров снижалась, а экспрессия нейротрофических маркеров увеличивалась. SCAP-CM не влиял на пролиферацию клеток [102].

Стволовые клетки слизистой оболочки полости рта (OMSC) были дифференцированы в клетки, имеющие морфологию, подобную астроцитам, и экспрессировали характерные маркеры астроцитов.

КМ, полученные с помощью дифференцированных ОМСК, повышали жизнеспособность клеток мотонейронов, культивируемых в условиях гипоксии или подвергавшихся воздействию перекиси водорода in vitro [103]. Обзор исследований, представленных в этом параграфе, представлен в табл. 5.

4. Перевод применения секретома из доклинических моделей в клиническое использование

Применение секретома для бесклеточной терапии может дать некоторые преимущества по сравнению с использованием МСК.

Основные преимущества использования секретома вместо терапии стволовыми клетками заключаются в низкой иммуногенности и простоте производства, обращения и хранения секретома [104]. Затем эта терапия может преодолеть риски, связанные с клеточной терапией, такие как онкогенность, антигенность, отторжение хозяина и инфекции.

Обращение с секретомом может быть проще по сравнению с клетками, учитывая, что его можно концентрировать и замораживать, а также что он не требует хранения жидкого азота и помещений для культивирования клеток, что также упрощает его транспортировку [105,106].

Более того, производство секретома более экономично и возможно массовое производство в контролируемых лабораторных условиях [107]. Однако период выживания МСК после трансплантации не ясен, учитывая, что некоторые данные, по-видимому, указывают на ограниченную выживаемость [23].

Таким образом, терапевтические стратегии, основанные на применении секретомов, могут быть полезны в регенеративной медицине, поскольку они содержатся в биоактивных молекулах, включая белки и мРНК, а также некодирующие РНК, которые могут быть полезны для индукции механизмов восстановления в поврежденных тканях.

Однако перед внедрением в клиническое применение необходимо прояснить несколько моментов. В частности, необходимо лучше определить состав секретома, дозировку, частоту и путь введения.

В связи с этим также необходимо разработать стандартизированные производственные протоколы с использованием передовой производственной практики для разработки новых фармацевтических препаратов на основе бесклеточных продуктов [105].

Действительно, для применения в клинической практике секретом должен быть представлен в стандартизированной и простой в использовании формуле. Секретом действительно может иметь вариации в зависимости от субъекта, клеток и тканей происхождения [30].

По этой причине для стандартизации производства секретома необходимо определить культуральную среду и добавки, продолжительность культивирования и условия культивирования [106].

В этом контексте исследования больших данных, которые оценивают профили протеома, транскриптома и некодирующей РНК, могут помочь в характеристике секретома. Список исследований, анализирующих профилирование транскриптома, некодирующей РНК и протеома, представлен в таблице 6.

Однако доставка секретома также должна решать проблему быстрой диффузии и выведения секретома из места восстановления ткани. Более того, стабильность секретома, а также стабильность его факторов роста и микроРНК необходимо поддерживать в физиологических условиях на протяжении всего периода доставки.

В этом контексте были разработаны и оптимизированы различные биоматериалы для повышения эффективности доставки секретома МСК с преимуществами увеличенной продолжительности высвобождения, защиты от деградации и повышенной терапевтической способности [108].

Другим вариантом повышения долгосрочной стабильности составов является процесс сублимационной сушки, который используется для различных биологических продуктов [109,110].

5. Выводы

Было показано, что зубные МСК, учитывая их происхождение из нервного гребня, обладают выраженным нейрорегенеративным потенциалом. Секретом, полученный из МСК зубов, также демонстрирует такие же повышенные нейропротекторные и нейрорегенеративные свойства.

И КМ, и ЭВ содержат нейротрофины и молекулы с нейропротекторным действием, даже на более высоких уровнях по сравнению с другими МСК. Исследования, оцененные в этом обзоре, показали, что как CM, так и EV стимулируют рост нейритов и демонстрируют нейропротекторное действие на доклинических моделях неврологических заболеваний и повреждений нейронов.

В частности, наиболее изученными были секретомы DPSC и SHED, но в различных исследованиях также были отмечены нейропротекторные эффекты секретомов PDLSC и GMSC.

Интересно, что некоторые исследования также показали превосходство секретома, полученного из зубных МСК, по сравнению с другими источниками МСК, такими как BMSC и AMSC, в отношении нейропротекции.

В заключение, секретом, полученный из зубных МСК, кажется многообещающим для применения в нейродегенеративной области и может быть полезен при разработке новых нейропротекторных методов лечения.

Вклад автора: Концептуализация, EM; письменно-оригинальная подготовка черновика, АГ; написание-рецензирование и редактирование Е.М. Все авторы прочитали и согласились с опубликованным вариантом рукописи.

Финансирование: Исследование было поддержано Current Research Funds 2021 Министерства здравоохранения Италии.

Заявление Институционального наблюдательного совета: Неприменимо.

Заявление об информированном согласии: Не применимо.

Конфликты интересов: Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Спонсор не играл никакой роли в разработке исследования; при сборе, анализе или интерпретации данных; в написании рукописи или в решении опубликовать результаты.

Ссылки

1. Васантан Дж.; Гурусами, Н.; Раджасингх, С.; Сигамани, В.; Киранкумар, С.; Томас, Эл.; Раджасингх, Дж. Роль мезенхимальных стволовых клеток человека в регенеративной терапии. Клетки 2020, 10, 54. [CrossRef] [PubMed]

2. Фриденштейн, А.Дж.; Петракова, К.В.; Куролесова А.И.; Фролова Г.П. Гетеротопия костного мозга. Анализ клеток-предшественников костно-стеогенной и кроветворной тканей. Трансплантация 1968, 6, 230–247. [Перекрестная ссылка] [PubMed]

3. Фриденштейн, А.Дж.; Чайлахжан, РК; Лалыкина К.С. Развитие колоний фибробластов в монослойных культурах клеток костного мозга и селезенки морской свинки. Кинетик клеточной ткани. 1970, 3, 393–403. [Перекрестная ссылка]

4. Каплан А.И. Мезенхимальные стволовые клетки. Дж. Ортоп. Рез. Выключенный. Опубл. Ортоп. Рез. Соц. 1991, 9, 641–650. [Перекрестная ссылка]

5. Доминичи, М.; Ле Блан, К.; Мюллер, И.; Слапер-Кортенбах, И.; Марини, Ф.; Краузе, Д.; Динс, Р.; Китинг, А.; Прокоп, Д.; Хорвиц, Э. Минимальные критерии для определения мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток. Заявление Международного общества клеточной терапии. Цитотерапия 2006, 8, 315–317. [Перекрестная ссылка]

6. Гронтос, С.; Манкани, М.; Брахим, Дж.; Роби, PG; Ши, С. Постнатальные стволовые клетки пульпы зуба человека (ДПСК) in vitro и in vivo. Proc. Натл. акад. наук. США 2000, 97, 13625–13630. [Перекрестная ссылка] [PubMed]

7. Ли, Б.; Оучи, Т.; Цао, Ю.; Чжао, З.; Мен, Ю. Мезенхимальные стволовые клетки, полученные из зубов: современное состояние. Передний. Сотовое развитие. Биол. 2021,9, 654559. [CrossRef]

8. Эгуса, Х.; Сонояма, В.; Нисимура, М.; Ацута, И.; Акияма, К. Стволовые клетки в стоматологии. Часть I: Источники стволовых клеток. J. Prosthodont.Res. 2012, 56, 151–165. [Перекрестная ссылка] [PubMed]

9. Ган, Л.; Лю, Ю.; Кюи, Д.; Пан, Ю.; Чжэн, Л.; Ван, М. Мезенхимальные стволовые клетки человека, полученные из зубной ткани, и их потенциал в терапевтическом применении. Стволовые клетки Int. 2020, 2020, 8864572. [CrossRef]

10. Инь, JY; Луо, XH; Фэн, WQ; Мяо, Ш.; Нин, ТТ; Лей, К.; Цзян, Т.; Ма, Д.Д. Потенциал мультидифференцировки стволовых клеток дентального происхождения. World J. Стволовые клетки 2021, 13, 342–365. [Перекрестная ссылка]

11. Мэйо, В.; Саватари, Ю.; Хуанг, Китай; Гарсиа-Годой, Ф. Зубные стволовые клетки, полученные из нервного гребня – где мы находимся и куда идем. Дж. Дент. 2014, 42, 1043–1051. [Перекрестная ссылка]

12. Лузуриага, Дж.; Поло, Ю.; Пастор-Алонсо, О.; Пардо-Родригес, Б.; Ларранага, А.; Унда, Ф.; Сарасуа-младший; Пинеда, младший; Ибарретче, Г. Достижения и перспективы нейрорегенерационной терапии на основе стволовых клеток пульпы зуба. Межд. Дж. Мол. наук. 2021, 22, 3546.[CrossRef]

For more information:1950477648nn@gamil.com