ترشح سلول های بنیادی مزانشیمی دندان: رویکردی جذاب برای محافظت از اعصاب و بازسازی عصبی قسمت 1

چکیده: سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSCs) به دلیل اثرات مفید و پتانسیل بازسازی شناخته شده‌اند. به طور خاص، سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق شده از دندان مزیت دسترسی آسان تر و یک روش جداسازی غیر تهاجمی را دارند. علاوه بر این، به لطف منشا تاج عصبی، سلول های بنیادی مزانشیمی دندانی به نظر می رسد پتانسیل بازسازی عصبی برجسته تری دارند.

در سال های اخیر، سلول های بنیادی مزانشیمی به طور فزاینده ای در زمینه پزشکی مورد استفاده قرار گرفته اند. اعتقاد بر این است که سلول های بنیادی مزانشیمی علاوه بر پتانسیل آنها برای پزشکی احیا کننده، با تقویت حافظه نیز مرتبط هستند. این کشف دانشمندان را مشتاقانه منتظر درمان های جدید برای از دست دادن حافظه و اختلالات شناختی است.

سلول های بنیادی مزانشیمی سلول هایی هستند که می توانند خود را تکثیر کنند و به انواع مختلف سلولی تمایز پیدا کنند. آنها در بافت های مختلف بزرگسالان از جمله بافت مغز یافت می شوند. دانشمندان دریافته اند که تعداد و عملکرد سلول های بنیادی مزانشیمی در مغز افراد مسن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد که با اختلالات شناختی و آسیب مغزی مرتبط است.

مطالعات نشان داده است که با افزایش تعداد سلول های بنیادی مزانشیمی در سالمندان می توان توانایی های شناختی و حافظه آنها را به میزان قابل توجهی بهبود بخشید. این کشف باعث شده است تا مردم رویای استفاده از سلول های بنیادی مزانشیمی را برای درمان بیماری آلزایمر و سایر اختلالات شناختی داشته باشند که به جای استفاده از داروها برای کنترل علائم، یک درمان کامل خواهد بود.

علاوه بر این، دانشمندان تعامل بین سلول های بنیادی مزانشیمی و نورون ها را نیز مورد مطالعه قرار داده اند. آزمایشات نشان داده است که سلول های بنیادی مزانشیمی می توانند رشد و اتصال نورون ها را تقویت کرده و به حفظ سلامت آنها کمک کنند. این مطالعات نشان می‌دهد که سلول‌های بنیادی مزانشیمی نه تنها می‌توانند خود تجدید شوند و به انواع سلول‌های مختلف تمایز یابند، بلکه با سلول‌های اطراف ارتباط برقرار کرده و از رشد و عملکرد آنها حمایت می‌کنند.

به طور کلی سلول های بنیادی مزانشیمی یک زمینه تحقیقاتی امیدوارکننده است و توسعه این رشته کیفیت زندگی سالمندان را تا حد زیادی بهبود می بخشد. مشاهده می شود که ما نیاز به بهبود حافظه داریم و سیستانچ می تواند حافظه را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد زیرا می تواند تعادل انتقال دهنده های عصبی مانند افزایش سطح استیل کولین و فاکتورهای رشد را که برای حافظه و یادگیری بسیار مهم هستند، تنظیم کند. علاوه بر این، سیستانچ همچنین می تواند جریان خون را بهبود بخشد و اکسیژن رسانی را بهبود بخشد، که می تواند اطمینان حاصل کند که مغز تغذیه و انرژی کافی را دریافت می کند و در نتیجه نشاط و استقامت مغز را بهبود می بخشد.

برای تقویت حافظه روی مکمل‌های شناختی کلیک کنید

در واقع، در شرایط پایه، آنها همچنین نشانگرهای عصبی را بیان می کنند. با این حال، اکنون به خوبی شناخته شده است که اقدامات مفید سلول های بنیادی مزانشیمی، حداقل تا حدی، به ترشحات آنها بستگی دارد که به تمام مولکول های فعال زیستی آزاد شده در محیط شرطی شده (CM) یا وزیکول های خارج سلولی (EVs) اشاره دارد.

در این بررسی، ما بر روی کاربردهای ترشحی مشتق شده از سلول های بنیادی مزانشیمی دندان برای بازسازی عصبی و محافظت عصبی تمرکز می کنیم. ترشحات سلول های بنیادی مزانشیمی مختلف دندانی برای اثرات آنها بر اهداف بازسازی عصبی آزمایش شده است و ترشحات سلول های بنیادی پالپ دندان و سلول های بنیادی از دندان های شیری لایه برداری شده انسان بیشترین مطالعه را دارند.

هر دو CM و EV های به دست آمده از MSC های دندانی نشان دادند که می توانند رشد عصب و اثرات محافظت کننده عصبی را افزایش دهند. جالب توجه است که ترشح MSC مشتق شده از دندان در مقایسه با سایر منابع MSC، اثرات بازسازی کننده عصبی و محافظت کننده عصبی قوی تری نشان داد.

واژه‌های کلیدی: سلول‌های بنیادی مزانشیمی دندان; ترشحی محیط شرطی؛ وزیکول های خارج سلولی؛ اگزوزوم؛ بازسازی عصبی؛ محافظت عصبی؛ تمایز عصبی

1. مقدمه
سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSCs) سلول‌های چند توانی با پتانسیل بالایی برای پزشکی احیاکننده هستند [1]. سلول های بنیادی مزانشیمی ابتدا توسط Friedenstein و همکاران در مغز استخوان جدا شدند. [2،3].

با این حال، اصطلاح MSCها بعدها توسط Caplan ابداع شد، که نشان دهنده توانایی تمایز چند توان آنها برای ایجاد دودمان مزودرمی است [4]. در سال 2006، دومینیسی و همکاران. معیارهایی را برای طبقه بندی سلول های بنیادی مزانشیمی که عبارتند از توانایی چسبندگی پلاستیک در شرایط کشت استاندارد، بیان CD105، CD73، و CD90، فقدان مولکول های سطحی CD45، CD34، CD14 یا CD11b، CD79alpha یا CD19 و HLA-DR و پتانسیل تمایز نسبت به سلول های بنیادی مزانشیمی را تعیین کرد. استئوبلاست ها، آدیپوسیت ها و کندروبلاست ها در شرایط آزمایشگاهی [5].

از اولین کشف، سلول های بنیادی مزانشیمی از بافت های مختلف جدا شده اند. در مورد بافت های دندانی، در سال 2000 گرونتوس و همکاران. ابتدا جمعیتی از سلول های بنیادی مزانشیمی را از سلول های پالپ دندان، با خواص مشابه MSC های مغز استخوان (BMSCs) جدا کرد [6].

از آن زمان، سلول‌های مشتق‌شده از دندان‌های مختلف دارای خواص سلول‌های بنیادی هستند و بر اساس بافت منشأ آنها، از جمله سلول‌های بنیادی پالپ دندان (DPSCs)، سلول‌های بنیادی از دندان‌های شیری لایه‌برداری شده انسانی (SHEDs)، سلول‌های بنیادی لیگامان پریودنتال (PDLSCs) نام‌گذاری شدند. سلول‌های بنیادی فولیکول دندانی (DFSCs)، سلول‌های بنیادی از پاپیلای آپیکال (SCAP) و سلول‌های بنیادی مزانشیمی لثه (GMSCs) [7].

سلول های بنیادی مزانشیمی دندان دارای مزایایی هستند که به راحتی با روش های کم تهاجمی در دسترس هستند [8]، با ثبات ژنومی نسبی برای مدت طولانی قابل گسترش هستند و خواص تعدیل کننده ایمنی را نشان می دهند [9]. علاوه بر این، آنها همچنین قادر به تمایز به دودمان مزودرمی هستند، اما همچنین توانایی افتراق دودمان داخل اکتودرمی و اندودرمی را نشان می دهند [10].

سلول‌های بنیادی مزانشیمی دندان منشأ تاج عصبی دارند و به همین دلیل، در مقایسه با سایر سلول‌های بنیادی مزانشیمی، قابلیت‌های عصبی قوی‌تری از خود نشان می‌دهند [11]. به لطف منشأ آنها، MSCهای دندانی برخی از نشانگرهای پیش ساز عصبی و سلول های بالغ را حتی زمانی که در محیط القای تونورال قرار نمی گیرند و در شرایط کشت استاندارد، مانند نستین، -3 توبولین، گیرنده های نوروتروفین و نوروفیلامنت ها در معرض قرار نمی گیرند، بیان می کنند [12،13].

علاوه بر این، سلول های بنیادی مزانشیمی دندانی پتانسیل تمایز بیشتری را برای نوروژنز در مقایسه با سایر انواع MSC نشان می دهند [14،15].

بنابراین، سلول های بنیادی مزانشیمی دندان، به لطف پتانسیل تمایز و اثرات پاراکرین، ممکن است منبع خوبی از سلول های بنیادی مزانشیمی برای درمان اختلالات نورودژنراتیو و بازسازی عصبی باشند [16-20].

خواص مفید MSCها اغلب با پتانسیل تمایز آنها مرتبط است. در واقع، تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی به سمت سلول های عصبی ممکن است جایگزین دژنره شده ها شود.

با این حال، اکنون به خوبی پذیرفته شده است که اثرات بازسازی و محافظتی سلول های بنیادی مزانشیمی با ترشح آنها نیز بهبود می یابد. در این بررسی، ما بر ترشحات به‌دست‌آمده از سلول‌های بنیادی مزانشیمی دندانی تمرکز می‌کنیم و پتانسیل آن را برای محافظت از عصبی و مدل‌های غیر بالینی بازسازی عصبی نشان می‌دهیم.

2. MSC Secretome

ترشح سلول های بنیادی مزانشیمی شامل مولکول های فعال زیستی مختلفی مانند لیپیدها، پروتئین ها، اسید نوکلئیک، کموکاین ها، سیتوکین ها، فاکتورهای رشد و هورمون ها است که در محیط شرطی شده (CM) یا وزیکول های خارج سلولی (EVs) آزاد می شوند [21].

استفاده از سکرتوم برای درمان بدون سلول امیدوارکننده به نظر می رسد و دارای مزیت نداشتن محدودیت های اخلاقی مربوط به استفاده از سلول های بنیادی است و ایمنی زایی پایینی را نشان می دهد [22].

علاوه بر این، برخی گزارش‌ها تنها بقای محدودی از MSCs پس از پیوند را نشان می‌دهند [23]. EVs ممکن است نقش اصلی را در درمان‌های بدون سلول بازی کنند. EV ها ذرات لیپیدی دولایه محدود به غشاء هستند که توسط انواع مختلف سلول ترشح می شوند و محموله ای از مولکول های بیولوژیکی را از سلول های مادر خود حمل می کنند.

آنها واسطه های مهم اطلاعات بیولوژیکی در پیام رسانی سلول های بین سلولی از والدین به سلول گیرنده هستند. EV ها بر اساس اندازه آنها به صورت آسمیکرووزیکول ها (MVs)، اگزوزوم ها (EXOs) و اجسام آپوپتوز طبقه بندی می شوند، اما همچنین بر اساس سایر ویژگی ها مانند بیوژنز و مسیرهای انتشار [24،25].

MV ها از طریق جوانه زدن مستقیم از غشای پلاسمایی سلولی تولید می شوند. برعکس، EXO ها کوچکتر هستند و از جوانه زدن به داخل غشای محدود کننده اندوزوم های اولیه سرچشمه می گیرند که در طول فرآیند به اجسام چند وزیکولی بالغ می شوند.

پس از ادغام با غشای پلاسما، اجسام چند وزیکولی EXO ها را در محیط خارج سلولی آزاد می کنند [24،26].

EV ها به لطف مولکول های سطحی خود می توانند سلول های گیرنده را هدف قرار دهند. پس از اتصال به سلول هدف، EV ها می توانند سیگنال دهی را از طریق فعل و انفعالات گیرنده-لیگاند تقویت کنند یا می توانند با اندوسیتوز، فاگوسیتوز، درونی شوند یا با غشای سلول هدف ترکیب شوند و محتوای خود را در سیتوپلاسم آزاد کنند [27،28].

EV های آزاد شده توسط سلول های بنیادی مزانشیمی حاوی پروتئین ها، لیپیدها، mRNA، microRNA (miRNA) و سیتوکین ها هستند. این وزیکول‌ها محتویات خود را به سلول‌های هدف رها می‌کنند و فعالیت آن‌ها را تعدیل می‌کنند و به طور بالقوه فرآیندهای ترمیمی را القا می‌کنند [29].

سکرتوم سلول های بنیادی مزانشیمی دندان

جالب توجه است که مشخصات سکرتوم ممکن است تحت تأثیر منابع مختلف MSC باشد [30]. به همین دلیل، سلول های بنیادی مزانشیمی دندانی ممکن است تفاوت هایی در ترکیب سکرتوم نسبت به سایر MSC ها داشته باشند.

تجزیه و تحلیل ترشح SCAPs مجموعا 2046 پروتئین از جمله کموکاین ها، عوامل رگ زا، تعدیل کننده ایمنی، ضد آپوپتوتیک و عوامل محافظت کننده عصبی به غیر از پروتئین های ماتریکس خارج سلولی (ECM) را نشان داده است. جالب اینجاست که سطوح 151 پروتئین در مقایسه با BMSCها حداقل دو برابر متفاوت بود.

در واقع، SCAPs سطوح افزایش یافته پروتئین‌های دخیل در فرآیندهای متابولیک، رونویسی، کموکاین‌ها و نوروتروفین‌ها را نشان دادند در حالی که آنها کاهشی از پروتئین‌های مرتبط با چسبندگی بیولوژیکی، فرآیندهای رشدی، عملکرد ایمنی، پروتئین‌های ECM و عوامل پیش‌رگ‌زایی را نشان دادند [31].

سکرتوم DPSC حاوی سیتوکین‌ها، کموکاین‌ها و فاکتورهای رشد مختلفی است، از جمله فاکتور رشد اندوتلیال عروقی (VEGF)-A و فولی‌استاتین (FST) که برجسته‌ترین آنها هستند [32].

مطالعه دیگری نشان داد که DPSCهای تحریک‌کننده کلنی گرانولوسیتی (G-CSF) سطوح بالاتری از عوامل رگ‌زایی و نوروتروفیک را بیان می‌کنند، از جمله فاکتور محرک کلنی گرانولوسیت-ماکروفاژ (GM-CSF)، ماتریکس متالوپروتئیناز (MMP) 3، VEGF، و فاکتور رشد عصبی (NGF) در مقایسه با BMSCها و MSCهای مشتق از بافت چربی (AMSCs).

به طور خاص، DPSCs-CM باعث رشد نوریت بیشتر در سلول‌های TGW نوروبلاستوم انسانی شد. اثرات تغذیه ای DPSCها بر مهاجرت و آپوپتوز در مقایسه با BMSCها و AMSCها بیشتر بود [33].

سطح بیان سیتوکین ها در DPSC ها نیز با سلول های پیچیده آپیکال در حال توسعه (DACC) مقایسه شد. در مجموع 25 سیتوکین شناسایی شد که 22 مورد به صورت قوی تری در DPSCs-CM بیان شدند. به طور خاص، سیتوکین‌های مرتبط با تمایز ادنتوبلاست و آنروتروفین (NT){4}} و NT{5}} در DPSCs-CM به شدت بیان شدند [34].

محتوای پروتئین PDLSC-CM نیز توسط طیف سنجی جرمی کروماتوگرافی مایع- پشت سر هم (LC/MS/MS) تجزیه و تحلیل شد که در مجموع 99 پروتئین از جمله پروتئین های ماتریکس، آنزیم ها، فاکتورهای رشد، سیتوکین ها و عوامل رگ زایی را شناسایی کرد [35].

LC-MS/MS همچنین حضور پروتئین‌های استخوان‌ساز را در ترشح سلول‌های بنیادی مزانشیمی دندان نشان داد [36]. پروفایل مقایسه‌ای ترشحی وجود فاکتور رشد فیبروبلاست (FGF){2}}، اینترلوکین (IL)-10، پلاکت را نشان داد. فاکتور رشد مشتق شده (PDGF)، فاکتور مشتق از سلول استرومایی (SDF)-1، آنژیوپویتین (Ang)-1، فاکتور رشد تبدیل کننده (TGF)- 3، فاکتور رشد کبدی (HGF)، اینترفرون (IFN)-، VEGF، و IL{10}} در CM از SHEDها، BMSCها و MSCهای مشتق از ژله وارتون (WJMSCs).

PDGF-A، IL-10، FGF-2 و SDF-1 در همه نمونه‌ها مشابه بودند، TGF- 3 و Ang-1 در BMSCها بالاتر بودند، در حالی که HGF و INF- افزایشی را در SHED نشان دادند. VEGF در WJMSCها افزایش یافت [37].

تفاوت در عوامل ترشحی PDLSCs دندان های دائمی و شیری انسان نیز مورد ارزیابی قرار گرفته است. پروتئین‌های دخیل در رشد سلولی، ارتباطات سلولی و انتقال سیگنال بیشتر در PDLSCs-CM دندان‌های دائمی، همراه با سطوح بالاتر NT-3 و NT{5}} و سایتوکاین‌های مرتبط با رگ‌زایی مانند رشد غیر اپیدرمی یافت شدند. فاکتور (EGF) و فاکتور رشد شبه انسولین (IGF){8}}.

در مقابل، CM به دست آمده از PDLSCهای دندان شیری عمدتاً حاوی پروتئین‌هایی بود که در تنظیم چرخه سلولی و سطوح سیتوکین‌های دخیل در پاسخ ایمنی و تخریب بافت و فعالیت‌های کاتالیزوری، از جمله MMP1، زیر واحد پروتئازوم، نوع آلفا، 1 (PSMA1) و cullin 7 (CUL7) در این سلول ها بیشتر بود [38].

سلول‌های جمعیت سمت CD{0}}پالپ (SP) بالاترین سطوح فاکتورهای رگ‌زایی و نوروتروفیک را در مقایسه با سلول‌های جدا شده از مغز استخوان و بافت چربی بیان کردند.

CM از سلول‌های CD31-SP پالپ، توانایی ضد آپوپتوز و رشد نوریت را نشان دادند [39]. EXOهای مشتق شده از DPSCها ظرفیت تعدیل ایمنی قوی‌تری را در مقایسه با EXOهای BMSCs نشان دادند.

به طور خاص، DPSCs EXOs تمایز سلول‌های CD{0}} T به سلول‌های Thelper 17 را مهار کردند و ترشح سیتوکین‌های پیش‌التهابی IL-17 و فاکتور تومورنکروز (TNF)- را کاهش دادند، در حالی که پلاریزاسیون CD را تقویت کردند{5 }} سلول های T به رگ T و افزایش آزادسازی فاکتورهای ضدالتهابی IL{7}} و TGF- [40]. رونوشت های موجود در EVs نیز مورد مطالعه قرار گرفتند.

EVهای GMSCs حاوی رونوشت رمزگذاری برای چندین فاکتور رشد مانند TGF-، FGF، و VEGF، اما همچنین لیگاندهای خانواده فاکتور نوروتروفیک مشتق از سلول گلیال (GDNF) و نوروتروفین‌ها، مانند NGF، فاکتور نوروتروفیک مشتق از مغز (BDNF)، NT{ {4}} و NT-4 در توسعه عصبی نقش دارند. برخی از ILها و اعضای خانواده Wnt نیز وجود داشتند [41].

EV ها همچنین حاوی RNA غیر کد کننده هستند. EVهای PDLSCها وجود کلاس‌های مختلفی از RNA‌های غیرکدکننده، از جمله RNA آنتی‌سنس و RNA غیرکدکننده طولانی (lncRNA) و همچنین پنج miRNA، که MIR{3}}، MIR142، MIR335، MIR490 و MIR296 هستند را برجسته کردند.

این ژن‌های هدف miRNA متعلق به کلاس هستی‌شناسی ژن «تبدیل سیگنال پروتئین Ras» و «سازمان اسکلت سلولی اکتین/میکروتوبول» [42] است.

در مجموع 593 و 920 RNA شناخته شده با تعامل PIWI (piRNAs) به ترتیب از SCAP-EXOs و BMSC-EXOs شناسایی شدند و 21 piRNA به طور متفاوت بیان شدند.

ژن‌های هدف piRNA‌های بیان‌شده متفاوت عمدتاً در تنظیم بیولوژیکی، فرآیندهای سلولی، فرآیندهای متابولیک، اتصال و فعالیت کاتالیزوری نقش داشتند.

به طور خاص، ژن‌های هدف piRNA‌های تنظیم‌شده بالا در SCAP-EXOs در مسیر سیگنال‌دهی پروتئین کیناز فعال شده با تمیتوژن (MAPK)، مسیر سیگنال‌دهی Ras، و مسیر سیگنال‌دهی چرخه سیترات غنی شدند.

در مقابل، ژن‌های هدف piRNA‌های تنظیم‌شده در SCAP-EXOs در مسیر سیگنال‌دهی p53 و مسیر سیگنال‌دهی عفونت ویروس اپشتین بار [43] غنی شدند.

For more information:1950477648nn@gmail.com