Tế bào gốc trung mô lấy từ mô mỡ bảo vệ thận khỏi tổn thương do thiếu máu-có phục hồi thông qua việc ức chế căng thẳng oxy hóa và phản ứng viêm

Journal of Translational Medicine - Tập 9 Số 1 - 2011
Yen-Ta Chen1, Cheuk‐Kwan Sun2, Yu‐Chun Lin3, Li-Teh Chang4, Yung‐Lung Chen3, Tzu‐Hsien Tsai3, Sheng-Ying Chung3, Sarah Chua3, Ying-Hsien Kao5, Chia‐Hung Yen6, Pei‐Lin Shao7, Kuan-Cheng Chang8, Steve Leu9, Hon‐Kan Yip9
1Division of Urology, Department of Surgery, Chang Gung Memorial Hospital - Kaohsiung Chang Gung Memorial Hospital and Chang Gung University College of Medicine, Kaohsiung, Taiwan
2Department of Emergency Medicine, E-Da Hospital, I-Shou University, Kaohsiung, Taiwan
3Division of cardiology, Department of Internal Medicine, Kaohsiung Chang Gung Memorial Hospital and Chang Gung University College of Medicine, Kaohsiung, Taiwan
4Basic Science, Nursing Department, Meiho University, Pingtung, Taiwan
5Department of Medical Research, E-Da Hospital, I-Shou University, Kaohsiung, Taiwan
6Department of Life Science, National Pingtung University of Science and Technology, Pingtung, Taiwan
7Graduate Institute of Medicine, College of Medicine, Kaohsiung Medical University, Kaohsiung, Taiwan
8Department of Cardiology, School of Medicine, China Medical University, Taichung, Taiwan
9Center for Translational Research in Biomedical Sciences, Kaohsiung Chang Gung Memorial Hospital and Chang Gung University College of Medicine, Kaohsiung, Taiwan

Tóm tắt

Tóm tắt Đặt vấn đề

Các gốc tự do oxy là những tác nhân quan trọng gây ra các tác động độc hại lên nhiều cơ quan trong quá trình tổn thương do thiếu máu-có phục hồi (IR). Chúng tôi giả thuyết rằng các tế bào gốc trung mô lấy từ mô mỡ (ADMSCs) có khả năng bảo vệ thận khỏi căng thẳng oxy hóa và các tác nhân kích thích viêm trong mô hình thí nghiệm trên chuột trong tình trạng tổn thương thận do IR.

 Phương pháp

Các con chuột đực Sprague-Dawley (SD) trưởng thành (n = 24) được phân chia ngẫu nhiên thành 3 nhóm: nhóm 1 (đối chứng giả), nhóm 2 (IR chỉ có môi trường nuôi cấy), và nhóm 3 (IR có tiêm ngay vào thận 1.0 × 106 ADMSCs tự thân, tiếp theo là tiêm tĩnh mạch ADMSCs sau 6 giờ và 24 giờ sau IR). Thời gian thiếu máu là 1 giờ, sau đó là 72 giờ phục hồi trước khi các con vật bị hiến tặng.

Kết quả

Mức creatinine trong huyết thanh và nồng độ nitơ urê trong máu cũng như mức độ bất thường mô học rõ ràng thấp hơn ở nhóm 3 so với nhóm 2 (tất cả p < 0.03). Biểu hiện mRNA của các dấu hiệu sinh học viêm, căng thẳng oxy hóa và apoptosis thấp hơn, trong khi các dấu hiệu sinh học chống viêm, chống oxy hóa và chống apoptosis cao hơn ở nhóm 3 so với nhóm 2 (tất cả p < 0.03). Kết quả nhuộm miễn dịch huỳnh quang cho thấy số lượng tế bào CD31+, yếu tố von Willebrand+, và heme oxygenase (HO)-1+ cao hơn ở nhóm 3 so với nhóm 2 (tất cả p < 0.05). Phân tích Western blot cho thấy hoạt động NAD(P)H quinone oxidoreductase 1 và HO-1, hai chỉ số về khả năng chống oxy hóa, cao hơn rõ rệt ở nhóm 3 so với nhóm 2 (tất cả p < 0.04). Kết quả nhuộm miễn dịch mô học cho thấy hoạt động glutathione peroxidase và glutathione reductase cao hơn ở nhóm 3 so với nhóm 2 (tất cả p < 0.02)

 Kết luận

Điều trị bằng ADMSC đã giảm thiểu tổn thương thận sau tổn thương do IR thông qua việc ức chế căng thẳng oxy hóa và phản ứng viêm.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Parikh CR, Coca SG, Wang Y, Masoudi FA, Krumholz HM: Long-term prognosis of acute kidney injury after acute myocardial infarction. Arch Intern Med. 2008, 168: 987-995. 10.1001/archinte.168.9.987.

Friedericksen DV, Van der Merwe L, Hattingh TL, Nel DG, Moosa MR: Acute renal failure in the medical ICU still predictive of high mortality. S Afr Med J. 2009, 99: 873-875.

Sementilli A, Franco M: Renal acute cellular rejection: correlation between the immunophenotype and cytokine expression of the inflammatory cells in acute glomerulitis, arterial intimitis, and tubulointerstitial nephritis. Transplant Proc. 2010, 42: 1671-1676. 10.1016/j.transproceed.2009.11.042.

Thadhani R, Pascual M, Bonventre JV: Acute renal failure. N Engl J Med. 1996, 334: 1448-1460. 10.1056/NEJM199605303342207.

Zuk A, Bonventre JV, Brown D, Matlin KS: Polarity, integrin, and extracellular matrix dynamics in the postischemic rat kidney. Am J Physiol. 1998, 275: C711-731.

da Silva LB, Palma PV, Cury PM, Bueno V: Evaluation of stem cell administration in a model of kidney ischemia-reperfusion injury. Int Immunopharmacol. 2007, 7: 1609-1616. 10.1016/j.intimp.2007.08.014.

Li B, Cohen A, Hudson TE, Motlagh D, Amrani DL, Duffield JS: Mobilized human hematopoietic stem/progenitor cells promote kidney repair after ischemia/reperfusion injury. Circulation. 121: 2211-2220. 10.1161/CIRCULATIONAHA.109.928796.

Xue JL, Daniels F, Star RA, Kimmel PL, Eggers PW, Molitoris BA, Himmelfarb J, Collins AJ: Incidence and mortality of acute renal failure in Medicare beneficiaries, 1992 to 2001. J Am Soc Nephrol. 2006, 17: 1135-1142. 10.1681/ASN.2005060668.

Ali T, Khan I, Simpson W, Prescott G, Townend J, Smith W, Macleod A: Incidence and outcomes in acute kidney injury: a comprehensive population-based study. J Am Soc Nephrol. 2007, 18: 1292-1298. 10.1681/ASN.2006070756.

Togel F, Weiss K, Yang Y, Hu Z, Zhang P, Westenfelder C: Vasculotropic, paracrine actions of infused mesenchymal stem cells are important to the recovery from acute kidney injury. Am J Physiol Renal Physiol. 2007, 292: F1626-1635. 10.1152/ajprenal.00339.2006.

Bi B, Schmitt R, Israilova M, Nishio H, Cantley LG: Stromal cells protect against acute tubular injury via an endocrine effect. J Am Soc Nephrol. 2007, 18: 2486-2496. 10.1681/ASN.2007020140.

Yip HK, Chang LT, Wu CJ, Sheu JJ, Youssef AA, Pei SN, Lee FY, Sun CK: Autologous bone marrow-derived mononuclear cell therapy prevents the damage of viable myocardium and improves rat heart function following acute anterior myocardial infarction. Circ J. 2008, 72: 1336-1345. 10.1253/circj.72.1336.

Dekel B, Shezen E, Even-Tov-Friedman S, Katchman H, Margalit R, Nagler A, Reisner Y: Transplantation of human hematopoietic stem cells into ischemic and growing kidneys suggests a role in vasculogenesis but not tubulogenesis. Stem Cells. 2006, 24: 1185-1193. 10.1634/stemcells.2005-0265.

Imberti B, Morigi M, Tomasoni S, Rota C, Corna D, Longaretti L, Rottoli D, Valsecchi F, Benigni A, Wang J: Insulin-like growth factor-1 sustains stem cell mediated renal repair. J Am Soc Nephrol. 2007, 18: 2921-2928. 10.1681/ASN.2006121318.

Lange C, Togel F, Ittrich H, Clayton F, Nolte-Ernsting C, Zander AR, Westenfelder C: Administered mesenchymal stem cells enhance recovery from ischemia/reperfusion-induced acute renal failure in rats. Kidney Int. 2005, 68: 1613-1617. 10.1111/j.1523-1755.2005.00573.x.

Leu S, Lin YC, Yuen CM, Yen CH, Kao YH, Sun CK, Yip HK: Adipose-derived mesenchymal stem cells markedly attenuate brain infarct size and improve neurological function in rats. J Transl Med. 2010, 8: 63-10.1186/1479-5876-8-63.

Banas A, Teratani T, Yamamoto Y, Tokuhara M, Takeshita F, Osaki M, Kawamata M, Kato T, Okochi H, Ochiya T: IFATS collection: in vivo therapeutic potential of human adipose tissue mesenchymal stem cells after transplantation into mice with liver injury. Stem Cells. 2008, 26: 2705-2712. 10.1634/stemcells.2008-0034.

Sun CK, Zhang XY, Zimmermann A, Davis G, Wheatley AM: Effect of ischemia-reperfusion injury on the microcirculation of the steatotic liver of the Zucker rat. Transplantation. 2001, 72: 1625-1631. 10.1097/00007890-200111270-00008.

Sun CK, Zhang XY, Sheard PW, Mabuchi A, Wheatley AM: Change in mitochondrial membrane potential is the key mechanism in early warm hepatic ischemia-reperfusion injury. Microvasc Res. 2005, 70: 102-110. 10.1016/j.mvr.2005.04.003.

Sun CK, Chang LT, Sheu JJ, Chiang CH, Lee FY, Wu CJ, Chua S, Fu M, Yip HK: Bone marrow-derived mononuclear cell therapy alleviates left ventricular remodeling and improves heart function in rat-dilated cardiomyopathy. Crit Care Med. 2009, 37: 1197-1205. 10.1097/CCM.0b013e31819c0667.

Togel F, Hu Z, Weiss K, Isaac J, Lange C, Westenfelder C: Administered mesenchymal stem cells protect against ischemic acute renal failure through differentiation-independent mechanisms. Am J Physiol Renal Physiol. 2005, 289: F31-42. 10.1152/ajprenal.00007.2005.

Melnikov VY, Faubel S, Siegmund B, Lucia MS, Ljubanovic D, Edelstein CL: Neutrophil-independent mechanisms of caspase-1- and IL-18-mediated ischemic acute tubular necrosis in mice. J Clin Invest. 2002, 110: 1083-1091.

Behr L, Hekmati M, Fromont G, Borenstein N, Noel LH, Lelievre-Pegorier M, Laborde K: Intra renal arterial injection of autologous mesenchymal stem cells in an ovine model in the postischemic kidney. Nephron Physiol. 2007, 107: p65-76. 10.1159/000109821.

Bussolati B, Tetta C, Camussi G: Contribution of stem cells to kidney repair. Am J Nephrol. 2008, 28: 813-822. 10.1159/000137681.

Ghannam S, Bouffi C, Djouad F, Jorgensen C, Noel D: Immunosuppression by mesenchymal stem cells: mechanisms and clinical applications. Stem Cell Res Ther. 2010, 1: 2-10.1186/scrt2.

Maines MD, Raju VS, Panahian N: Spin trap (N-t-butyl-alpha-phenylnitrone)-mediated suprainduction of heme oxygenase-1 in kidney ischemia/reperfusion model: role of the oxygenase in protection against oxidative injury. J Pharmacol Exp Ther. 1999, 291: 911-919.

Slebos DJ, Ryter SW, van der Toorn M, Liu F, Guo F, Baty CJ, Karlsson JM, Watkins SC, Kim HP, Wang X: Mitochondrial localization and function of heme oxygenase-1 in cigarette smoke-induced cell death. Am J Respir Cell Mol Biol. 2007, 36: 409-417. 10.1165/rcmb.2006-0214OC.

Chen J, Park HC, Addabbo F, Ni J, Pelger E, Li H, Plotkin M, Goligorsky MS: Kidney-derived mesenchymal stem cells contribute to vasculogenesis, angiogenesis and endothelial repair. Kidney Int. 2008, 74: 879-889. 10.1038/ki.2008.304.

Li B, Cohen A, Hudson TE, Motlagh D, Amrani DL, Duffield JS: Mobilized human hematopoietic stem/progenitor cells promote kidney repair after ischemia/reperfusion injury. Circulation. 2010, 121: 2211-2220. 10.1161/CIRCULATIONAHA.109.928796.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Translational Medicine

Tập 9 Số 1

Thông tin tác giả