Μεσεγχυματικά βλαστοκύτταρα/εξωσώματα που προέρχονται από στρωματικά κύτταρα Μέρος 2

Παρακαλώ επικοινώνησεoscar.xiao@wecistanche.comΓια περισσότερες πληροφορίες

4.2.Τ Κανονισμός Κυττάρου

Τα MSC-εξωσώματα ρυθμίζουν επίσης τις λειτουργίες ή τις δραστηριότητες των Τ κυττάρων (Πίνακας 3). Τα BM-MSC-εξωσώματα αναφέρθηκε ότι μετατρέπουν Th1 σε Th2 και μειώνουν τη διαφοροποίηση Th17 στα PBMCs [97]. Το πιο σημαντικό, τα BM-MSC-εξωσώματα αύξησαν το επίπεδο των Tregs στα PBMC. Αυτές οι επιδράσεις μπορεί να προκαλούνται από την καταστολή των προφλεγμονωδών κυτοκινών όπως ο TNF- και η IL-1 και μια αύξηση της αντιφλεγμονώδους κυτοκίνης TGF- [9]. Μια άλλη αναφορά αποκάλυψε επίσης ότι τα εξωσώματα BM-MSC ρυθμίζουν τις ανοσολογικές αντιδράσεις στα PBMC από ασθματικούς ασθενείς [98]. Ο πολλαπλασιασμός και η ικανότητα ανοσοκαταστολής των Tregs προωθήθηκε από τα εξωσώματα BM-MSC μέσω της ανοδικής ρύθμισης της IL-10 και του TGF- 1 στα PBMC. Τα tregs προκλήθηκαν επίσης από εξωσώματα που προέρχονται από διεγερμένα με TGF-/IFN- -MSCs 【99】.οφέλη cynomoriumΟ προτεινόμενος μηχανισμός αυτής της ρύθμισης Treg είναι ένα αντιγονοπαρουσιαστικό κύτταρο (APC) - αλλά όχι μια εξαρτώμενη από τα CD4 συν Τ κύτταρα [97]. Μια προηγούμενη αναφορά έδειξε ότι η διαφοροποίηση των Tregs μεσολαβείται από ενεργοποιημένα APC, τα οποία επάγονται από τα ESC-MSC-εξωσώματα με έναν τρόπο που εξαρτάται από την πρωτογενή απόκριση 88 (MYD88) της μυελοειδούς διαφοροποίησης [100]. Έχει επίσης αναφερθεί ότι τα εξωσώματα ASC ποντικών επάγουν την αύξηση του πληθυσμού Tregs στα σπληνικά μονοπύρηνα κύτταρα ποντικών με αυτοάνοσο σακχαρώδη διαβήτη τύπου 1 που προκαλείται από στρεπτοζοτοκίνη [100]. Ανοδική ρύθμιση των Tregs έχει επίσης αναφερθεί στο πειραματικό μοντέλο αυτοάνοσης εγκεφαλομυελίτιδας σε ποντίκια με σκλήρυνση κατά πλάκας (MS) από ανθρώπινα BM-MSC-εξωσώματα [101], και σε μοντέλο ηπατικής βλάβης ποντικού που προκαλείται από κονκαναβαλίνη A(Con A) από ποντίκι BM-MSC- εξωσώματα [102]. Έχει επίσης αναφερθεί μείωση του πολλαπλασιασμού των ενεργοποιημένων Τ και Β λεμφοκυττάρων από εξωσώματα BM-MSC [103]. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι μελέτες των Del Fattore et al. και Di Trapani et al. έχουν δείξει ότι τα EV από το BM-MSC καταστέλλουν τον πολλαπλασιασμό των Τλεμφοκυττάρων έμμεσα με επαγωγή της διαφοροποίησης Treg, σε αντίθεση με τα MSC, τα οποία καταστέλλουν άμεσα τον πολλαπλασιασμό των Τ κυττάρων [103,104]. Επιπλέον, τα UC-MSC-EV που καθαρίστηκαν με χρωματογραφία αποκλεισμού μεγέθους έδειξαν μόνο ανασταλτική επίδραση στον πολλαπλασιασμό των Τ κυττάρων και δεν προκάλεσαν απόκριση κυτοκίνης και πόλωση μονοκυττάρων [105]. Απαιτούνται περαιτέρω μελέτες για να αποσαφηνιστεί ο μοριακός μηχανισμός αυτών των ρυθμίσεων από τα MSC-εξωσώματα.

Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε περισσότερα

4.3. Φλεγμονή στο δέρμα

Αναφέρθηκε ότι τα ανθρώπινα BM-MSC-εξωσώματα μειώνουν τη φωτογήρανση και τη φλεγμονή σε ποντίκια, κάτι που μπορεί να είναι χρήσιμο για την πρόληψη και τη θεραπεία της δερματικής γήρανσης [107]. Τα ανθρώπινα ASC-εξωσώματα αναφέρθηκε ότι ενισχύουν τη νεοαγγείωση και την επιβίωση του δερματικού κρημνού σε τραυματισμό IR επίμυος του μοντέλου μεταμόσχευσης κρημνού μειώνοντας τη φλεγμονή και την απόπτωση [108]. Σε αυτό το πειραματικό περιβάλλον, τα ASC-εξωσώματα που προέρχονται από H, O2-προρυθμισμένα ASCs είχαν καλύτερα αποτελέσματα σε σύγκριση με αυτά από μη ρυθμισμένα ASC. Η ρύθμιση της φλεγμονής είναι επίσης σημαντική για τη θεραπεία της ατοπικής δερματίτιδας (AD), μιας αντιπροσωπευτικής φλεγμονώδους νόσου του δέρματος. Έχει αποδειχθεί ότι τα ανθρώπινα ASC-εξωσώματα μπορούν να βελτιώσουν την AD σε δύο διαφορετικά μοντέλα ποντικού μέσω της μείωσης των παθολογικών συμπτωμάτων και της έκφρασης πολλαπλών κυτοκινών όπως IL-4, IL-5, IL-13, IL -17, IL-23, IL-31, TNF-, IFNy και θυμική στρωματική λεμφοποιητίνη (TSLP)[20,109]. Οι κυτοκίνες Th2, όπως η IL-4, η IL-5, η I{-13 και η IL{-31, που παράγονται κυρίως από ενεργοποιημένα κύτταρα Th2, είναι κρίσιμοι παράγοντες που συμβάλλουν στην ανάπτυξη αλλεργικών φλεγμονή στο δέρμα [158,159].υάκινθος της ερήμουΣυγκεκριμένα, οι κυτοκίνες Th2 συμπεριλαμβανομένων των IL-4, IL-13 και I-31 αποτελούν θεραπευτικούς στόχους για την AD[160]. Επιπλέον, τα ASC-εξωσώματα μείωσαν επίσης τη διήθηση των φλεγμονωδών δενδριτικών επιδερμικών κυττάρων (IDECs, CD86 plus και CD206 plus), γεγονός που οδήγησε στην απελευθέρωση προ-φλεγμονωδών κυτοκινών στο αλλοιωμένο δέρμα της AD[20]. Συνολικά, τα MSC-εξωσώματα είναι βασικοί παράγοντες στην αναγέννηση του δέρματος προάγοντας την πόλωση των μακροφάγων Μ2 με αντιφλεγμονώδεις ιδιότητες και μειώνοντας τα προφλεγμονώδη κύτταρα που απελευθερώνουν κυτοκίνη, όπως τα μακροφάγα Μ1 και τα IDECs.

4.4. Ανοσοτροποποίηση σε άλλες φλεγμονώδεις ασθένειες

Ανοσοτροποποίηση από MSC-εξωσώματα αναφέρθηκε επίσης σε διάφορα μοντέλα φλεγμονώδους νόσου. Παραδείγματα είναι τα εξής: (1) Εξωσώματα από BM-MSC αρουραίου που έχουν προκαθοριστεί με μελατονίνη μείωσαν τη νεφρική βλάβη σε μοντέλο νεφρικής βλάβης IR αρουραίου μειώνοντας το οξειδωτικό στρες και την απόπτωση, αυξάνοντας τις αντιοξειδωτικές και αντι-αποπτωτικές πρωτεΐνες και ενισχύοντας την αγγειογένεση [ 110]. Επιπλέον, τα εξωσώματα BM-MSC ποντικού μείωσαν τη νεφρική βλάβη με τρόπο εξαρτώμενο από το CCR [111]. Τα ανθρώπινα UC-MSC-εξωσώματα έχουν επίσης αναφερθεί ότι μειώνουν την επαγόμενη από σισπλατίνη οξεία νεφρική βλάβη (AKI) σε αρουραίους με τρόπο που εξαρτάται από την αυτοφαγία [112]· (2) Τα ανθρώπινα UC-MSC-εξωσώματα μείωσαν την πειραματική αυτοάνοση ραγοειδίτιδα σε αρουραίους 113];(3)Τα εξωσώματα MSC (PL-MSC) που προέρχονται από τον ανθρώπινο πλακούντα μείωσαν την ίνωση των ιστών και τη φλεγμονή σε ένα μοντέλο μυϊκής δυστροφίας Duchenne (DMD) ποντικού, εν μέρει μέσω της παροχής miR-29c[114]. (4) Τα ανθρώπινα UC-MSC-εξωσώματα βελτίωσαν την παθολογία του πνεύμονα, της καρδιάς και του εγκεφάλου σε νεογνά ποντίκια με BPD μειώνοντας την πνευμονική φλεγμονή και τη διαρροή κυψελιδικού τριχοειδούς δυνητικά μέσω της χορήγησης TSG-6 [115] ή μακροφάγου Πόλωση M2 [86];(5) Η στοχευμένη χορήγηση εξωσωμάτων BM-MSC ποντικού από το πεπτίδιο της γλυκοπρωτεΐνης του ιού της λύσσας (RVG) βελτίωσε τη γνωστική λειτουργία των διαγονιδιακών ποντικών APP/PS1 μειώνοντας την εναπόθεση πλάκας, το επίπεδο του A , ενεργοποίηση των αστροκυττάρων και την έκφραση των προφλεγμονωδών κυτοκινών TNF-, IL- και IL-6, ενώ αυξάνει το l επίπεδα IL-10, IL4 και IL-13 [116]; (6) Τα ανθρώπινα BM-MSC-EV βελτίωσαν τη νευρολογική βλάβη και τη μακροχρόνια νευροπροστασία σε ποντίκια με πνευμονία μειώνοντας τη μετα-ισχαιμική ανοσοκαταστολή και λεμφοπενία, καθώς και διέγερση της νευρογένεσης και της αγγειογένεσης [117] και (7) Τα εξωσώματα BM-MSC ποντικού μείωσαν το όριο για θερμικά και μηχανικά ερεθίσματα σε ένα μοντέλο διαβητικής περιφερικής νευροπάθειας ποντικού ρυθμίζοντας πολλούς παράγοντες που εμπλέκονται στην πόλωση των μακροφάγων μέσω του παράδοση miRNAs που στοχεύουν το μονοπάτι σηματοδότησης TLR4/NF-kB [118].Μέθοδος εκχύλισης φλαβονοειδών pdfΆλλες φλεγμονώδεις ασθένειες, οι οποίες μπορούν να ρυθμιστούν από τα MSC-εξωσώματα ή τα MSC-EVs, περιλαμβάνουν την ΟΑ [119,120], την εκφύλιση του μεσοσπονδύλιου δίσκου (IVDD)[123], τον τραυματισμό του νωτιαίου μυελού [124-126], το έμφραγμα του μυοκαρδίου [127,128], οξεία πνευμονική βλάβη (ALI)[129-131], ιδιοπαθής πνευμονική ίνωση (IPF)[132], ηπατική βλάβη IR [133], ηπατική ίνωση [134], οξεία ηπατική ανεπάρκεια [135], IBD [92,136], νεκρωτική εντεροκολίτιδα [137], ανεύρυσμα κοιλιακής αορτής [1391. εγκεφαλικές κακώσεις [139-143 l, στένωση ουρήθρας [144l, status epilepticus (SE)[145,146], τραυματισμοί αμφιβληστροειδούς [147,148], σήψη [150-vers], και μόσχευμα [150], -νόσος ξενιστή (GvHD)[150]. Η ανοσορύθμιση των MSC-εξωσωμάτων επισημάνθηκε στην πρώτη κλινική τους εφαρμογή σε αλλογενές περιβάλλον σε ασθενή που πάσχει από ανθεκτικό στα στεροειδή GvHD[151]. Σε αυτή τη μελέτη, τα MSC-εξωσώματα ρυθμίζουν την κατάσταση των ανοσοκυττάρων του ασθενούς. Η διαφοροποίηση των Tregs από την ενεργοποίηση APC που προκαλείται από το MSC-εξώσωμα μπορεί να συμβάλει στην καταστολή της GvHD [99].

Το Cistanche μπορεί να αντιγηρανθεί

Συνοπτικά, τα MSC-εξωσώματα ή τα MSC-EV καταστέλλουν τις φλεγμονώδεις αποκρίσεις σε ποικίλες ασθένειες προκαλώντας πόλωση και διαφοροποίηση των M2 μακροφάγων και των Tregs. Αν και οι ακριβείς συνθέσεις φορτίου και το MoA των εξωσωμάτων πρέπει να μελετηθούν περαιτέρω, αυξανόμενα στοιχεία υποδηλώνουν ότι τα MSC-εξωσώματα έχουν παρόμοιες αντιφλεγμονώδεις και ανοσοτροποποιητικές ιδιότητες με τα MSC, τα οποία θα μπορούσαν να είναι ευεργετικά για τη θεραπεία φλεγμονωδών και αυτοάνοσων ασθενειών, καθώς και για το δέρμα αναγέννηση. Ωστόσο, τα MSC-εξωσώματα μπορεί επίσης να διαθέτουν διακριτούς ανοσοτροποποιητικούς μηχανισμούς από εκείνους των MSCs, οι οποίοι πρέπει να διευκρινιστούν περαιτέρω για να διευκολυνθεί η εφαρμογή σε κλινικά περιβάλλοντα.

5. Αντιγηραντικές Επιδράσεις MSC-Εξοσωμάτων

Η γήρανση, η οποία ορίζεται ως η μη αναστρέψιμη επιδείνωση των φυσιολογικών διεργασιών των οργανισμών με την πάροδο του χρόνου, χαρακτηρίζεται από εννέα χαρακτηριστικά: κυτταρική γήρανση, μιτοχονδριακή δυσλειτουργία, απορυθμισμένη αίσθηση θρεπτικών ουσιών, επιγενετικές αλλοιώσεις, τριβή τελομερών, γονιδιωματική αστάθεια, αλλοιωμένη ενδοκυτταρική επικοινωνία [26,11, ]. Μεταξύ αυτών, η κυτταρική γήρανση έχει πρόσφατα επικεντρωθεί ως ένας από τους βασικούς παράγοντες στη σύνθετη διαδικασία γήρανσης καθώς συνδέεται με άλλα χαρακτηριστικά [163]. Τα γηρασμένα κύτταρα συσσωρεύονται στους ιστούς των σπονδυλωτών με την ηλικία.φλαβονοειδήΕίναι ενδιαφέρον ότι η αφαίρεση των γηρασμένων κυττάρων στα ζώα έχει ως αποτέλεσμα την καθυστερημένη εμφάνιση ασθενειών που σχετίζονται με την ηλικία [164-168]. Ο γηρασμός χαρακτηρίζεται από μια σταθερή διακοπή του κυτταρικού κύκλου στη φάση Gl και μια φλεγμονώδη απόκριση που ονομάζεται εκκριτικός φαινότυπος που σχετίζεται με τη γήρανση (SASP), ο οποίος τροποποιεί το μικροπεριβάλλον γύρω από τα γηρασμένα κύτταρα [161]. Η γήρανση προκαλείται από ενδοκυτταρικές και εξωκυτταρικές καταπονήσεις, συμπεριλαμβανομένου του αντιγραφικού στρες, της βλάβης του DNA, της ενεργοποίησης του ογκογονιδίου, της βλάβης ή της βράχυνσης των τελομερών, της φλεγμονής, της μιτοχονδριακής δυσλειτουργίας, του οξειδωτικού στρες και των προσβολών φαρμάκων, για την εξάλειψη των κατεστραμμένων κυττάρων και την πρόληψη πιθανού κακοήθους κυτταρικού μετασχηματισμού [161,169] . Τα συστατικά του SASP περιλαμβάνουν αυξητικούς παράγοντες, προφλεγμονώδεις κυτοκίνες, χημειοκίνες και ένζυμα αναδιαμόρφωσης εξωκυτταρικής μήτρας [170-172]. Το SASP συμβάλλει στη φλεγμονή, ένας όρος που επινοήθηκε από τους Franceschi et al. το 2000, το οποίο περιγράφει χαμηλού βαθμού, ελεγχόμενη, ασυμπτωματική, χρόνια και συστηματική φλεγμονή που σχετίζεται με διαδικασίες γήρανσης [173]. Πράγματι, πολλά στοιχεία δείχνουν ότι η φλεγμονή μπορεί τελικά να οδηγήσει σε ασθένειες που σχετίζονται με την ηλικία [174-176]. Έτσι, οι παρεμβάσεις που καταστέλλουν τις διεργασίες SASP και φλεγμονής μπορεί να έχουν τη δυνατότητα να ανακουφίσουν διάφορες χρόνιες ασθένειες [177]. Επιπλέον, τα γηρασμένα κύτταρα εμφανίζουν την έκφραση της σχετιζόμενης με τη γήρανση -γαλακτοσιδάσης (SA- -gal), αυξήσεις στα mRNA/πρωτεΐνες συμπεριλαμβανομένων των p53, p21, p16 και -H2AX και μια μείωση στον κυτταρικό πολλαπλασιασμό 【161】.

5.1. EVs in Senescence

Τα EVs ή τα εξωσώματα διαδραματίζουν ρόλο τόσο στη μεταφορά του φαινοτύπου της γήρανσης όσο και στην ανακούφιση ή ακόμα και στην αναζωογόνηση των κυττάρων γήρανσης, ανάλογα με τα προερχόμενα κύτταρα. Οι μελέτες υποδεικνύουν ότι τα EVs ή τα εξωσώματα δρουν ως νέα συστατικά του SASP και δείκτες ασθενειών που σχετίζονται με την ηλικία [169-171]. Αλλαγές που σχετίζονται με την ηλικία σε EVs ή εξωσώματα έχουν αναφερθεί ότι έχουν ως αποτέλεσμα τα ακόλουθα: (1) αύξηση του αριθμού των EVs ή των εξωσωμάτων που απελευθερώνονται κατά τη γήρανση των ινοβλαστών, των επιθηλιακών κυττάρων και των καρκινικών κυττάρων [178,179], (2) μείωση στα επίπεδα των κυκλοφορούντων EV με την ηλικία, τουλάχιστον από τα 30 έως τα 60 στους ανθρώπους, καθώς και σε ποντίκια και αρουραίους [180-182]. και (3) αλλαγές της σύνθεσης EV ή εξωσώματος (miRNA, πρωτεΐνες ή λιπίδια) που σχετίζονται με τη γήρανση ή τη γήρανση [171,183-189]. Στην πραγματικότητα, τα EVs ή τα εξωσώματα μεσολαβούν στην παρακρινή γήρανση, μεταδίδοντας τη γήρανση από γηρασμένα ή νοσούντα κύτταρα σε φυσιολογικά κύτταρα, τόσο σε φυσιολογικές όσο και σε ασθένειες [169,190-195]. Αυτή η παρακρινή γήρανση συσχετίζεται θετικά με την πρόσληψη εξωσωμάτων από τα κύτταρα-στόχους και αποτρέπεται με την αναστολή της δημιουργίας εξωσωμάτων [169].

Έχει επίσης αναφερθεί ότι διάφορα μακρά μη κωδικοποιητικά RNA (ncRNAs) εμπλουτίζονται σε εξωσώματα από γηρασμένα κύτταρα και συσσωρευμένα στοιχεία δείχνουν ότι αυτά τα RNA μπορεί να συμβάλλουν στην εξέλιξη ασθενειών που σχετίζονται με την ηλικία, όπως η αθηροσκλήρωση, ο διαβήτης τύπου 2, η οστεοπόρωση, η οστεοαρθρίτιδα, η ρευματοειδής αρθρίτιδα, νόσο του Πάρκινσον και σκλήρυνση κατά πλάκας [196]. Έχει επίσης αναφερθεί ότι διάφορα μακροχρόνια μη κωδικοποιητικά RNA (ncRNAs) εμπλουτίζονται σε εξωσώματα από γηρασμένα κύτταρα και συσσωρευμένα στοιχεία δείχνουν ότι αυτά τα RNA μπορεί να συμβάλλουν στην εξέλιξη ασθενειών που σχετίζονται με την ηλικία, όπως η αθηροσκλήρωση, ο διαβήτης τύπου 2, η οστεοπόρωση, η ΟΑ, η ρευματοειδής αρθρίτιδα, η νόσος του Πάρκινσον και η σκλήρυνση κατά πλάκας. Για παράδειγμα, στην αθηροσκλήρωση, τα μονοκύτταρα που εκτίθενται σε οξειδωμένη λιποπρωτεΐνη χαμηλής πυκνότητας (oxLDL) οδηγούν την εξέλιξη της νόσου. Μια μελέτη από τους Chen et al. έδειξε ότι η THP-1, μια κυτταρική σειρά μονοκυττάρων, που υποβλήθηκε σε αγωγή με oxLDL εμφανίζει σημαντική ανοδική ρύθμιση του εξωσωματικού lncRNA GAS5 και αυτά τα εξωσώματα προκαλούν απόπτωση των ενδοθηλιακών κυττάρων [197]. Ο ρόλος του εξωσωματικού lncRNA τονίστηκε επίσης από τους Ruan et al. Σε αυτή τη μελέτη, βρέθηκε ότι τα περιεχόμενα του εξωσωματικού lncRNA-p3134 σε διαβητικούς ασθενείς ήταν υψηλότερα από αυτά σε μη διαβητικά άτομα [198]. Τα γηρασμένα κύτταρα ασκούν επίσης αποτελέσματα μεταφέροντας φορτίο πρωτεΐνης. Για παράδειγμα, εξωσώματα από γηρασμένα κύτταρα πολλαπλού μυελώματος που προκαλούνται από φάρμακα προάγουν την ενεργοποίηση και τον πολλαπλασιασμό των ΝΚ κυττάρων μεταφέροντας IL-15RA και IL-15 [199]. Συνολικά, τα EV από γηρασμένα κύτταρα μπορεί να χρησιμεύσουν ως δείκτες ασθένειας.

5.2. Επιδράσεις κατά της γήρανσης

Ήταν ασαφές ότι οι κυκλοφορούντες μεσολαβητές είναι υπεύθυνοι για την αναζωογόνηση πολλαπλών ιστών παλαιών οργανισμών από παραβίωση νεαρών οργανισμών[200]. Πολύ πρόσφατα, αποδείχθηκε ότι τα EV από το πλάσμα νεαρών ποντικών παρατείνουν τη διάρκεια ζωής των ηλικιωμένων ποντικών καθυστερώντας τη γήρανση μέσω της εξωσωματικής φωσφοριβοσυλοτρανσφεράσης νικοτιναμιδίου (en amp)[201]. Μια άλλη μελέτη ανέφερε επίσης ότι τα εξωσώματα από νεαρά ποντίκια θα μπορούσαν να μεταφέρουν το miR-126b-5p στον ιστό των ηλικιωμένων ποντικών και να αντιστρέψουν την έκφραση μορίων που σχετίζονται με τη γήρανση όπως τα p16, mTOR, IGF{{6 }}R και γονίδια που σχετίζονται με την τελομεράση συμπεριλαμβανομένων των Men1, Mre11a, Tep1, Terf2, Tert και Tnks, σε ηλικιωμένα ποντίκια [202]. Μια άλλη αναφορά αποκάλυψε ότι τα EV που προέρχονταν από τον ορό νεαρών ποντικών εξασθένησαν τη φλεγμονή σε ηλικιωμένα ποντίκια αναζωογονώντας εν μέρει την ανοσοανεκτικότητα των γηρασμένων Τ-κυττάρων [203]. Η εμφύτευση υποθαλαμικών βλαστικών/προγονικών κυττάρων, τα οποία κατασκευάστηκαν γενετικά για να επιβιώσουν της φλεγμονής του υποθαλάμου που σχετίζεται με τη γήρανση, αναφέρθηκε ότι προκαλεί επιβράδυνση της γήρανσης και παράταση της διάρκειας ζωής σε ποντικούς μέσης ηλικίας [204].

Το πιο σημαντικό, αυξανόμενα στοιχεία υποδηλώνουν ότι η κυτταρική γήρανση μπορεί να μετριαστεί ή να αντιστραφεί από EVs ή εξωσώματα που προέρχονται από βλαστοκύτταρα (Πίνακας 4) [205-214]. Τα ανθρώπινα ASC-εξωσώματα μείωσαν την επαγόμενη από υψηλή γλυκόζη πρόωρη γήρανση των ενδοθηλιακών προγονικών κυττάρων (EPCs) και ενίσχυσαν την επούλωση τραυμάτων σε διαβητικούς αρουραίους [205]. Στην ίδια μελέτη, η υπερέκφραση του σχετιζόμενου με τον πυρηνικό παράγοντα ερυθροειδούς 2-παράγοντα 2 (NRF2) σε ανθρώπινα ASC-εξωσώματα μείωσε περαιτέρω την πρόωρη γήρανση των EPCs και προώθησε την επούλωση τραυμάτων σε διαβητικούς αρουραίους ρυθμίζοντας την έκφραση διαφόρων πρωτεϊνών [205]. Δεδομένου ότι η υψηλή γλυκόζη σε διαβητικούς ασθενείς προκαλεί αντιδραστικά είδη οξυγόνου (ROS) και φλεγμονή, η οποία προάγει τη γήρανση και βλάπτει τη λειτουργία των EPCs, η μειωμένη γήρανση των EPC από τα ASC-εξωσώματα μπορεί να είναι ευεργετική για τη θεραπεία των ελκών του διαβητικού ποδιού [205]. Έχει επίσης αναφερθεί ότι τα ανθρώπινα ASC-εξωσώματα περιέχουν lncRNA MALAT1 και ανακτούν τη λειτουργία της κινητικής συμπεριφοράς με μείωση της εγκεφαλικής βλάβης του φλοιού σε ένα μοντέλο τραυματικής εγκεφαλικής βλάβης αρουραίου [142]. Σχετικά με αυτό, μια μελέτη αποκάλυψε ότι η έκφραση MALATl μειώνεται σε ηλικιωμένα ποντίκια και ότι η θεραπεία ανθρώπινων UC-MSC-εξωσωμάτων που περιέχουν MALAT1 αποτρέπει τη γήρανση σε ποντίκια που έλαβαν D-γαλακτόζη (gal) και τη γήρανση σε καρδιομυοκύτταρα H9C2 που υποβλήθηκαν σε αγωγή με H, O. 206]. Το MALATl είναι ένας από τους υποψηφίους για αντιγηραντικές επιδράσεις σε εξωσώματα που προέρχονται από βλαστοκύτταρα, δεδομένου ότι ο αποκλεισμός του MALAT στα UC-MSCs κατάργησε αυτές τις επιδράσεις των εξωσωμάτων UM-MSC. Ομοίως, το εξωσωματικό miR-146a ήταν γνωστό ότι ρυθμίζει αρνητικά τη γήρανση των MSC στοχεύοντας τη σηματοδότηση NF-B [191]. Πρόσφατα, το miR{33}}a σε εξωσώματα AF-MSC αναφέρθηκε ότι μειώνει τη φλεγμονή που προκαλείται από το LPS στα ανθρώπινα τροφοβλαστικά κύτταρα [215]. Το miR{38}}a είναι επίσης γνωστό ότι εμπλουτίζεται σε ανθρώπινα UC-MSC-εξωσώματα με προετοιμασία του TNF- -και μεσολαβεί σε αντιφλεγμονώδη αποτελέσματα σε ένα μοντέλο στένωσης ουρήθρας επίμυος [145]. Τα αντιοξειδωτικά ένζυμα υπεροξιρεδοξίνες (PRDXs) αναφέρθηκαν ως υψηλά εμπλουτισμένα σε iPSC-EV και BM-MSC-EV [208]. Η μεταφορά των PRDX από αυτά τα EVs είχε ως αποτέλεσμα την ανακούφιση των φαινοτύπων της κυτταρικής γήρανσης, όπως οι αυξήσεις των SA- -gal, p21, p53, IL-1, IL-6 και -H2AX τόσο σε αντιγραφικό όσο και σε γενετικά επαγόμενα γηρασμένα MSC 【209】.χρήσεις της εσπεριδίνηςΕίναι ενδιαφέρον ότι η πρωτεομική ανάλυση αποκάλυψε ότι τα ASC-εξωσώματα περιέχουν επίσης PRDXs όπως τα PRDX1, PRDX4 και PRDX6 [109]. Τα ανθρώπινα εξωσώματα ASC αναφέρθηκε επίσης ότι μειώνουν τη γήρανση που προκαλείται από την IL-1 -σε οστεοβλάστες από ασθενείς με ΟΑ 【209】. Σε αυτή τη μελέτη, τα εξωσώματα ASC μείωσαν όχι μόνο τα επίπεδα SA- -gal, -H2AX, και πρωτεΐνη IL-6, αλλά και τα επίπεδα της προσταγλανδίνης Ε2, το οξειδωτικό στρες και το δυναμικό της μιτοχονδριακής μεμβράνης. Έχει αναφερθεί ότι το miR{14}} στα εξωσώματα αποτρέπει τη γήρανση των ενδοθηλιακών κυττάρων καταστέλλοντας την έκφραση της πρωτεΐνης μεταλλαγμένης στην αταξία της τελαγγειεκτασίας (ATM) στοχεύοντας την 3'-αμετάφραστη περιοχή (UTR) του mRNA της [216]. Είναι ενδιαφέρον ότι η ανάλυση αλληλουχίας επόμενης γενιάς (NGS) αποκάλυψε ότι τα εξωσώματα ASC περιέχουν επίσης miR-214 (αδημοσίευτη παρατήρηση των Ha et al.).

Το miR-29la-3p ποντικιού ταυτοποιήθηκε ότι στοχεύει τον υποδοχέα TGF- 2 και ως φορτίο ESC-εξωσωμάτων ποντικού [211]. Η θεραπεία των ESC-εξωσωμάτων ποντικού μείωσε την έκφραση SA- -gal και προώθησε τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό και τη μετανάστευση αντιγραφόμενων ή επαγόμενων από αδριαμυκίνη γηρασμένων HDF [211]. Αναφέρθηκε ότι τα ανθρώπινα ESC-εξωσώματα ανέστειλαν την επαγόμενη από D-gal γήρανση των ανθρώπινων αγγειακών ενδοθηλιακών κυττάρων (HUVECs)[212]. Η θεραπεία των ESC-εξωσωμάτων οδήγησε σε μείωση της δραστηριότητας SA{14}gal, των επιπέδων πρωτεΐνης p16 και p21 και του ROS στα HUVECs και σε αύξηση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, της μετανάστευσης και του σχηματισμού σωλήνων των HUVEC. Το miR-200a στα ESC-εξωσώματα μείωσε το επίπεδο της πρωτεΐνης 1 (KEAP1) που σχετίζεται με ECH τύπου Kelch στοχεύοντας το 3'-UTR του mRNA KEAP1. Ως αποτέλεσμα, το επίπεδο του NRF2, ενός κύριου ρυθμιστή των αντιοξειδωτικών αποκρίσεων [217], αυξήθηκε για να προκαλέσει την έκφραση των κατάντη στόχων της, όπως η οξυγενάση της αίμης 1 (HO1), η δισμουτάση υπεροξειδίου (SOD) και η καταλάση (CAT) [213]. Τα ESC-εξωσώματα προώθησαν την επούλωση του έλκους πίεσης σε ηλικιωμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal μειώνοντας τη γήρανση του ενδοθηλίου και αυξάνοντας την αγγειογένεση [212]. Τα ανθρώπινα iPSC-εξωσώματα αναφέρθηκε ότι προστατεύουν τα HDF από τη βλάβη της UVB, μειώνουν τη σχετιζόμενη με τη γήρανση έκφραση MMP-1/3 και επάγουν τη σύνθεση κολλαγόνου τύπου Ι τόσο σε κατεστραμμένα από UVB όσο και σε γηρασμένα HDF [214]. Τα ανθρώπινα iPSC-εξωσώματα αναφέρθηκαν επίσης ότι μειώνουν το SA- -gal και αυξάνουν τη βιωσιμότητα των κυττάρων και τον σχηματισμό σωλήνων των HUVECs με άγνωστους μηχανισμούς που έχουν τραυματιστεί από υψηλή γλυκόζη [214]. Τα εξωσώματα από διάφορα κύτταρα είναι επίσης χρήσιμα ως φορέας παροχής βιομορίων για την καταστολή της γήρανσης. Το miR-675 ανακαλύφθηκε ως υποψήφιος δείκτης γήρανσης [207]. Η παροχή miR-675 μέσω των εξωσωμάτων UC-MSC μείωσε την έκφραση SA- -gal και τα επίπεδα των πρωτεϊνών p21 και TGF- 1 σε H2O2-προκάλεσαν γηρασμένα κύτταρα H9C2 από στοχευμένη υπορρύθμιση του TGF- 1. Επιπλέον, τα εξωσώματα miR-675-UC-MCS προώθησαν την αιμάτωση στο ισχαιμικό οπίσθιο σκέλος αναστέλλοντας την έκφραση τόσο των mRNAs όσο και των πρωτεϊνών του p21 και του TGF- 1[207]. Μια άλλη μελέτη ανέφερε ότι τα εξωσώματα που προέρχονται από υπερεκφρασμένα επιθηλιακά κύτταρα θύμου ποντικού (TECs) με Wnt ανέστειλαν τους φαινοτύπους γήρανσης που προκαλούνται από τη δεξαμεθαζόνη στα TEC [218].

Συνολικά, τα MSC-εξωσώματα προσδίδουν αποτελέσματα κατά της γήρανσης μέσω του μοναδικού τους περιεχομένου miRNA, lncRNA και ενζύμων. Με την πρόκληση πολλαπλασιασμού και τη μείωση του SASP σε γηρασμένα κύτταρα, έχουν μεγάλη δυνατότητα να μειώσουν τα γηρασμένα κύτταρα στους ιστούς. Δεδομένου ότι η αφαίρεση γηρασμένων κυττάρων από ιστούς αναφέρθηκε ότι δημιουργεί ένα προαναγεννητικό περιβάλλον [168] και την ομοιόσταση των ιστών [166], η εφαρμογή MSC-εξωσωμάτων για την αφαίρεση των γηρασμένων κυττάρων μπορεί να είναι μια προτιμώμενη προσέγγιση για την πρόκληση αναγέννησης ή αναζωογόνησης των ιστών .

6. Επούλωση δερματικών τραυμάτων από MSC-Exosomes

Η πληγή είναι ένας τύπος τραυματισμού στο δέρμα. Μια ανοιχτή πληγή προκαλείται από σχίσιμο, κόψιμο ή παρακέντηση και μια κλειστή πληγή προκαλείται από αμβλύ τραύμα [219]. Τα δερματικά τραύματα μπορούν να ταξινομηθούν σε οξείες και χρόνιες [220]. Οι οξείες πληγές είναι ιδιαίτερα διαδεδομένες από απώλεια δέρματος και επιδερμίδας που προκαλούνται από μηχανικούς, χημικούς, βιολογικούς ή θερμικούς τραυματισμούς. Οι χρόνιες πληγές, από την άλλη πλευρά, είναι συχνές συννοσηρότητες σύνθετων ασθενειών όπως η παχυσαρκία, ο διαβήτης και οι αγγειακές διαταραχές. Τέσσερις κατηγορίες χρόνιων πληγών περιλαμβάνουν τα έλκη πίεσης, τα διαβητικά έλκη, τα φλεβικά έλκη και τα έλκη αρτηριακής ανεπάρκειας σύμφωνα με την Εταιρεία Επούλωσης Πληγών [221]. Δεδομένου ότι οι χρόνιες πληγές δεν επουλώνονται εντός τριών μηνών, θεωρούνται ως μη επουλωτικές πληγές [222,223]. Ένα άλλο σημαντικό ιατρικό ζήτημα είναι η παθολογική επούλωση πληγών και ο σχηματισμός ουλών, που προκαλούν τόσο φυσιολογικές όσο και ψυχολογικές προκλήσεις [224]. Το ετήσιο κόστος του Medicare για τη θεραπεία οξέων και χρόνιων τραυμάτων υπολογίστηκε από 28,1 έως 96,8 δισεκατομμύρια δολάρια [225]. Επιπλέον, η ετήσια αγορά προϊόντων για την περιποίηση τραυμάτων εκτιμάται ότι θα φτάσει τα 15 έως 22 δισεκατομμύρια δολάρια έως το 2024[225].

Η επούλωση δερματικών πληγών είναι η πολύπλοκη διαδικασία αποκατάστασης του τραυματισμένου δέρματος. Αποτελείται από τέσσερις φάσεις: τη φάση ομοιόστασης, φλεγμονώδους, πολλαπλασιαστικής και αναδιαμόρφωσης [226-228]. Οι αποκρίσεις σε αυτές τις φάσεις συντονίζονται στενά για την εξασφάλιση ζωτικών λειτουργιών του δερματικού φραγμού [224]. Ωστόσο, ο μηχανισμός της επούλωσης του δερματικού τραύματος και οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ μιας ποικιλίας κυττάρων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επούλωσης του τραύματος έχουν οριοθετηθεί μόνο εν μέρει [229]. Πολλοί τύποι κυττάρων αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με μια εξαιρετικά περίπλοκη αλληλουχία κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επούλωσης του δερματικού τραύματος ως εξής [230]: (1) τα αιμοπετάλια ξεκινούν τον σχηματισμό θρόμβων αίματος, οι οποίοι αποτελούνται από αιμοπετάλια, ερυθρά αιμοσφαίρια και μόρια εξωκυτταρικής μήτρας στην πρώτη φάση της ομοιόστασης· (2) τα ουδετερόφιλα, τα μονοκύτταρα, καθώς και τα μακροφάγα είναι κύριοι παράγοντες κατά τη φλεγμονώδη φάση. Οι χημειοτακτικοί παράγοντες που απελευθερώνονται από τα ουδετερόφιλα προσελκύουν μονοκύτταρα και κυτοκίνες από τα μακροφάγα και διεγείρουν τη μετανάστευση των ινοβλαστών για να εισέλθουν στην τραυματισμένη περιοχή από τους περιβάλλοντες φυσιολογικούς ιστούς. θέση κατά την πολλαπλασιαστική φάση. Οι ινοβλάστες διαφοροποιούνται επίσης σε μυοϊνοβλάστες για να δημιουργήσουν αντοχή σε εφελκυσμό στο τραύμα. Επιπλέον, οι ινοβλάστες εκκρίνουν αυξητικούς παράγοντες, οι οποίοι ενεργοποιούν τη μετανάστευση και τον πολλαπλασιασμό των κερατινοκυττάρων. Η επαναεπιθηλιοποίηση ολοκληρώνεται με τη διακοπή της μετανάστευσης των κυττάρων με αναστολή επαφής [230]. και (4) αναδιαμόρφωση μέσω απόπτωσης ινοβλαστών, μυοϊνοβλαστών και άλλων κυττάρων και η αποικοδόμηση της εξωκυτταρικής μήτρας συμβαίνει κατά τη φάση αναδιαμόρφωσης της ουλής του τραύματος, η οποία εκτείνεται από μήνες έως χρόνια. Οι ανεπιθύμητες ουλές, που προκαλούνται από ανώμαλη επούλωση τραυμάτων, περιλαμβάνουν χρόνιες μη επουλωτικές ουλές και παθολογικές ουλές, όπως υπερτροφικές ουλές και χηλοειδείς, και επηρεάζουν εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως αφού επί του παρόντος δεν υπάρχει διαθέσιμη αποτελεσματική θεραπευτική επιλογή [224]. Η πρόληψη ή η μείωση των ουλών είναι επίσης ένα σημαντικό ζήτημα που πρέπει να λυθεί στην αναγεννητική αισθητική [231].

Τα MSC-EV ή τα MSC-εξωσώματα ενορχηστρώνουν όλες τις φάσεις της επούλωσης των τραυμάτων του δέρματος λόγω της ικανότητάς τους να ρυθμίζουν τη φλεγμονή, να ενεργοποιούν τη μετανάστευση και τον πολλαπλασιασμό διαφόρων κυττάρων, συμπεριλαμβανομένων των ανοσοκυττάρων, των ινοβλαστών και των κερατινοκυττάρων, και ακόμη και να βελτιώνουν τις ουλές (Πίνακας 5)[85,87] ,88,205,226,231-245]. Για παράδειγμα, αναφέρθηκε πλήρης επαναεπιθηλιοποίηση σε μοντέλο επούλωσης δερματικών τραυμάτων κουνελιού από EVs από ASC και BM-MSC κουνελιού με άγνωστο μηχανισμό [232]. Τα ανθρώπινα ASC-EVs αναφέρθηκε επίσης ότι ενισχύουν την επούλωση δερματικών τραυμάτων σε αρουραίους [233].

6.1. Φάση ομ1οστάσεως

Κατά τη φάση της ομοιόστασης, ο σχηματισμός θρόμβων αίματος από τα αιμοπετάλια προστατεύει το τραυματισμένο σημείο. Μέχρι τώρα, δεν υπάρχουν διαθέσιμα άμεσα στοιχεία που να δείχνουν τη συμμετοχή των MSC-εξωσωμάτων στην πήξη του αίματος κατά την επούλωση του τραύματος. Ένα πρόσφατο αποτέλεσμα μπορεί να υποδηλώνει το πιθανό όφελος των MSC-εξωσωμάτων στην πήξη του αίματος στη διαδικασία επούλωσης του τραύματος. Τα ανθρώπινα UC-MSC-EVs έχουν αναφερθεί ότι επάγουν την πήξη του αίματος in vitro [244]. Ωστόσο, απαιτούνται περαιτέρω μελέτες για την ανάλυση των επιδράσεων των MSC-EV ή των MSC-εξωσωμάτων στην πήξη του αίματος τόσο σε υγιείς όσο και σε ασθένειες.

6.2.Φλεγμονώδης φάση

Η ρύθμιση της φλεγμονής είναι επίσης σημαντική για την αναγέννηση του δέρματος κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επούλωσης του τραύματος. Αν και η φλεγμονή είναι μια φάση του φυσιολογικού καταρράκτη αποκατάστασης του δέρματος, η παρατεταμένη φλεγμονή είναι επιβλαβής και μπορεί να προκαλέσει υπερβολικές ουλές [245]. Η παρατεταμένη φλεγμονή συμβαίνει κυρίως σε χρόνιες ή εγκαυματικές πληγές [226,246] και είναι σημαντική η κατάλληλη μετάβαση από τις φλεγμονώδεις σε πολλαπλασιαστικές φάσεις στην κανονική επούλωση του τραύματος [247]. Τα μακροφάγα είναι ζωτικής σημασίας στη διαδικασία επούλωσης του τραύματος, η οποία θα πρέπει να μεταβεί κατάλληλα από τα μακροφάγα Μ1 σε Μ2 [248,249]. Τα μακροφάγα Μ2 έχουν αντιφλεγμονώδεις ιδιότητες, οι οποίες προωθούνται για την αποκατάσταση των πληγών στις τελευταίες φάσεις της επούλωσης των τραυμάτων του δέρματος [248,249]. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα MSC-εξωσώματα προάγουν την πόλωση των μακροφάγων από M1 σε M2 σε μοντέλα επούλωσης δερματικών τραυμάτων (βλ. 4. Αντιφλεγμονή και ανοσορύθμιση από MSC-εξωσώματα): (1)ανθρώπινα BM-MSC-εξωσώματα και IM-MSC- τα εξωσώματα προάγουν την επούλωση δερματικών πληγών σε ποντίκια μεταφέροντας miR-223[85]. (2) ανθρώπινα UC-MSC-εξωσώματα προώθησαν την επούλωση του διαβητικού δερματικού τραύματος σε αρουραίους παρέχοντας let-7b [88]; και (3) τα ανθρώπινα UC-MSC-εξωσώματα ενίσχυσαν την επούλωση του τραύματος σε αρουραίους με σοβαρό έγκαυμα μέσω μεταφοράς miR-181c [88].

Αυτό το άρθρο εξάγεται από το Cells 2020, 9, 1157. doi:10.3390/cells9051157 www.mdpi.com/journal/cells