Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Axit Retinoic và Các Tế Bào Bọc Khứu Giác Người Hợp Tác Để Thúc Đẩy Sự Chỉ Định Thần Kinh Từ Tế Bào Gốc Trung Mô Tủy Xương Người
Tóm tắt
Việc tạo ra các tế bào thần kinh được cảm ứng từ các tế bào gốc trung mô tủy xương người (hBMSCs) mở ra những hướng nghiên cứu cơ bản mới và tiềm năng cho các liệu pháp cấy ghép cho chấn thương dây thần kinh và các rối loạn thần kinh. Tuy nhiên, việc ứng dụng lâm sàng cần nghiêm túc xem xét nguy cơ hình thành khối u từ hBMSCs, hiệu quả phân hóa thần kinh và các chức năng sinh học tương tự như tế bào thần kinh. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã phối hợp nuôi cấy hBMSCs được tiếp xúc với axit retinoic (RA) cùng với các tế bào bọc khứu giác người (hOECs) để kích thích sự phân hóa của chúng thành tế bào thần kinh, và phát hiện rằng hBMSCs sau 1 và 2 tuần kích thích nhanh chóng mất đi các đặc điểm biểu hiện miễn dịch, và dần dần đạt được các đặc điểm của tế bào thần kinh, như được thể hiện qua sự tăng cường đáng kể biểu hiện của các marker đặc hiệu thần kinh (Tuj-1, GFAP và Galc) và giảm biểu hiện của các marker hBMSCs điển hình (CD44 và CD90), cùng với sự thay đổi hình thái nhanh chóng. Đồng thời, bên cạnh việc giảm đáng kể số lượng tế bào được tích hợp BrdU, có sự gia tăng hình thành synapse (một đặc trưng của các tế bào thần kinh chức năng) trong các hBMSCs đã phân hóa. So với OECs đơn thuần, sự kết hợp đặc biệt giữa RA và hOECs đã tăng cường đáng kể sự phân hóa thần kinh của hBMSCs. Các kết quả cho thấy rằng RA có thể tăng cường và phối hợp hOECs để thúc đẩy sự phân hóa thần kinh của hBMSCs. Do đó, những phát hiện này có thể cung cấp một chiến lược thay thế cho việc sửa chữa chấn thương dây thần kinh và các bệnh thần kinh bằng cách ứng dụng sự kết hợp tối ưu giữa RA và OECs cho sự phân hóa thần kinh của hBMSCs.
Từ khóa
#Axit Retinoic #Tế bào Bọc Khứu Giác Người #Tế bào Gốc Trung Mô Tủy Xương #Phân Hóa Thần Kinh #Chấn Thương Dây Thần KinhTài liệu tham khảo
Alexanian, A. R., Maiman, D. J., Kurpad, S. N., & Gennarelli, T. A. (2008). In vitro and in vivo characterization of neurally modified mesenchymal stem cells induced by epigenetic modifiers and neural stem cell environment. Stem Cells and Development, 17(6), 1123–1130.
Aoto, J., Nam, C. I., Poon, M. M., Ting, P., & Chen, L. (2008). Synaptic signaling by all-trans retinoic acid in homeostatic synaptic plasticity. Neuron, 60(2), 308–320.
Bagley, R. G., Weber, W., Rouleau, C., Yao, M., Honma, N., Kataoka, S., et al. (2009). Human mesenchymal stem cells from bone marrow express tumor endothelial and stromal markers. International Journal of Oncology, 34(3), 619–627.
Barnabé, G. F., Schwindt, T. T., Calcagnotto, M. E., Motta, F. L., Martinez, G., Jr, de Oliveira, A. C., et al. (2009). Chemically-induced RAT mesenchymal stem cells adopt molecular properties of neuronal-like cells but do not have basic neuronal functional properties. PLoS ONE, 4, e5222.
Bossolasco, P., Cova, L., Calzarossa, C., Rimoldi, S. G., & Borsotti, C. (2005). Neuro-glial differentiation of human bone marrow stem cells in vitro. Experimental Neurology, 193(2), 312–325.
Chen, N., & Napoli, J. L. (2008). All-trans-retinoic acid stimulates translation and induces spine formation in hippocampal neurons through a membrane-associated RARalpha. FASEB Journal, 22(1), 236–245.
Coyle, D. E., Li, J., & Baccei, M. (2011). Regional differentiation of retinoic acid-induced human pluripotent embryonic carcinoma stem cell neurons. PLoS ONE, 6, e16174.
Dezawa, M., Kanno, H., Hoshino, M., Cho, H., Matsumoto, N., Itokazu, Y., et al. (2004). Specific induction of neuronal cells from bone marrow stromal cells and application for autologous transplantation. The Journal of Clinical Investigation, 113(1), 1701–1710.
Duester, G. (2008). Retinoic acid synthesis and signaling during early organogenesis. Cell, 134(6), 921–931.
Elizalde, C., Campa, V. M., Caro, M., Schlangen, K., Aransay, A. M., Vivanco, M., et al. (2011). Distinct roles for Wnt-4 and Wnt-11 during retinoic acid-induced neuronal differentiation. Stem Cells, 29(1), 141–153.
Féron, F., Perry, C., Cochrane, J., Licina, P., Nowitzke, A., Urquhart, S., et al. (2005). Autologous olfactory ensheathing cell transplantation in human spinal cord injury. Brain, 128(Pt 12), 2951–2960.
Franceschini, I. A., & Barnett, S. C. (1996). Low-affinity NGF-receptor and E-N-CAM expression define two types of olfactory nerve ensheathing cells that share a common lineage. Developmental Biology, 173(1), 327–343.
Gincberg, G., Arien-Zakay, H., Lazarovici, P., & Lelkes, P. I. (2012). Neural stem cells: Therapeutic potential for neurodegenerative diseases. British Medical Bulletin, 104(1), 7–19.
Girard, S. D., Devéze, A., Nivet, E., Gepner, B., Roman, F. S., & Féron, F. (2011). Isolating nasal olfactory stem cells from rodents or humans. Journal of Visualized Experiments, (54), 2762.
Guntinas-Lichius, O., Angelov, D. N., Tomov, T. L., Dramiga, J., Neiss, W. F., & Wewetzer, K. (2001). Transplantation of olfactory ensheathing cells stimulates the collateral sprouting from axotomized adult rat facial motoneurons. Experimental Neurology, 172(1), 70–80.
Haussler, M., Sidell, N., Kelly, M., Donaldson, C., Altman, A., & Mangelsdorf, D. (1983). Specific high-affinity binding and biologic action of retinoic acid in human neuroblastoma cell lines. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 80(18), 5525–5529.
Imaizumi, T., Lankford, K. L., Waxman, S. G., Greer, C. A., & Kocsis, J. D. (1998). Transplanted olfactory ensheathing cells remyelinate and enhance axonal conduction in the demyelinated dorsal columns of the rat spinal cord. Journal of Neuroscience, 18(16), 6176–6185.
Jacobs, S., Lie, D. C., DeCicco, K. L., Shi, Y., DeLuca, L. M., Gage, F. H., et al. (2006). Retinoic acid is required early during adult neurogenesis in the dentate gyrus. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 103(10), 3902–3907.
Ji, S. J., Periz, G., & Sockanathan, S. (2009). Nolz1 is induced by retinoid signals and controls motoneuron subtype identity through distinct repressor activities. Development, 136(2), 231–240.
Jin, K., Mao, X. O., Batteur, S., Sun, Y., & Greenberg, D. A. (2003). Induction of neuronal markers in bone marrow cells: Differential effects of growth factors and patterns of intracellular expression. Experimental Neurology, 184(1), 78–89.
Joannides, A., Gaughwin, P., Scott, M., Watt, S., Compston, A., & Chandran, S. (2003). Postnatal astrocytes promote neural induction from adult human bone marrow-derived stem cells. Journal of Hematotherapy & Stem Cell Research, 12(6), 681–688.
Kam, R. K., Deng, Y., Chen, Y., & Zhao, H. (2012). Retinoic acid synthesis and functions in early embryonic development. Cell & Bioscience, 2(1), 11.
Kato, T., Honmou, O., Uede, T., Hashi, K., & Kocsis, J. D. (2000). Transplantation of human olfactory ensheathing cells elicits remyelination of demyelinated rat spinal cord. Glia, 30(3), 209–2018.
Kondo, T., Johnson, S. A., Yoder, M. C., Romand, R., & Hashino, E. (2005). Sonic hedgehog and retinoic acid synergistically promote sensory fate specification from bone marrow-derived pluripotent stem cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 102(13), 4789–4794.
Lee, P. H., & Park, H. J. (2009). Bone marrow-derived mesenchymal stem cell therapy as a candidate disease-modifying strategy in Parkinson’s disease and multiple system atrophy. Journal of Clinical Neurology, 5(1), 1–10.
Li, Y., Field, P. M., & Raisman, G. (1997). Repair of adult rat corticospinal tract by transplants of olfactory ensheathing cells. Science, 277(5334), 2000–2002.
Li, J., Zhang, L., Xin, J., Jiang, L., Li, J., & Zhang, T. (2012). Immediate intraportal transplantation of human bone marrow mesenchymal stem cells prevents death from fulminant hepatic failure in pigs. Hepatology, 56(3), 1044–1052.
Liao, W. L., & Liu, F. C. (2005). RARbeta isoform-specific regulation of DARPP-32 gene expression: An ectopic expression study in the developing rat telencephalon. European Journal of Neuroscience, 21(12), 3262–3268.
Lu, P., Blesch, A., & Tuszynski, M. H. (2004). Induction of bone marrow stromal cells to neurons: Differentiation, transdifferentiation, or artifact? Journal of Neuroscience Research, 77(2), 174–191.
Lu, P., Yang, H., Culbertson, M., Graham, L., Roskams, A. J., & Tuszynski, M. H. (2006). Olfactory ensheathing cells do not exhibit unique migratory or axonal growth-promoting properties after spinal cord injury. Journal of Neuroscience, 26(43), 11120–11130.
Marklund, M., Sjödal, M., Beehler, B. C., Jessell, T. M., Edlund, T., & Gunhaga, L. (2004). Retinoic acid signalling specifies intermediate character in the developing telencephalon. Development, 131(17), 4323–4332.
Masiá, S., Alvarez, S., de Lera, A. R., & Barettino, D. (2007). Rapid, nongenomic actions of retinoic acid on phosphatidylinositol-3-kinase signaling pathway mediated by the retinoic acid receptor. Molecular Endocrinology, 21(10), 2391–2402.
Mohammad-Gharibani, P., Tiraihi, T., Mesbah-Namin, S. A., Arabkheradmand, J., & Kazemi, H. (2012). Induction of bone marrow stromal cells into GABAergic neuronal phenotype using creatine as inducer. Restorative Neurology and Neuroscience, 30(6), 511–525.
Ni, W. F., Yin, L. H., Lu, J., Xu, H. Z., Chi, Y. L., Wu, J. B., et al. (2010). In vitro neural differentiation of bone marrow stromal cells induced by cocultured olfactory ensheathing cells. Neuroscience Letters, 475(2), 99–103.
Novitch, B. G., Wichterle, H., Jessell, T. M., & Sockanathan, S. (2003). A requirement for retinoic acid-mediated transcriptional activation in ventral neural patterning and motor neuron specification. Neuron, 40(1), 81–95.
Raisman, G. (2001). Olfactory ensheathing cells-another miracle cure for spinal cord injury? Nature Reviews Neuroscience, 2(5), 369–375.
Ramón-Cueto, A., & Avila, J. (1998). Olfactory ensheathing glia: Properties and function. Brain Research Bulletin, 46(3), 175–187.
Ramón-Cueto, A., Cordero, M. I., Santos-Benito, F. F., & Avila, J. (2000). Functional recovery of paraplegic rats and motor axon regeneration in their spinal cords by olfactory ensheathing glia. Neuron, 25(2), 425–435.
Ronaghi, M., Erceg, S., Moreno-Manzano, V., & Stojkovic, M. (2010). Challenges of stem cell therapy for spinal cord injury: Human embryonic stem cells, endogenous neural stem cells, or induced pluripotent stem cells? Stem Cells, 28(1), 93–99.
Sanchez-Ramos, J., Song, S., Cardozo-Pelaez, F., Hazzi, C., Stedeford, T., Willing, A., et al. (2000). Adult bone marrow stromal cells differentiate into neural cells in vitro. Experimental Neurology, 164(2), 247–256.
Senior, K. (2002). Olfactory ensheathing cells to be used in spinal-cord repair trial. Lancet neurology, 1(5), 269.
Slavin, S., Kurkalli, B. G., & Karussis, D. (2008). The potential use of adult stem cells for the treatment of multiple sclerosis and other neurodegenerative disorders. Clinical Neurology and Neurosurgery, 110(9), 943–946.
Stavridis, M. P., Collins, B. J., & Storey, K. G. (2010). Retinoic acid orchestrates fibroblast growth factor signalling to drive embryonic stem cell differentiation. Development, 137(6), 881–890.
Tao, H., Rao, R., & Ma, D. D. (2005). Cytokine-induced stable neuronal differentiation of human bone marrow mesenchymal stem cells in a serum/feeder cell-free condition. Development, Growth & Differentiation, 47(6), 423–433.
Tatard, V. M., D’Ippolito, G., Diabira, S., Valeyev, A., Hackman, J., McCarthy, M., et al. (2007). Neurotrophin-directed differentiation of human adult marrow stromal cells to dopaminergic-like neurons. Bone, 40(2), 360–373.
Toresson, H., Mata de Urquiza, A., Fagerström, C., Perlmann, T., & Campbell, K. (1999). Retinoids are produced by glia in the lateral ganglionic eminence and regulate striatal neuron differentiation. Development, 126(6), 1317–1326.
Torsvik, A., Røsland, G. V., Svendsen, A., Molven, A., Immervoll, H., & McCormack, E. (2010). Spontaneous malignant transformation of human mesenchymal stem cells reflects cross-contamination: Putting the research field on track -letter. Cancer Research, 70(15), 6393–6396.
Uccelli, A., Moretta, L., & Pistoia, V. (2008). Mesenchymal stem cells in health and disease. Nature Reviews Immunology, 8(9), 726–736.
Urbán, N., Martín-Ibáñez, R., Herranz, C., Esgleas, M., Crespo, E., & Pardo, M. (2010). Nolz1 promotes striatal neurogenesis through the regulation of retinoic acid signaling. Neural Development, 5, 21.
Woodbury, D., Schwarz, E. J., Prockop, D. J., & Black, I. B. (2000). Adult rat and human bone marrow stromal cells differentiate into neurons. Journal of Neuroscience Research, 61(4), 364–370.
Woodhall, E., West, A. K., & Chuah, M. I. (2001). Cultured olfactory ensheathing cells express nerve growth factor, brain-derived neurotrophic factor, glia cell line-derived neurotrophic factor and their receptors. Brain Research. Molecular Brain Research, 88(1–2), 203–213.
Yamasaki, T. R., Blurton-Jones, M., Morrissette, D. A., Kitazawa, M., Oddo, S., & LaFerla, F. M. (2007). Neural stem cells improve memory in an inducible mouse model of neuronal loss. Journal of Neuroscience, 27(44), 11925–11933.
Yang, H., Cheng, X., Yao, Q., Li, J., & Ju, G. (2008). The promotive effects of thymosin beta4 on neuronal survival and neurite outgrowth by upregulating L1 expression. Neurochemical Research, 33(11), 2269–2280.
Yang, H., Feng, G. D., Olivera, C., Jiao, X. Y., Vitale, A., & Gong, J. (2012). Sonic hedgehog released from scratch-injured astrocytes is a key signal necessary but not sufficient for the astrocyte de-differentiation. Stem Cell Research, 9(2), 156–166.
Yang, H., Jin, W. L., Wang, C. T., You, S. W., & Ju, G. (2003). Expression and biological activity of human neurotrophin-3 in olfactory ensheathing cells mediated by retroviral vector. Shi Yan Sheng Wu Xue Bao, 36(1), 5–12.
Zurita, M., Otero, L., Aguayo, C., Bonilla, C., Ferreira, E., & Parajón, A. (2010). Cell therapy for spinal cord repair: Optimization of biologic scaffolds for survival and neural differentiation of human bone marrow stromal cells. Cytotherapy, 12(4), 522–537.
Zurita, M., Vaquero, J., Oya, S., Bonilla, C., & Aguayo, C. (2007). Neurotrophic Schwann-cell factors induce neural differentiation of bone marrow stromal cells. NeuroReport, 18(16), 1713–1717.