Sekretom zobnih mezenhimskih matičnih celic: zanimiv pristop za nevroprotekcijo in nevroregeneracijo 3. del

Zgodnje predsimptomatsko dajanje DPSC-CM je izboljšalo inervacijo nevromuskularnega stika v primerjavi z mišmi SOD1G93A, zdravljenimi z nosilcem.

Živčnomišični in spomin sta tesno povezana. Naš živčni sistem in mišični sistem sta soodvisna in skupaj opravljata različne dejavnosti našega telesa. In to sodelovanje je zelo pomembno tudi za naš spomin.

Prvič, naš živčni sistem je odgovoren za prenos informacij in nadzor gibanja različnih delov telesa. Ko se naučimo nekaj novega, bodo naši možgani proizvedli nove nevrotransmiterje in sinapse, ki nam lahko pomagajo, da si bolje zapomnimo novo znanje.

Drugič, naš mišični sistem je prav tako tesno povezan z našim spominom. Študije so pokazale, da naš mišični spomin lahko vpliva na naš možganski spomin, torej s treningom mišic lahko izboljšamo svoj spomin.

Natančneje, ko treniramo mišice, bodo naše mišice oblikovale mišični spomin. Ta mišični spomin nam lahko pomaga bolje nadzorovati svoje mišice in naredi naše gibe bolj natančne in usklajene. Hkrati lahko ta mišični spomin izboljša tudi naš možganski spomin, saj bodo naši možgani beležili naše mišične gibe in občutke.

Zato lahko s treningom mišic izboljšamo svoj spomin. Ukvarjamo se lahko na primer z vadbo ravnotežja, plesom, igranjem namiznega tenisa in drugimi športi, ki nam lahko pomagajo razgibati mišice, izboljšati koordinacijo in reakcijske sposobnosti ter tako izboljšati mišični spomin in možganski spomin.

Če povzamemo, je razmerje med nevromišičnim in spominom zelo tesno. Za izboljšanje spomina moramo vzdrževati dobro zdravje in pravilno trenirati mišice. Obenem moramo biti pozorni tudi na prehrano, počitek in duševno zdravje ter ohranjati dobre življenjske navade za celovito izboljšanje fizičnega in možganskega zdravja. Vidi se, da moramo izboljšati spomin. Cistanche lahko znatno izboljša spomin, ker ima Cistanche antioksidativne, protivnetne in anti-aging učinke, kar lahko pomaga zmanjšati oksidacijo in vnetne reakcije v možganih ter tako ščiti zdravje živčnega sistema. Poleg tega lahko Cistanche spodbuja tudi rast in popravilo živčnih celic ter tako izboljša povezljivost in delovanje nevronskih mrež. Ti učinki lahko pomagajo izboljšati spomin, sposobnost učenja in hitrost razmišljanja ter lahko tudi preprečijo pojav kognitivnih motenj in nevrodegenerativnih bolezni.

Kliknite spoznajte načine za izboljšanje delovanja možganov

Dajanje v poznih predsimptomatskih fazah ni samo povečalo ohranitve živčnomišičnega stika, ampak tudi preživetje motoričnih nevronov v ventralnem rogu hrbtenjače.

Vendar sta astroglioza in mikrogliareaktivnost ostali nespremenjeni. Zanimivo je, da je vsakodnevno zdravljenje z DPSC-CM zaradi simptomov povečalo preživetje po pojavu in celotno življenjsko dobo [69].

Dajanje DPSC-EXO v mišjem modelu prehodne poškodbe srednje možganske arterije (tMCAO) je zmanjšalo možganski edem, možganski infarkt in nevrološko okvaro. DPSC-EXO so zavirali ishemijo/reperfuzijo (I/R) posredovano izražanje Toll podobnega receptorja (TLR) 4, MyD88 in ojačevalca lahke verige kapa jedrskega faktorja aktiviranih celic B (NF-κB).

DPSC-EXO so prav tako zmanjšali ekspresijo beljakovin provnetnih citokinov IL-6, IL-1 in TNF- ter citoplazmatsko translokacijo boxproteina visoke mobilnosti (HMGB) 1 in vivo, pa tudi in vitro pri OGD/ reperfuzijske (OGD/R) celice BV2.

Tako so rezultati pokazali, da lahko DPSC-EXO izvajajo nevroprotekcijo pred cerebralnim I/R-induciranim nevrovnetjem preko inhibicije signalne poti HMGB1/TLR4/MyD88/NFκB [70].

DPSC-CM je izboljšal vazokonstrikcijo, ki jo je povzročila anevrizmalna subarahnoidna krvavitev (aSAH), in izboljšal oksigenacijo v poškodovanih možganih. Uporaba DPSC-CM je izboljšala tudi kognitivne in motorične okvare.

Dajanje DPSC-CM je zmanjšalo nevroinflamacijo, kar je razvidno iz zmanjšanja števila Iba1-pozitivnih celic. Glavna sestavina DPSC-CM je bil IGF-1.

S protitelesi posredovana nevtralizacija IGF-1je zmerno poslabšala rešilni učinek DPSC-CM na mikrocirkulacijo, Iba1-pozitivne celice v poškodovanem predelu možganov in kognitivne/motorične okvare [71].

Dajanje DPSC-CM je izboljšalo hitrost prevodnosti ishiadičnega motoričnega/senzoričnega živca, pretok krvi v ishiadičnem živcu in gostoto intraepidermalnih živčnih vlaken v stopalih diabetičnih podgan, ki jih povzroča streptozotocin.

Poleg tega se je povečala kapilarna gostota skeletnih mišic, medtem ko so se vnetne reakcije v ishiadičnih živcih diabetičnih podgan zmanjšale [72]. Kanada idr. potrdili pozitivne učinke CM na hitrost prevodnosti ishiadičnega živca in pretok krvi v ishiadičnem živcu.

Poleg tega je zdravljenje povečalo tudi velikost mišičnih snopov, vaskularno gostoto v skeletnih mišicah in gostoto intraepidermalnih živčnih vlaken pri diabetičnih podganah.

Vendar pa ni bilo ugotovljenih razlik med rezultati za DPSC in DPSC-CM. Ti rezultati kažejo, da je bila učinkovitost dajanja DPSC in DPSC-CM verjetno posledica sekretoma.

Zlasti je DPSC-CM vseboval angiogene dejavnike, kot je VEGF-C, nevrotrofične dejavnike, kot je BDNF, in imunomodulatorne dejavnike, vključno z IL-1, IL-4 in TLR4 [73]. Pregled predstavljenih študij v tem odstavku je na voljo v tabeli 2.

A, amiloid; aSAH, anevrizmalna subarahnoidna krvavitev; AMSC, MSC iz maščobnega tkiva; BDNF, možganski nevrotrofični faktor; BMP, kostni morfogenetski protein; BMSC, MSC kostnega mozga; CM, kondicionirani medij; DFSC, matične celice zobnega mešička; DPSC, matične celice zobne pulpe; EXO, eksosomi; FGF, rastni faktor fibroblastov; GDNF, nevrotrofični faktor, pridobljen iz glialnih celic; GFAP, glialni fibrilarni kisli protein; G-CSF, granulocitekolonijo stimulirajoči faktor; HGF, faktor rasti hepatocitov; IFN, interferon; IGF, insulinu podoben rastni faktor; IGFBP, inzulinu podoben rastni faktor vezavni protein; IL, interlevkin; MCP, monocitni kemoatraktivni protein; MSC, mezenhimske matične celice; NGF, živčni rastni faktor; NT, nevrotrofin; OGD/R, pomanjkanje kisika in glukoze – reperfuzija; OPG, osteoprotegerin; PDGF, trombocitni rastni faktor; ROS, reaktivne kisikove spojine; SCAP, matične celice iz apikalne papile; SHED, matične celice iz človeških odluščenih mlečnih zob; TGF, transformirajoči rastni faktor; TIMP, tkivni zaviralec metaloproteinaze; TLR, Toll like receptor; tMCAO, prehodna okluzija srednjemožganske arterije; VEGF, vaskularni endotelijski rastni faktor; ↑, povečanje/izboljšave; ↓, zmanjšanje.

3.2. Izvorne celice iz človeških izločkov mlečnih zob

Poročali so, da sekretom SHED modulira aktivnost mikroglialnih celic. EV, pridobljeni iz SHED, so zavirali z lipopolisaharidom (LPS) inducirano aktivacijo signalne poti NF-κB v človeških mikroglijskih celicah.

Poleg tega so EV povzročili regulacijo fagocitne aktivnosti v nepolariziranih celicah, rahlo zmanjšanje M1 polariziranih celic in zmerno povečanje M2 polariziranih celic. EV so povzročili takojšnje in trajno povečanje glikolitične aktivnosti v polariziranih celicah M0, M1 in M2. Zanimivo je, da so EV delovali v obratni odvisnosti od odmerka [74].

EV so povzročili tudi hitro povečanje intracelularnega sproščanja Ca2+ in ATP v celicah mikroglije. EV so prav tako lahko spodbujali gibljivost mikroglije prek mehanizmov, odvisnih od receptorja P2X4/kroglice mlečne maščobe-epidermalni rastni faktor-faktor VIII (MFG-E8) [75].

Različne študije poročajo o koristnih učinkih SHED CM tako v in vitro kot in vivo modelih Parkinsonove bolezni (PD). Fujii et al. dokazano, da so bile celice, podobne dopaminergičnim nevronom, inducirane s SHED, sposobne izvajati terapevtske koristi v 6-hidroksi-dopamin(6-OHDA)-induciranem modelu Parkinsonove podgane, izboljšanje nevroloških izpadov in povečanje ravni dopamina (DA) bolj učinkoviteje kot nediferencirani SHED.

Vendar pa lahko parakrini učinki prispevajo k nevroprotekciji pred 6-OHDA-inducirano nevrodegeneracijo. Pravzaprav je CM, pridobljen iz diferenciranih SHED, lahko zaščitil primarne nevrone pred 6-OHDA toksičnostjo in pospešenim izraščanjem nevritov in vitro [76].

Različni odmerki SHED-CM so bili testirani v modelu PD. Odmerek 10 µg/mL SHED-CM ni obnovil motoričnih sposobnosti, medtem ko je 30 µg/mL SHED-CM povzročilo le blago izboljšanje. Namesto tega je 100 µg/mL SHED-CM povzročilo največje izboljšanje motoričnih pomanjkljivosti pri podganah s PD in večji odmerek ni povzročil nadaljnjega izboljšanja.

SHED-CM je povečal količino tirozin hidroksilaze (TH) in zmanjšal raven sinukleina tako v substancianigra kot v striatumu. Poleg tega je zdravljenje s SHED-CM zmanjšalo raven pozitivnih celic Iba-1 in ravni CD4 v istih predelih možganov.

Glavne sestavine SHED-CM so vključevale inzulinu podoben rastni faktor, ki veže protein-6 (IGFBP-6), tkivni zaviralec metaloproteinaze (TIMP)-2, TIMP-1 in TGF -1. Poleg tega je bioinformatska analiza pokazala, da je SHEDCM lahko spodbudil nevronsko regeneracijo.

Dejansko je sekvenciranje RNA dokazalo, da je dajanje SHED-CM profil genske ekspresije premaknilo na vzorec, podoben tistemu pri kontrolnih podganah, pri čemer so se povečali geni, ki so bili vključeni v nevrorazvoj in generacijo živcev.

Glavne sestavine SHED-CM lahko sodelujejo v molekularnih omrežjih, vključenih v holinergične in serotoninergične sinapse, kalcijeve signalne poti in vodenje aksonov [77].

EXO in MV, pridobljeni iz SHED, so bili ocenjeni tudi glede njihovih nevroprotektivnih učinkov v modelih PD. EXO, vendar ne MV, pridobljeni iz SHED, gojenih na tridimenzionalnih alginatnih mikronosilcih, obloženih z lamininom, so zavirali 6-OHDA-inducirano apoptozo in dopaminergične nevrone. Nasprotno, MV ali EXO, pridobljeni iz SHED, gojenih v standardnih pogojih kulture, niso imeli zaščitnih učinkov [78].

Namesto tega se je pokazalo, da je intranazalno dajanje EV, pridobljenih iz SHED, učinkovito pri podganjem modelu PD, saj je izboljšalo motorično funkcijo v povezavi z normalizacijo izražanja TH v striatumu in substanti nigra [79].

Intranazalno dajanje je bilo testirano tudi v modelu AD, kar je pokazalo, da je SHEDCM izboljšal kognitivno funkcijo. SHED-CM je zmanjšal oksidativni stres, premaknil provnetno mikrookolje M1-tipa proti protivnetnemu in nevroprotektivnemu M2-tipa ter povečal ravni nevrotrofičnega faktorja. BMSCs-CM je bil manj učinkovit.

Zmanjšal je oksidativni stres in vnetje, vendar ni mogel povečati izražanja protivnetnih markerjev M2. Zdravljenje s SHED-CM je tudi zavrlo z glutamatom povzročeno nevronsko smrt in vitro [80]. SHED-CM je lahko izboljšal tudi rezultate bolezni in zmanjšal demielinizacijo, poškodbo aksonalin, infiltracijo vnetnih celic in ekspresijo vnetnih citokinov v hrbtenjači eksperimentalnega avtoimunskega encefalomielitisa ( EAE) miši.

Te spremembe so bile povezane s spremembo fenotipa mikroglije/makrofaga iz M1 v M2. Zdravljenje miši EAE z izločeno ektodomeno Ig-podobnega lektina, ki veže sialno kislino-9(ED-Siglec-9), glavne komponente SHED-CM, je povzročilo podobne učinke kot SHED-CM zdravljenja, medtem ko je izčrpavanje ED-Siglec-9 odpravilo zaščitne učinke SHEDCM.

Nasprotno, izčrpavanje HGF ni povzročilo inhibicije zaščite, posredovane s SHED-CM, kar kaže, da je HGF le malo vplival na učinkovitost SHED-CM. SHED-CMinhibira proliferacijo CD4+ celic T, specifičnih za mielinske oligodendrocitne glikoproteine, kot tudi njihovo proizvodnjo vnetnih citokinov in vitro [81].

Matsubara idr. je pokazalo, da sta SHED in SHED-CM, aplicirana v poškodovano hrbtenjačo podgan med akutnim obdobjem po poškodbi, povzročila funkcionalno okrevanje. SHED-CM je pokazal protivnetno delovanje, zmanjševanje ravni protivnetnih citokinov, in imunoregulacijsko delovanje, induciranje protivnetnih makrofagov M2.

Za identifikacijo dejavnikov, odgovornih za terapevtske učinke CM, so bili označeni topni faktorji, prisotni v SHEDCM. Identificiranih je bilo skupno 79 proteinov, za nekatere od njih je znano, da so vključeni v nevrodegenerativne procese, z anti-apoptotičnimi, protivnetnimi lastnostmi in lastnostmi raztezanja aksonov. Zlasti MCP-1 in ED-Siglec-9 sta lahko vključena v M2-podobno diferenciacijo makrofagov.

Dejansko je izčrpavanje teh dejavnikov iz SHED-CM zmanjšalo sposobnost CM, da inducira M2-podobne makrofage in spodbuja funkcionalno okrevanje po SCI. Zanimivo je, da dajanje BMSC-CM ni induciralo diferenciacije M2-podobnih celic ali pa je povzročilo le rahlo in ni induciralo okrevanja, kot je SHED-CM [82].

V skladu s prejšnjo študijo je zdravljenje s SHED-CM, naloženim na akolagen hidrogel, ki se uporablja kot sistem za dostavo, povzročilo funkcionalno okrevanje pri podganah s SCI, kar je dokazano z izboljšanjem rezultatov, ocenjenih z Basso, Beattie in Bresnahanscoring, nagnjeno ravnino, hladno alodinijo in preskusi hoje po žarku [83].

Zdravljenje s SHED-CM, naloženim na kolagenski hidrogel, je prav tako povečalo volumen ohranjene bele in sive snovi ter skupno število nevronov in oligodendrocitov v modelu SCI pri podganah. Nasprotno, volumen in dolžina lezije sta se zmanjšala. Vendar v tej študiji samo SHED-CM ni zagotovil nobene zaščite.

Avtorji so predlagali, da je to morda posledica hitre difuzije SHED-CM, zato lahko kolagenski hidrogel deluje kot učinkovit sistem za sproščanje [84]. Enkratna intravenska injekcija SHED-CM je tudi obrnila mehansko alodinijo, ki jo je povzročila transekcija hrbteničnega živca, in zatrla mikroglijo. in aktivacijo astrocitov ter zmanjšalo število nevronov, pozitivnih na marker nevronske poškodbe, ki aktivira transkripcijski faktor 3 (ATF3) in kopičenje makrofagov.

Zlasti frakcija SHED-CM z molekulsko maso med 30 in 50 kDa je odpravila bolečino, kar nakazuje, da so beljakovinske komponente z molekulsko maso v območju 30–50 kDa odgovorne za poročano nevroprotekcijo [85].

Implantacija kolagenske gobe, obogatene s CM brez seruma iz SHED, v živčno vrzel, ki je nastala s transekcijo obraznega živca podgane, je obnovila nevrološko funkcijo. Nasprotno, CM je osiromašil MCP-1 in ED-Siglec-9 , ki so protivnetni induktorji makrofagov M2, niso obnovili nevrološke funkcije. Predvsem sta MCP-1 in ED-Siglec-9 inducirala polarizacijo makrofagov M2 in vitro in in vivo. Tako so rezultati pokazali, da je MCP-1/ED-Siglec-9 sodeloval pri regeneraciji perifernega živca, ki inducira M2 makrofag [86].

Zdravljenje s SHED-CM je povečalo proliferacijo, migracijo in izražanje genov, povezanih z nevroni, ECM in angiogenezo, v Schwannovih celicah. Poleg tega je SHED-CM stimuliral nevritno rast ganglijev dorzalnih korenin in povečal viabilnost celic.

In vivo sta bili regeneracija aksona in mielinizacija višji v skupini SHED-CM po operaciji transekcije živca. Motorična funkcija se je izboljšala, medtem ko se je mišična atrofija zmanjšala v skupini SHED-CM. Tako lahko SHED izločajo različne trofične dejavnike, ki povečajo regeneracijo perifernih živcev prek več mehanizmov. Natančneje, SHED-CM je vseboval NGF, BDNF, NT-3, GDNF, ciliarni nevrotrofični faktor (CNTF), VEGF in HGF [87].

Dajanje SHED-EXO je izboljšalo okrevanje motorične funkcije podgan in zmanjšalo kortikalne lezije pri podganah s travmatično poškodbo možganov. SHED-EXO lahko izvajajo te učinke, zmanjšajo nevrovnetje in premaknejo polarizacijo mikroglije [88].

SHED-CM je povzročil izboljšanje motorične invalidnosti in zmanjšal obseg infarkta po trajnem MCAO. Skupina, zdravljena s SHED-CM, je pokazala povečane ravni dvojnega kortina, nevrofilamenta H, nevronskih jeder in antigena podganjih endotelijskih celic v periinfarktnem območju.

Zanimivo je, da je SHED-CM induciral migracijo in diferenciacijo endogenih nevronskih matičnih celic (NPC), vaskulogenezo in izboljšal ishemično možgansko poškodbo [89].

Intracerebralno dajanje SHED-CM pri miših, poškodovanih s hipoksijo in ishemijo, je izboljšalo nevrološko funkcijo, stopnjo preživetja in nevropatološki rezultat [90].

CM, pridobljen iz SHED, in še posebej le del<6 kDa, promoted neurite outgrowth of DRG neurons. Moreover, SHED-CM prevented the decline in sensory nerve conduction velocities in diabetic mice and ameliorated the capillary number-to-muscle fiber ratio and capillary blood flow [91]. 

V živalskem modelu poškodbe zgornjega laringealnega živca je sistemsko dajanje SHED-CM povzročilo funkcionalno okrevanje, povečalo stopnjo mielinizacije in spodbudilo regeneracijo aksonov, s čimer je makrofage premaknilo proti fenotipu M2 [92].

Pregled študij, predstavljenih v tem odstavku, je na voljo v tabeli 3.

6-OHDA, 6-hidroksi-dopamin; A, amiloid; BDNF, možganski nevrotrofični faktor; BMP, kostni morfogenetski protein; CM, kondicionirani medij; CNTF, ciliarni nevrotrofični faktor; EAE, eksperimentalni avtoimunski encefalomielitis; ECM, zunajcelični matriks; ED-Siglec-9, ektodomena Ig-podobnega lektina, ki veže sialno kislino-9; EXO, eksosomi; EV, zunajcelični vezikli; FGF, rastni faktor fibroblastov; GDNF, nevrotrofični faktor, pridobljen iz glialnih celic; HGF, faktor rasti hepatocitov; icv, intracerebroventrikularno; IGFBP, insulinu podoben rastni faktor vezavni protein; LPS, lipopolisaharid; MCP, monocitni kemoatraktivni protein; MV, mikrovezikli; NF-κB, ojačevalec lahke verige NuclearFactor kapa aktiviranih celic B; NGF, živčni rastni faktor; NT, nevrotrofin; OGD, pomanjkanje glukoze in kisika; SHED, matične celice iz človeških odluščenih mlečnih zob; MCAO, okluzija srednje možganske arterije; SCI, poškodba hrbtenjače; TBI, travmatska poškodba možganov; TGF, transformacijski rastni faktor; TIMP, tkivni zaviralec metaloproteinaze; VEGF, vaskularni endotelijski rastni faktor; ↑, povečanje/izboljšave; ↓, zmanjšanje.

For more information:1950477648nn@gmail.com