Cấy ghép tế bào gốc tủy răng người cải thiện bệnh đa dây thần kinh tiểu đường ở chuột nude bị tiểu đường do streptozotocin: vai trò của các yếu tố tạo mạch và thần kinh

Stem Cell Research & Therapy - 2020
Masaki Hara1, Maiko Omi1, Yasuko Kobayashi2, Nobuhisa Nakamura2, Megumi Miyabe2, Mizuho Ito2, Eriko Makino3, Saki Kanada4, Tomokazu Saiki5, Tasuku Ohno6, Yuka Imanishi1, Tatsuhito Himeno7, Hideki Kawanishi7, Jiro Nakamura7, Shogo Ozawa1, Ken Miyazawa4, K. Kurita8, Shigemi Goto4, Jun Takebe1, Tatsuaki Matsubara2, Keiko Naruse2
1Department of Removable Prosthodontics, School of Dentistry, Aichi Gakuin University, Nagoya, Japan
2Department of Internal Medicine, School of Dentistry, Aichi Gakuin University, 2-11 Suemori-dori, Chikusa-ku, Nagoya, 464-8651, Japan
3Department of Orthodontics, School of Dentistry, Aichi-Gakuin University, Nagoya, Japan
4Department of Orthodontics, School of Dentistry, Aichi Gakuin University, Nagoya, Japan
5Department of Pharmacy, Dental Hospital, Aichi Gakuin University, Nagoya, Japan
6Department of Periodontology, School of Dentistry, Aichi-Gakuin University, Nagoya, Japan
7Division of Diabetes, Department of Internal Medicine, Aichi Medical University School of Medicine, Nagakute, Japan
8Department of Oral and Maxillofacial Surgery, School of Dentistry, Aichi Gakuin University, Nagoya, Japan

Tóm tắt

Tóm tắt Đặt vấn đề Các tế bào gốc tủy răng (DPSCs) có khả năng sinh sản cao và khả năng đa phân hóa, giữ được chức năng của chúng sau khi bảo quản đông lạnh. Trong nghiên cứu trước đây của chúng tôi, chúng tôi đã chứng minh rằng DPSCs chuột được bảo quản đông lạnh cải thiện bệnh đa dây thần kinh tiểu đường và hiệu quả của DPSCs chuột được bảo quản đông lạnh là tương đương với DPSCs chuột tươi được phân lập. Nghiên cứu hiện tại được tiến hành nhằm đánh giá xem việc cấy ghép DPSCs người được bảo quản đông lạnh (hDPSCs) có hiệu quả điều trị bệnh đa dây thần kinh tiểu đường hay không. Phương pháp hDPSCs được phân lập từ các răng cấm của người bị ảnh hưởng đang được lấy ra vì lý do chính niềng răng. Tám tuần sau khi gây ra bệnh tiểu đường ở chuột nude, hDPSCs (1 × 105/chi) được cấy ghép một bên vào cơ chế cơ bắp của chi sau, và dung dịch điều kiện (dung dịch muối sinh lý) được tiêm vào bên đối diện như một kiểm soát. Các hiệu ứng của hDPSCs được phân tích sau 4 tuần cấy ghép. Kết quả Cấy ghép hDPSC đã cải thiện đáng kể các ngưỡng cảm giác giảm, tốc độ dẫn truyền thần kinh chậm và giảm lưu lượng máu đến thần kinh tọa ở chuột tiểu đường sau 4 tuần cấy ghép. Các tế bào hDPSCs đã được nuôi cấy đã tiết ra yếu tố tăng trưởng nội mạch (VEGF) và yếu tố tăng trưởng thần kinh (NGF). Một phần của các hDPSCs được cấy ghép được định vị xung quanh các bó cơ và biểu hiện gen VEGF và NGF ở vị trí cấy ghép. Tỷ lệ mao mạch/bó cơ đã được tăng đáng kể ở phía cấy ghép hDPSC của các cơ khoeo chuột tiểu đường. Các kháng thể trung hòa chống lại VEGF và NGF đã làm mất tác dụng của việc cấy ghép hDPSC lên tốc độ dẫn truyền thần kinh ở chuột tiểu đường, cho thấy rằng VEGF và NGF có thể đóng vai trò trong tác động của việc cấy ghép hDPSC lên bệnh đa dây thần kinh tiểu đường.

Từ khóa

#tế bào gốc tủy răng #hDPSCs #bệnh đa dây thần kinh tiểu đường #VEGF #NGF #cấy ghép

Tài liệu tham khảo

Gronthos S, Brahim J, Li W, Fisher L, Cherman N, Boyde A, et al. Stem cell properties of human dental pulp stem cells. J Dental Res. 2002;81:531–5.

Papaccio G, Graziano A, d’Aquino R, Graziano MF, Pirozzi G, Menditti D, et al. Long-term cryopreservation of dental pulp stem cells (SBP-DPSCs) and their differentiated osteoblasts: a cell source for tissue repair. J Cell Physiol. 2006;208:319–25.

Hata M, Omi M, Kobayashi Y, Nakamura N, Tosaki T, Miyabe M, et al. Transplantation of cultured dental pulp stem cells into the skeletal muscles ameliorated diabetic polyneuropathy: therapeutic plausibility of freshly isolated and cryopreserved dental pulp stem cells. Stem Cell Res Ther. 2015;6:162.

Pierdomenico L, Bonsi L, Calvitti M, Rondelli D, Arpinati M, Chirumbolo G, et al. Multipotent mesenchymal stem cells with immunosuppressive activity can be easily isolated from dental pulp. Transplantation. 2005;80:836–42.

Vinik AI, Park TS, Stansberry KB, Pittenger GL. Diabetic neuropathies. Diabetologia. 2000;43:957–73.

Tesfaye S, Boulton AJ, Dyck PJ, Freeman R, Horowitz M, Kempler P, et al. Diabetic neuropathies: update on definitions, diagnostic criteria, estimation of severity, and treatments. Diabetes Care. 2010;33:2285–93.

Vinik AI, Casellini CM. Guidelines in the management of diabetic nerve pain: clinical utility of pregabalin. Diabetes Metab Syndr Obes. 2013;6:57–78.

Feldman EL, Callaghan BC, Pop-Busui R, Zochodne DW, Wright DE, Bennett DL, et al. Diabetic neuropathy. Nat Rev Dis Primers. 2019;5:41.

Dey I, Midha N, Singh G, Forsyth A, Walsh SK, Singh B, et al. Diabetic Schwann cells suffer from nerve growth factor and neurotrophin-3 underproduction and poor associability with axons. Glia. 2013;61:1990–9.

Ohi T, Saita K, Furukawa S, Ohta M, Hayashi K, Matsukura S. Therapeutic effects of aldose reductase inhibitor on experimental diabetic neuropathy through synthesis/secretion of nerve growth factor. Exp Neurol. 1998;151:215–20.

Obrosova IG, Fathallah L, Stevens MJ. Taurine counteracts oxidative stress and nerve growth factor deficit in early experimental diabetic neuropathy. Exp Neurol. 2001;172:211–9.

Malik RA, Newrick PG, Sharma AK, Jennings A, Ah-See AK, Mayhew TM, et al. Microangiopathy in human diabetic neuropathy: relationship between capillary abnormalities and the severity of neuropathy. Diabetologia. 1989;32:92–102.

Tesfaye S, Harris N, Jakubowski JJ, Mody C, Wilson RM, Rennie IG, et al. Impaired blood flow and arterio-venous shunting in human diabetic neuropathy: a novel technique of nerve photography and fluorescein angiography. Diabetologia. 1993;36:1266–74.

Naruse K, Hamada Y, Nakashima E, Kato K, Mizubayashi R, Kamiya H, et al. Therapeutic neovascularization using cord blood-derived endothelial progenitor cells for diabetic neuropathy. Diabetes. 2005;54:1823–8.

Shibata T, Naruse K, Kamiya H, Kozakae M, Kondo M, Yasuda Y, et al. Transplantation of bone marrow-derived mesenchymal stem cells improves diabetic polyneuropathy in rats. Diabetes. 2008;57:3099–107.

Jeong JO, Kim MO, Kim H, Lee MY, Kim SW, Ii M, et al. Dual angiogenic and neurotrophic effects of bone marrow-derived endothelial progenitor cells on diabetic neuropathy. Circulation. 2009;119:699–708.

Hata M, Naruse K, Ozawa S, Kobayashi Y, Nakamura N, Kojima N, et al. Mechanical stretch increases the proliferation while inhibiting the osteogenic differentiation in dental pulp stem cells. Tissue Eng Part A. 2013;19:625–33.

Lindroos B, Maenpaa K, Ylikomi T, Oja H, Suuronen R, Miettinen S. Characterisation of human dental stem cells and buccal mucosa fibroblasts. Biochem Biophys Res Commun. 2008;368:329–35.

Deeds MC, Anderson JM, Armstrong AS, Gastineau DA, Hiddinga HJ, Jahangir A, et al. Single dose streptozotocin-induced diabetes: considerations for study design in islet transplantation models. Lab Anim. 2011;45:131–40.

Gnecchi M, Zhang Z, Ni A, Dzau VJ. Paracrine mechanisms in adult stem cell signaling and therapy. Circ Res. 2008;103:1204–19.

Potdar PD, Jethmalani YD. Human dental pulp stem cells: applications in future regenerative medicine. World J Stem Cells. 2015;7:839–51.

Gronthos S, Mankani M, Brahim J, Robey PG, Shi S. Postnatal human dental pulp stem cells (DPSCs) in vitro and in vivo. Proc Natl Acad Sci U S A. 2000;97:13625–30.

Gandia C, Arminan A, Garcia-Verdugo JM, Lledo E, Ruiz A, Minana MD, et al. Human dental pulp stem cells improve left ventricular function, induce angiogenesis, and reduce infarct size in rats with acute myocardial infarction. Stem Cells. 2008;26:638–45.

Leong WK, Henshall TL, Arthur A, Kremer KL, Lewis MD, Helps SC, et al. Human adult dental pulp stem cells enhance poststroke functional recovery through non-neural replacement mechanisms. Stem Cells Transl Med. 2012;1:177–87.

Sakai K, Yamamoto A, Matsubara K, Nakamura S, Naruse M, Yamagata M, et al. Human dental pulp-derived stem cells promote locomotor recovery after complete transection of the rat spinal cord by multiple neuro-regenerative mechanisms. J Clin Invest. 2012;122:80–90.

Datta I, Bhadri N, Shahani P, Majumdar D, Sowmithra S, Razdan R, et al. Functional recovery upon human dental pulp stem cell transplantation in a diabetic neuropathy rat model. Cytotherapy. 2017;19:1208–24.

Matsutomo R, Takebayashi K, Aso Y. Assessment of peripheral neuropathy using measurement of the current perception threshold with the neurometer in patients with type 2 diabetes mellitus. J Int Med Res. 2005;33:442–53.

Mead B, Logan A, Berry M, Leadbeater W, Scheven BA. Paracrine-mediated neuroprotection and neuritogenesis of axotomised retinal ganglion cells by human dental pulp stem cells: comparison with human bone marrow and adipose-derived mesenchymal stem cells. PLoS One. 2014;9:e109305.

Janebodin K, Zeng Y, Buranaphatthana W, Ieronimakis N, Reyes M. VEGFR2-dependent angiogenic capacity of pericyte-like dental pulp stem cells. J Dent Res. 2013;92:524–31.

Omi M, Hata M, Nakamura N, Miyabe M, Kobayashi Y, Kamiya H, et al. Transplantation of dental pulp stem cells suppressed inflammation in sciatic nerves by promoting macrophage polarization towards anti-inflammation phenotypes and ameliorated diabetic polyneuropathy. J Diabetes Investig. 2016;7:485–96.

Price SA, Dent C, Duran-Jimenez B, Liang Y, Zhang L, Rebar EJ, et al. Gene transfer of an engineered transcription factor promoting expression of VEGF-A protects against experimental diabetic neuropathy. Diabetes. 2006;55:1847–54.

Ropper AH, Gorson KC, Gooch CL, Weinberg DH, Pieczek A, Ware JH, et al. Vascular endothelial growth factor gene transfer for diabetic polyneuropathy: a randomized, double-blinded trial. Ann Neurol. 2009;65:386–93.

Steinbacher BC Jr, Nadelhaft I. Increased levels of nerve growth factor in the urinary bladder and hypertrophy of dorsal root ganglion neurons in the diabetic rat. Brain Res. 1998;782:255–60.

Apfel SC, Schwartz S, Adornato BT, Freeman R, Biton V, Rendell M, et al. Efficacy and safety of recombinant human nerve growth factor in patients with diabetic polyneuropathy: a randomized controlled trial. JAMA. 2000;284:2215–21.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Stem Cell Research & Therapy

Thông tin tác giả