Zahnmedizinisches mesenchymales Stammzellsekretom: Ein faszinierender Ansatz für Neuroprotektion und Neuroregeneration, Teil 3

Die frühe präsymptomatische DPSC-CM-Verabreichung verbesserte die Innervation der neuromuskulären Verbindung im Vergleich zu mit Vehikel behandelten SOD1G93A-Mäusen.

Neuromuskulär und Gedächtnis sind eng miteinander verbunden. Unser Nervensystem und unser Muskelsystem sind voneinander abhängig und arbeiten zusammen, um verschiedene Aktivitäten unseres Körpers auszuführen. Und diese Zusammenarbeit ist auch für unser Gedächtnis sehr wichtig.

Erstens ist unser Nervensystem für die Übertragung von Informationen und die Steuerung der Bewegung verschiedener Körperteile verantwortlich. Wenn wir etwas Neues lernen, produziert unser Gehirn neue Neurotransmitter und Synapsen, die uns helfen können, uns neues Wissen besser zu merken.

Zweitens ist unser Muskelsystem auch eng mit unserem Gedächtnis verbunden. Studien haben gezeigt, dass unser Muskelgedächtnis unser Gehirngedächtnis beeinflussen kann, das heißt, durch Muskeltraining können wir unser Gedächtnis verbessern.

Genauer gesagt, wenn wir Muskeltraining betreiben, bilden unsere Muskeln ein Muskelgedächtnis. Dieses Muskelgedächtnis kann uns helfen, unsere Muskeln besser zu kontrollieren und unsere Bewegungen präziser und koordinierter zu machen. Gleichzeitig kann dieses Muskelgedächtnis auch unser Gehirngedächtnis verbessern, da unser Gehirn unsere Muskelbewegungen und -empfindungen aufzeichnet.

Daher können wir unser Gedächtnis durch Muskeltraining verbessern. Wir können zum Beispiel Gleichgewichtstraining, Tanzen, Tischtennis und andere Sportarten betreiben, die uns helfen können, unsere Muskeln zu trainieren, unsere Koordinations- und Reaktionsfähigkeit zu verbessern und so unser Muskelgedächtnis und Gehirngedächtnis zu verbessern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Beziehung zwischen Neuromuskulatur und Gedächtnis sehr eng ist. Um unser Gedächtnis zu verbessern, müssen wir unsere Gesundheit aufrechterhalten und ein angemessenes Muskeltraining durchführen. Gleichzeitig müssen wir auch auf Ernährung, Ruhe und geistige Gesundheit achten und eine gute Lebensgewohnheit beibehalten, um unsere körperliche und geistige Gesundheit umfassend zu verbessern. Es ist ersichtlich, dass wir das Gedächtnis verbessern müssen. Cistanche kann das Gedächtnis erheblich verbessern, da Cistanche antioxidative, entzündungshemmende und Anti-Aging-Wirkungen hat, die dazu beitragen können, Oxidations- und Entzündungsreaktionen im Gehirn zu reduzieren und so die Gesundheit des Nervensystems zu schützen. Darüber hinaus kann Cistanche auch das Wachstum und die Reparatur von Nervenzellen fördern und dadurch die Konnektivität und Funktion neuronaler Netzwerke verbessern. Diese Effekte können dazu beitragen, das Gedächtnis, die Lernfähigkeit und die Denkgeschwindigkeit zu verbessern und können auch das Auftreten kognitiver Dysfunktionen und neurodegenerativer Erkrankungen verhindern.

Klicken Sie auf Möglichkeiten zur Verbesserung der Gehirnfunktion

Die Verabreichung in späten präsymptomatischen Stadien erhöhte nicht nur die Erhaltung der neuromuskulären Verbindung, sondern auch das Überleben der Motoneuronen im ventralen Horn des Rückenmarks.

Astrogliose und Mikrogliareaktivität blieben jedoch unbeeinflusst. Interessanterweise erhöhte die tägliche DPSC-CM-Behandlung ab dem Einsetzen der Symptome das Überleben nach dem Einsetzen sowie die Gesamtlebensspanne [69].

Die Verabreichung von DPSC-EXO in einem Mausmodell einer vorübergehenden Verletzung des mittleren Hirnarterienverschlusses (tMCAO) reduzierte Hirnödeme, Hirninfarkte und neurologische Beeinträchtigungen. DPSC-EXOs hemmten die durch Ischämie/Reperfusion (I/R) vermittelte Expression des Toll-like-Rezeptors (TLR) 4, MyD88 und des Nuclear Factor Kappa-Light-Chain-Enhancers aktivierter B-Zellen (NF-κB).

DPSC-EXOs reduzierten auch die Proteinexpression der proinflammatorischen Zytokine IL-6, IL-1 und TNF- sowie die zytoplasmatische Translokation von High Mobility Group Boxprotein (HMGB) 1 in vivo, aber auch in vitro bei OGD/ Reperfusion (OGD/R)-induzierte BV2-Zellen.

Somit deuten die Ergebnisse darauf hin, dass DPSC-EXOs über die Hemmung des HMGB1/TLR4/MyD88/NFκB-Signalwegs einen Neuroschutz gegen zerebrale I/R-induzierte Neuroinflammation ausüben können [70].

DPSC-CM verbesserte die durch eine aneurysmatische Subarachnoidalblutung (aSAH) verursachte Vasokonstriktion und verbesserte die Sauerstoffversorgung in einem verletzten Gehirn. Die Verabreichung von DPSC-CM verbesserte auch kognitive und motorische Beeinträchtigungen.

Die Verabreichung von DPSC-CM verringerte die Neuroinflammation, was durch die Verringerung der Anzahl Iba1--positiver Zellen gezeigt wurde. Der Hauptbestandteil von DPSC-CM war IGF-1.

Die durch Antikörper vermittelte Neutralisierung von IGF-1verschlechterte mäßig die rettende Wirkung von DPSC-CM auf die Mikrozirkulation, Iba1-positive Zellen im verletzten Gehirnbereich und kognitive/motorische Beeinträchtigungen [71].

Die Verabreichung von DPSC-CM verbesserte die Geschwindigkeit der motorischen/sensorischen Nervenleitung des Ischiasnervs, die Durchblutung des Ischiasnervs und die intraepidermale Nervenfaserdichte in den Fußballen von Ratten mit Streptozotocin-induziertem Diabetes.

Darüber hinaus nahm die Kapillardichte der Skelettmuskulatur zu, während proinflammatorische Reaktionen in den Ischiasnerven diabetischer Ratten reduziert wurden [72]. Kanada et al. bestätigte die positiven Auswirkungen von CM auf die Leitungsgeschwindigkeit des Ischiasnervs und den Blutfluss des Ischiasnervs.

Darüber hinaus erhöhte die Behandlung auch die Muskelbündelgröße, die Gefäßdichte in den Skelettmuskeln und die intraepidermale Nervenfaserdichte bei diabetischen Ratten.

Es wurden jedoch keine Unterschiede zwischen den Ergebnissen für DPSCs und DPSC-CM festgestellt. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Wirksamkeit der Verabreichung von DPSC und DPSC-CM wahrscheinlich auf das Sekretom zurückzuführen ist.

Insbesondere enthielt DPSC-CM angiogene Faktoren wie VEGF-C, neurotrophe Faktoren wie BDNF und immunmodulatorische Faktoren wie IL-1, IL-4 und TLR4 [73]. Ein Überblick über die vorgestellten Studien in diesem Absatz ist in Tabelle 2 verfügbar.

A, Amyloid; aSAH, aneurysmatische Subarachnoidalblutung; AMSCs, aus Fettgewebe gewonnene MSCs; BDNF, aus dem Gehirn stammender neurotropher Faktor; BMP, knochenmorphogenetisches Protein; BMSCs, Knochenmark-MSCs; CM, konditioniertes Medium; DFSCs, Zahnfollikelstammzellen; DPSCs, Stammzellen der Zahnpulpa; EXOs, Exosomen; FGF, Fibroblasten-Wachstumsfaktor; GDNF, von Gliazellen abgeleiteter neurotropher Faktor; GFAP, gliales fibrilläres saures Protein; G-CSF, Granulozytenkolonie-stimulierender Faktor; HGF, Hepatozyten-Wachstumsfaktor; IFN, Interferon; IGF, insulinähnlicher Wachstumsfaktor; IGFBP, insulinähnliches Wachstumsfaktor-bindendes Protein; IL, Interleukin; MCP, Monozyten-Chemoattraktivprotein; MSCs, mesenchymale Stammzellen; NGF, Nervenwachstumsfaktor; NT, Neurotrophin; OGD/R, Sauerstoff-Glukose-Deprivation–Reperfusion; OPG, Osteoprotegerin; PDGF, aus Blutplättchen gewonnener Wachstumsfaktor; ROS, reaktive Sauerstoffspezies; SCAPs, Stammzellen aus der apikalen Papille; SHEDs, Stammzellen aus menschlichen, abgeblätterten Milchzähnen; TGF, transformierender Wachstumsfaktor; TIMP, Gewebeinhibitor der Metalloproteinase; TLR, Toll-like-Rezeptor; tMCAO, vorübergehender Verschluss der mittleren Hirnarterie; VEGF, vaskulärer endothelialer Wachstumsfaktor; ↑, Steigerung/Verbesserungen; ↓, Reduktion.

3.2. Stammzellen aus dem Sekretom menschlicher abgeblätterter Milchzähne

Es wurde berichtet, dass das Sekretom von SHEDs die Aktivität von Mikrogliazellen moduliert. Von SHEDs abgeleitete EVs hemmten die durch Lipopolysaccharid (LPS) induzierte Aktivierung des NF-κB-Signalwegs in menschlichen Mikrogliazellen.

Darüber hinaus induzierten EVs eine Hochregulierung der Phagozytoseaktivität in unpolarisierten Zellen, einen leichten Rückgang bei M1-polarisierten Zellen und einen moderaten Anstieg bei M2-polarisierten Zellen. Elektrofahrzeuge führten zu einem sofortigen und anhaltenden Anstieg der glykolytischen Aktivität in M0-, M1- und M2-polarisierten Zellen. Interessanterweise wirkten Elektrofahrzeuge umgekehrt dosisabhängig [74].

EVs führten auch zu einem schnellen Anstieg der intrazellulären Ca2+- und ATP-Freisetzung in Mikrogliazellen. Elektrofahrzeuge waren auch in der Lage, die Mikroglia-Motilität durch P2X4-Rezeptor/Milchfettkügelchen-epidermaler Wachstumsfaktor-Faktor VIII (MFG-E8)-abhängige Mechanismen zu fördern [75].

Verschiedene Studien berichten über positive Wirkungen von SHED CM sowohl in In-vitro- als auch In-vivo-Modellen der Parkinson-Krankheit (PD). Fujii et al. bewiesen, dass durch SHEDs induzierte dopaminerge neuronenähnliche Zellen in einem durch 6-Hydroxydopamin(6-OHDA) induzierten Parkinson-Rattenmodell therapeutische Vorteile entfalten konnten, indem sie neurologische Defizite verbesserten und den Dopaminspiegel (DA) stärker erhöhten effizienter als undifferenzierte SHEDs.

Parakrine Effekte können jedoch zum Neuroschutz gegen 6-OHDA-induzierte Neurodegeneration beitragen. Tatsächlich war das aus differenzierten SHEDs gewonnene CM in der Lage, primäre Neuronen vor 6-OHDA-Toxizität und beschleunigtem Neuritenwachstum in vitro zu schützen [76].

Verschiedene Dosen von SHED-CM wurden in einem PD-Modell getestet. Die Dosis von 10 µg/ml SHED-CM stellte die motorischen Fähigkeiten nicht wieder her, während 30 µg/ml SHED-CM nur leichte Verbesserungen hervorrief. Stattdessen induzierten 100 µg/ml SHED-CM die maximale Verbesserung der motorischen Defizite bei PD-Ratten und Eine höhere Dosis führte zu keiner weiteren Verbesserung.

SHED-CM erhöhte die Tyrosinhydroxylase (TH)-Menge und verringerte die Synuclein-Menge sowohl in der Substantianigra als auch im Striatum. Darüber hinaus verringerte die SHED-CM-Behandlung sowohl die Iba-1-positiven Zellen als auch die CD4-Spiegel in denselben Gehirnbereichen.

Zu den Hauptbestandteilen von SHED-CM gehörten das insulinähnliche Wachstumsfaktor-Bindungsprotein -6 (IGFBP-6), der Gewebeinhibitor der Metalloproteinase (TIMP)-2, TIMP-1 und TGF -1. Darüber hinaus ergab eine bioinformatische Analyse, dass SHEDCM die neuronale Regeneration fördern konnte.

Tatsächlich zeigte die RNA-Sequenzierung, dass die Verabreichung von SHED-CM das Genexpressionsprofil in ein ähnliches Muster wie bei Kontrollratten verschob und Gene hochregulierte, die an der neurologischen Entwicklung und Nervenregeneration beteiligt waren.

Die Hauptbestandteile von SHED-CM können an den molekularen Netzwerken beteiligt sein, die an cholinergen und serotoninergen Synapsen, Kalziumsignalwegen und der Axonführung beteiligt sind [77].

Von SHEDs abgeleitete EXOs und MVs wurden auch auf ihre neuroprotektiven Wirkungen in PD-Modellen untersucht. EXOs, aber keine MVs, die von SHEDs abgeleitet waren, die auf Laminin-beschichteten dreidimensionalen Alginat-Mikroträgern gezüchtet wurden, unterdrückten 6-OHDA-induzierte Apoptose in dopaminergen Neuronen. Im Gegenteil, MVs oder EXOs, die aus SHEDs stammten, die unter Standardkulturbedingungen gezüchtet wurden, hatten keine schützende Wirkung [78].

Stattdessen erwies sich die intranasale Verabreichung von aus SHEDs abgeleiteten EVs in einem Parkinson-Rattenmodell als wirksam und verbesserte die motorische Funktion in Verbindung mit der Normalisierung der TH-Expression im Striatum und in der Substantia nigra [79].

Die intranasale Verabreichung wurde auch in einem AD-Modell getestet und zeigte, dass SHEDCM die kognitive Funktion verbesserte. SHED-CM reduzierte den oxidativen Stress, verschob die proinflammatorische Mikroumgebung vom M1--Typ in die entzündungshemmende und neuroprotektive Mikroumgebung vom M2--Typ und erhöhte die Werte des neurotrophen Faktors. BMSCs-CM war weniger wirksam.

Es reduzierte oxidativen Stress und Entzündungen, konnte jedoch die Expression der entzündungshemmenden M2-Marker nicht hochregulieren. Die Behandlung mit SHED-CM unterdrückte auch den Glutamat-induzierten neuronalen Tod in vitro [80]. SHED-CM war auch in der Lage, die Krankheitswerte zu verbessern und Demyelinisierung, Axonalinschädigung, entzündliche Zellinfiltration und proinflammatorische Zytokinexpression im Rückenmark der experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis zu reduzieren ( EAE) Mäuse.

Diese Veränderungen waren mit einer Veränderung des Mikroglia-/Makrophagen-Phänotyps von M1 zu M2 verbunden. Die Behandlung von EAE-Mäusen mit der sezernierten Ektodomäne von Sialinsäure-bindendem Ig-ähnlichem Lektin -9 (ED-Siglec-9), einem Hauptbestandteil von SHED-CM, führte zu ähnlichen Effekten wie SHED-CM Behandlung, während ED-Siglec-9-Depletion die schützenden Wirkungen von SHEDCM aufhob.

Im Gegenteil führte die HGF-Depletion nicht zu einer Hemmung des SHED-CM-vermittelten Schutzes, was darauf hindeutet, dass HGF nur einen geringen Einfluss auf die Wirksamkeit von SHED-CM hatte. SHED-CMinhibierte die Proliferation von Myelin-Oligodendrozyten-Glykoprotein-spezifischen CD4+-T-Zellen sowie deren Produktion proinflammatorischer Zytokine in vitro [81].

Matsubara et al. zeigten, dass SHED und SHED-CM, die während der akuten Zeit nach der Verletzung in das verletzte Rückenmark von Ratten verabreicht wurden, eine funktionelle Erholung induzierten. SHED-CM zeigte eine entzündungshemmende Aktivität, indem es den Spiegel proinflammatorischer Zytokine reduzierte, und eine immunregulatorische Wirkung, indem es entzündungshemmende M2-Makrophagen induzierte.

Um Faktoren zu identifizieren, die für die therapeutische Wirkung von CMs verantwortlich sind, wurden in SHEDCM vorhandene lösliche Faktoren charakterisiert. Insgesamt wurden 79 Proteine ​​identifiziert, von denen einige bekanntermaßen an neurodegenerativen Prozessen beteiligt sind und antiapoptotische, entzündungshemmende und axonale Verlängerungseigenschaften aufweisen. Insbesondere MCP-1 und ED-Siglec-9 können an der M2-ähnlichen Makrophagendifferenzierung beteiligt sein.

Tatsächlich verringerte der Abbau dieser Faktoren aus dem SHED-CM die Fähigkeit von CM, M2--ähnliche Makrophagen zu induzieren und die funktionelle Wiederherstellung nach Rückenmarksverletzung zu fördern. Interessanterweise induzierte die Verabreichung von BMSC-CM keine oder nur eine geringe M2-like-Zelldifferenzierung und keine Erholung wie SHED-CM [82].

In Übereinstimmung mit der vorherigen Studie führte die Behandlung mit SHED-CM, beladen auf Kollagenhydrogel, das als Abgabesystem verwendet wurde, bei SCI-Ratten zu einer funktionellen Erholung, was durch eine Verbesserung der anhand von Basso-, Beattie- und Bresnahans-Bewertung, geneigter Ebene und kalter Allodynie bewerteten Werte nachgewiesen wurde und Beam-Walk-Tests [83].

Die Behandlung mit SHED-CM, beladen auf einem Kollagenhydrogel, erhöhte auch das Volumen der konservierten weißen und grauen Substanz sowie die Gesamtzahl der Neuronen und Oligodendrozyten in einem Ratten-SCI-Modell. Im Gegenteil, das Läsionsvolumen und die Läsionslänge nahmen ab. Allerdings übte SHED-CM allein in dieser Studie keinen Schutz aus.

Die Autoren schlugen vor, dass dies auf die schnelle Diffusion von SHED-CM zurückzuführen sein könnte und Kollagenhydrogel somit als effizientes Freisetzungssystem fungieren könnte [84]. Eine einzelne intravenöse Injektion von SHED-CM kehrte auch die mechanische Allodynie um, die durch die Durchtrennung von Spinalnerven verursacht wurde, und unterdrückte Mikroglia und Astrozytenaktivierung und verringerte die Anzahl der Neuronen, die positiv für den neuronalen Verletzungsmarker sind, der den Transkriptionsfaktor 3 (ATF3) und die Makrophagenakkumulation aktiviert.

Insbesondere die SHED-CM-Fraktion mit einem Molekulargewicht zwischen 30 und 50 kDa kehrte den Schmerz um, was darauf hindeutet, dass Proteinkomponenten mit einem Molekulargewicht im Bereich von 30–50 kDa für die berichtete Neuroprotektion verantwortlich waren [85].

Die Implantation eines Kollagenschwamms, angereichert mit serumfreiem CM aus SHED, in den Nervenspalt, der durch die Durchtrennung des Gesichtsnervs der Ratte entstanden war, stellte die neurologische Funktion wieder her. Im Gegenteil, CM wurde an MCP-1 und ED-Siglec-9 abgereichert. , die entzündungshemmende M2-Makrophagen-Induktoren sind, stellten die neurologische Funktion nicht wieder her. Bemerkenswerterweise induzierten MCP-1 und ED-Siglec-9 die Polarisation von M2-Makrophagen in vitro und in vivo. Somit deuten die Ergebnisse darauf hin, dass MCP-1/ED-Siglec-9 an der Regeneration peripherer Nerven beteiligt ist und den M2-Makrophagen [86] induziert.

Die Behandlung mit SHED-CM steigerte die Proliferation, Migration und Expression von Neuronen-, ECM- und Angiogenese-bezogenen Genen in Schwann-Zellen. Darüber hinaus stimulierte SHED-CM das Neuritenwachstum der Spinalganglien und erhöhte die Lebensfähigkeit der Zellen.

In vivo waren Axonregeneration und Myelinisierung in der SHED-CM-Gruppe nach einer Nervendurchtrennungsoperation höher. Die motorische Funktion verbesserte sich, während die Muskelatrophie in der SHED-CM-Gruppe verringert wurde. Somit können SHEDs verschiedene trophische Faktoren absondern, die die Regeneration peripherer Nerven über mehrere Mechanismen fördern. Insbesondere enthielt SHED-CM NGF, BDNF, NT-3, GDNF, ciliaren neurotrophen Faktor (CNTF), VEGF und HGF [87].

Die Verabreichung von SHED-EXOs verbesserte die motorische Funktionserholung der Ratten und reduzierte kortikale Läsionen bei Ratten mit traumatischer Hirnverletzung. SHED-EXOs können diese Effekte ausüben, indem sie die Neuroinflammation reduzieren und die Mikroglia-Polarisation verschieben [88].

SHED-CM führte nach dauerhafter MCAO zu einer Verbesserung der motorischen Behinderung und einem verringerten Infarktvolumen. Die mit SHED-CM behandelte Gruppe zeigte erhöhte Spiegel an Doublecortin, Neurofilament H, neuronalen Kernen und Endothelzellantigenen der Ratte im Periinfarktbereich.

Interessanterweise induzierte SHED-CM die Migration und Differenzierung endogener neuronaler Vorläuferzellen (NPC), die Vaskulogenese und verbesserte ischämische Hirnschäden [89].

Die intrazerebrale Verabreichung von SHED-CM bei Mäusen mit Hypoxie-Ischämie-Verletzung verbesserte die neurologische Funktion, die Überlebensrate und den neuropathologischen Score [90].

CM aus SHEDs erhalten, und zwar nur der Bruchteil davon<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]. 

In einem Tiermodell einer Verletzung des oberen Kehlkopfnervs induzierte die systemische Verabreichung von SHED-CM eine funktionelle Wiederherstellung, erhöhte den Grad der Myelinisierung und förderte die axonale Regeneration, wodurch Makrophagen in Richtung des M2-Phänotyps verschoben wurden [92].

Eine Übersicht über die in diesem Absatz vorgestellten Studien finden Sie in Tabelle 3.

6-OHDA, 6-Hydroxydopamin; A, Amyloid; BDNF, aus dem Gehirn stammender neurotropher Faktor; BMP, knochenmorphogenetisches Protein; CM, konditioniertes Medium; CNTF, ziliarer neurotropher Faktor; EAE, experimentelle Autoimmunenzephalomyelitis; ECM, extrazelluläre Matrix; ED-Siglec-9, Ektodomäne von Sialinsäure-bindendem Ig-ähnlichem Lektin-9;EXOs, Exosomen; EVs, extrazelluläre Vesikel; FGF, Fibroblasten-Wachstumsfaktor; GDNF, von Gliazellen abgeleiteter neurotropher Faktor; HGF, Hepatozyten-Wachstumsfaktor; icv, intrazerebroventrikulär; IGFBP, Insulin-ähnliches Wachstumsfaktor-Bindungsprotein; LPS, Lipopolysaccharid; MCP, Monozyten-Chemoattraktivprotein; MVs, Mikrovesikel; NF-κB, NuclearFactor Kappa-Leichtketten-Enhancer aktivierter B-Zellen; NGF, Nervenwachstumsfaktor; NT, Neurotrophin; OGD, Sauerstoffglukosemangel; SHEDs, Stammzellen aus menschlichen, abgeblätterten Milchzähnen; MCAO, mittlerer Hirnarterienverschluss; SCI, Rückenmarksverletzung; TBI, traumatische Hirnverletzung; TGF, transformierender Wachstumsfaktor; TIMP, Gewebeinhibitor der Metalloproteinase; VEGF, vaskulärer endothelialer Wachstumsfaktor; ↑, Steigerung/Verbesserungen; ↓, Reduktion.

For more information:1950477648nn@gmail.com