Sự truyền dịch tủy xương của tế bào gốc trung mô có tác dụng điều trị trên mô hình bệnh Parkinson ở chuột: Tập trung vào tác dụng bảo vệ thần kinh của yếu tố phát sinh từ tế bào mô đệm-1α

Springer Science and Business Media LLC - 2010
Feifei Wang1, Takao Yasuhara1, Tetsuro Shingo1, Masahiro Kameda1, Naoki Tajiri1, Wen Yuan1, Akihiko Kondo1, Toshikazu Kadota1, Tetsuya Baba1, Judith Thomas Tayra1, Yoichiro Kikuchi1, Yasuyuki Miyoshi1, Isao Date1
1Department of Neurological Surgery, Okayama University Graduate School of Medicine, Dentistry and Pharmaceutical Sciences, Okayama, Japan

Tóm tắt

Tóm tắt Thông tin nền Tế bào gốc trung mô (MSCs) là tế bào gốc đa năng được lấy từ tủy xương có chức năng tiết ra nhiều yếu tố dinh dưỡng thần kinh. Yếu tố phát sinh từ tế bào mô đệm-1α (SDF-1α) cũng được báo cáo là một trong những chemokine được giải phóng từ MSCs. Trong nghiên cứu này, các tác dụng điều trị của MSCs thông qua SDF-1α đã được khám phá. 6-hydroxydopamine (6-OHDA, 20 μg) đã được tiêm vào vùng striatum bên phải của chuột cái SD, với việc tiếp theo là sự xử lý các tế bào MSC có gán nhãn GFP, tế bào nguyên bào sợi (i.v., 1 × 107 tế bào, tương ứng) hoặc PBS sau 2 giờ tiêm 6-OHDA. Tất cả chuột đã được đánh giá về hành vi thông qua bài kiểm tra ống và bài kiểm tra xoay do amphetamine trong 1 tháng, với việc thực hiện thiến để đánh giá miễn dịch hóa mô. Thêm vào đó, để khám phá các cơ chế tiềm năng, các tác dụng bảo vệ thần kinh của SDF-1α đã được nghiên cứu bằng cách sử dụng các tế bào PC12 tiếp xúc với 6-OHDA thông qua thử nghiệm dopamine (DA) và nhuộm TUNEL để đánh dấu đầu cắt dUTP-biotin được điều hòa bởi TdT. Kết quả Chuột nhận được cấy ghép MSC đã cải thiện đáng kể hành vi cả trong bài kiểm tra ống và bài kiểm tra xoay do amphetamine so với các nhóm chứng. Tương ứng, chuột được cấy MSC thể hiện sự bảo tồn đáng kể về mật độ các sợi dương tính với tyrosine hydroxylase (TH) trong striatum và số lượng tế bào nơron dương tính với TH trong vùng substantia nigra pars compacta (SNc) so với chuột chứng. Trong nghiên cứu in vitro, điều trị bằng SDF-1α đã tăng cường sự giải phóng DA và ngăn chặn cái chết tế bào do sự gây ra bởi 6-OHDA so với các nhóm chứng. Kết luận Do đó, việc cấy ghép MSC có thể tạo ra sự bảo vệ thần kinh cho các nơron dopaminergic tiếp xúc với 6-OHDA ít nhất một phần thông qua các tác dụng chống apoptosis của SDF-1α. Các kết quả cho thấy tiềm năng của việc sử dụng MSC tĩnh mạch cho các ứng dụng lâm sàng, mặc dù cần có thêm các nghiên cứu tiếp theo.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Hornykiewicz O: Parkinson's disease: from brain homogenate to treatment. Fed Proc. 1973, 32 (2): 183-90.

Treciokas LJ, Ansel RD, Markham CH: One to two year treatment of Parkinson's disease with levodopa. Calif Med. 1971, 114 (5): 7-14.

Péchadre JC, Larochelle L, Poirier LJ: Parkinsonian akinesia, rigidity and tremor in the monkey. Histopathological and neuropharmacological study. J Neurol Sci. 1976, 28 (2): 147-57. 10.1016/0022-510X(76)90100-3.

Yahr MD, Duvoisin RC, Hoehn MM, Schear MJ, Barrett RE: L-Dopa (L-3,4-dihydroxyphenylanine)--its clinical effects in parkinsonism. Am Neurol Assoc. 1968, 93: 56-63.

Cotzias GC: L-Dopa for Parkinsonism. N Engl J Med. 1968, 278 (11): 630.

Marsden CD, Obeso JA: The functions of the basal ganglia and the paradox of stereotaxic surgery in Parkinson's disease. Brain. 1994, 117 (4): 877-97. 10.1093/brain/117.4.877.

Isacson O, Costantini L, Schumacher JM, Cicchetti F, Chung S, Kim K: Cell implantation therapies for Parkinson's disease using neural stem, transgenic or xenogeneic donor cells. Parkinsonism Relat Disord. 2001, 7 (3): 205-212. 10.1016/S1353-8020(00)00059-6.

Yang M, Donaldson AE, Jiang Y, Iacovitti L: Factors influencing the differentiation of dopaminergic traits in transplanted neural stem cells. Cell Mol Neurobiol. 2003, 23 (4-5): 851-64. 10.1023/A:1025017423102.

Muraoka K, Shingo T, Yasuhara T, Kameda M, Yuen WJ, Uozumi T, Matsui T, Miyoshi Y, Date I: Comparison of the therapeutic potential of adult and embryonic neural precursor cells in a rat model of Parkinson disease. J Neurosurg. 2008, 108 (1): 149-59. 10.3171/JNS/2008/108/01/0149.

Lindvall O, Brundin P, Widner H, Rehncrona S, Gustavii B, Frackowiak R, Leenders KL, Sawle G, Rothwell JC, Marsden CD, et al.: Grafts of fetal dopamine neurons survive and improve motor function in Parkinson's disease. Science. 1990, 247 (4942): 574-7. 10.1126/science.2105529.

Clarkson ED: Fetal tissue transplantation for patients with Parkinson's disease: a database of published clinical results. Drugs Aging. 2001, 18 (10): 773-85. 10.2165/00002512-200118100-00006.

Bjorklund LM, Sánchez-Pernaute R, Chung S, Andersson T, Chen IY, McNaught KS, Brownell AL, Jenkins BG, Wahlestedt C, Kim KS, Isacson O: Embryonic stem cells develop into functional dopaminergic neurons after transplantation in a Parkinson rat model. Proc Natl Acad Sci USA. 2002, 99 (4): 2344-9. 10.1073/pnas.022438099.

Lee HS, Huang GT, Chiang H, Chiou LL, Chen MH, Hsieh CH, Jiang CC: Multipotential mesenchymal stem cells from femoral bone marrow near the site of osteonecrosis. Stem Cells. 2003, 21 (2): 190-9. 10.1634/stemcells.21-2-190.

Jiang Y, Jahagirdar BN, Reinhardt RL, Schwartz RE, Keene CD, Ortiz-Gonzalez XR, Reyes M, Lenvik T, Lund T, Blackstad M, Du J, Aldrich S, Lisberg A, Low WC, Largaespada DA, Verfaillie CM: Pluripotency of mesenchymal stem cells derived from adult marrow. Nature. 2002, 418 (6893): 41-9. 10.1038/nature00870.

Haribabu B, Richardson RM, Fisher I, Sozzani S, Peiper SC, Horuk R, Ali H, Snyderman R: Regulation of human chemokine receptors CXCR4. Role of phosphorylation in desensitization and internalization. J Biol Chem. 1997, 272 (45): 28726-31. 10.1074/jbc.272.45.28726.

Zhang M, Mal N, Kiedrowski M, Chacko M, Askari AT, Popovic ZB, Koc ON, Penn MS: SDF-1 expression by mesenchymal stem cells results in trophic support of cardiac myocytes after myocardial infarction. FASEB J. 2007, 21 (12): 3197-207. 10.1096/fj.06-6558com.

Bonavia R, Bajetto A, Barbero S, Pirani P, Florio T, Schettini G: Chemokines and their receptors in the CNS: expression of CXCL12/SDF-1 and CXCR4 and their role in astrocyte proliferation. Toxicol Lett. 2003, 139 (2-3): 181-9. 10.1016/S0378-4274(02)00432-0.

Skrzydelski D, Guyon A, Daugé V, Rovère C, Apartis E, Kitabgi P, Nahon JL, Rostène W, Parsadaniantz SM: The chemokine stromal cell-derived factor-1/CXCL12 activates the nigrostriatal dopamine system. J Neurochem. 2007, 102 (4): 1175-83. 10.1111/j.1471-4159.2007.04639.x.

Khan MZ, Brandimarti R, Shimizu S, Nicolai J, Crowe E, Meucci O: The chemokine CXCL12 promotes survival of postmitotic neurons by regulating Rb protein. Cell Death Differ. 2008, 10: 1663-72. 10.1038/cdd.2008.95.

Shyu WC, Lin SZ, Yen PS, Su CY, Chen DC, Wang HJ, Li H: Stromal cell-derived factor-1 alpha promotes neuroprotection, angiogenesis, and mobilization/homing of bone marrow-derived cells in stroke rats. J Pharmacol Exp Ther. 2008, 324 (2): 834-49. 10.1124/jpet.107.127746.

Bouchez G, Sensebé L, Vourc'h P, Garreau L, Bodard S, Rico A, Guilloteau D, Charbord P, Besnard JC, Chalon S: Partial recovery of dopaminergic pathway after graft of adult mesenchymal stem cells in a rat model of Parkinson's disease. Neurochem Int. 2008, 52 (7): 1332-42. 10.1016/j.neuint.2008.02.003.

Sadan O, Bahat-Stromza M, Barhum Y, Levy YS, Pisnevsky A, Peretz H, Ilan AB, Bulvik S, Shemesh N, Krepel D, Cohen Y, Melamed E, Offen D: Protective effects of neurotrophic factor-secreting cells in a 6-OHDA rat model of Parkinson disease. Stem Cells Dev. 2009, 18 (8): 1179-90. 10.1089/scd.2008.0411.

Kim YJ, Park HJ, Lee G, Bang OY, Ahn YH, Joe E, Kim HO, Lee PH: Neuroprotective effects of human mesenchymal stem cells on dopaminergic neurons through anti-inflammatory action. Glia. 2009, 57 (1): 13-23. 10.1002/glia.20731.

Levy YS, Bahat-Stroomza M, Barzilay R, Burshtein A, Bulvik S, Barhum Y, Panet H, Melamed E, Offen D: Regenerative effect of neural-induced human mesenchymal stromal cells in rat models of Parkinson's disease. Cytotherapy. 2008, 10 (4): 340-52. 10.1080/14653240802021330.

Pittenger MF, Mackay AM, Beck SC, Jaiswal RK, Douglas R, Mosca JD, Moorman MA, Simonetti DW, Craig S, Marshak DR: Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science. 1999, 284 (5411): 143-7. 10.1126/science.284.5411.143.

Kotobuki N, Hirose M, Takakura Y, Ohgushi H: Cultured autologous human cells for hard tissue regeneration: preparation and characterization of mesenchymal stem cells from bone marrow. Artif Organs. 2004, 28 (1): 33-9. 10.1111/j.1525-1594.2004.07320.x.

Hovakimyan M, Haas SJ, Schmitt O, Gerber B, Wree A, Andressen C: Mesencephalic human neural progenitor cells transplanted into the neonatal hemiparkinsonian rat striatum differentiate into neurons and improve motor behaviour. J Anat. 2006, 209 (6): 721-32. 10.1111/j.1469-7580.2006.00654.x.

Kameda M, Shingo T, Takahashi K, Muraoka K, Kurozumi K, Yasuhara T, Maruo T, Tsuboi T, Uozumi T, Matsui T, Miyoshi Y, Hamada H, Date I: Adult neural stem and progenitor cells modified to secrete GDNF can protect, migrate and integrate after intracerebral transplantation in rats with transient forebrain ischemia. Eur J Neurosci. 2007, 26 (6): 1462-78. 10.1111/j.1460-9568.2007.05776.x.

Bajetto A, Barbero S, Bonavia R, Piccioli P, Pirani P, Florio T, Schettini G: Stromal cell-derived factor-1alpha induces astrocyte proliferation through the activation of extracellular signal-regulated kinases 1/2 pathway. J Neurochem. 2001, 77 (5): 1226-36. 10.1046/j.1471-4159.2001.00350.x.

Zheng H, Dai T, Zhou B, Zhu J, Huang H, Wang M, Fu G: SDF-1alpha/CXCR4 decreases endothelial progenitor cells apoptosis under serum deprivation by PI3K/Akt/eNOS pathway. Atherosclerosis. 2008, 201 (1): 36-42. 10.1016/j.atherosclerosis.2008.02.011.

Chen G, Bower KA, Ma C, Fang S, Thiele CJ, Luo J: Glycogen synthase kinase 3beta (GSK3beta) mediates 6-hydroxydopamine-induced neuronal death. FASEB J. 2004, 18 (10): 1162-4.

Sredni B, Geffen-Aricha R, Duan W, Albeck M, Shalit F, Lander HM, Kinor N, Sagi O, Albeck A, Yosef S, Brodsky M, Sredni-Kenigsbuch D, Sonino T, Longo DL, Mattson MP, Yadid G: Multifunctional tellurium molecule protects and restores dopaminergic neurons in Parkinson's disease models. FASEB J. 2007, 21 (8): 1870-83. 10.1096/fj.06-7500com.

Guyon A, Skrzydelsi D, Rovère C, Rostène W, Parsadaniantz SM, Nahon JL: Stromal cell-derived factor-1alpha modulation of the excitability of rat substantia nigra dopaminergic neurones: presynaptic mechanisms. J Neurochem. 2006, 96 (6): 1540-50. 10.1111/j.1471-4159.2006.03659.x.

Geeraerts T, Deiva K, M'sika I, Salim H, Héry C, Tardieu M: Effects of SDF-1alpha and gp120IIIB on apoptotic pathways in SK-N-SH neuroblastoma cells. Neurosci Lett. 2006, 399 (1-2): 115-20. 10.1016/j.neulet.2006.01.033.

Phinney DG, Baddoo M, Dutreil M, Gaupp D, Lai WT, Isakova IA: Murine mesenchymal stem cells transplanted to the central nervous system of neonatal versus adult mice exhibit distinct engraftment kinetics and express receptors that guide neuronal cell migration. Stem Cells Dev. 2006, 15 (3): 437-47. 10.1089/scd.2006.15.437.

Dharmasaroja P: Bone marrow-derived mesenchymal stem cells for the treatment of ischemic stroke. J Clin Neurosci. 2009, 16 (1): 12-20. 10.1016/j.jocn.2008.05.006.

Chen J, Li Y, Katakowski M, Chen X, Wang L, Lu D, Lu M, Gautam SC, Chopp M: Intravenous bone marrow stromal cell therapy reduces apoptosis and promotes endogenous cell proliferation after stroke in female rat. J Neurosci Res. 2003, 73 (6): 778-86. 10.1002/jnr.10691.

Koh SH, Kim KS, Choi MR, Jung KH, Park KS, Chai YG, Roh W, Hwang SJ, Ko HJ, Huh YM, Kim HT, Kim SH: Implantation of human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells as a neuroprotective therapy for ischemic stroke in rats. Brain Res. 2008, 10: 233-48. 10.1016/j.brainres.2008.06.087.

Shen LH, Li Y, Chen J, Zacharek A, Gao Q, Kapke A, Lu M, Raginski K, Vanguri P, Smith A, Chopp M: Therapeutic benefit of bone marrow stromal cells administered 1 month after stroke. J Cereb Blood Flow Metab. 2007, 27 (1): 6-13. 10.1038/sj.jcbfm.9600311.

Kurozumi K, Nakamura K, Tamiya T, Kawano Y, Kobune M, Hirai S, Uchida H, Sasaki K, Ito Y, Kato K, Honmou O, Houkin K, Date I, Hamada H: BDNF gene-modified mesenchymal stem cells promote functional recovery and reduce infarct size in the rat middle cerebral artery occlusion model. Mol Ther. 2004, 9 (2): 189-97. 10.1016/j.ymthe.2003.10.012.

Yasuhara T, Matsukawa N, Hara K, Yu G, Xu L, Maki M, Kim SU, Borlongan CV: Transplantation of human neural stem cells exerts neuroprotection in a rat model of Parkinson's disease. J Neurosci. 2006, 26 (48): 12497-511. 10.1523/JNEUROSCI.3719-06.2006.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Springer Science and Business Media LLC

Thông tin tác giả