خلاصه:
مقدمه: روش های درمانی بر پایه تزریق سلول های بنیادی به نظر می رسند که بتوانند بر کارایی محدود و واکنش های جانبی و معکوس عوامل مختلف غلبه کنند. هرچند، اکثر این روش ها نیز دارای محدودیت های قابل ملاحظه ای مانند فراهم آوری مشکل سلول ها، ضرورت انجام بیهوشی، عفونت محل برداشت سلول و فراوانی پایین سلول های به دست آمده، می باشند. اخیراً، سلول های بنیادی مایع آمنیوتیک انسانی (hAFSCs) به عنوان یک منبع سلول درمانی ایده آل مطرح شده اند. در این مطالعه، تاثیر تزریق hAFSCها در منطقه مجرای ادراری در بازسازی توان عضلات مجاری ادراری در یک مدل موش بررسی گردید.
روش ها: مایع آمنیوتیک جمع آوری شد و سلول های جدا شده از آن تحت آنالیزهای مربوط به تعیین خصوصیات سلول های بنیادی و توان تمایز به میوسیت ها در شرایط in vitro قرار گرفتند. به منظور تولید مدل یک تنش بی اختیاری ادراری (SUI)، موش ها تحت عمل برش دوطرفه عصب اندام های تحتانی قرار گرفتند. سپس در یک گروه از موش های مدل، عمل پیوند hAFSCها در مجاری ادرای و در گروه کنترل تزریق Plasma-Lyte در همان ناحیه صورت گرفت. همچنین گروهی نیز بدون تیمار به عنوان گروه کنترل طبیعی قرار داده شدند. به منظور ردیابی سلول ها در بدن موجود زنده، سلول ها با نانوذرات مغناطیسی پوشیده از سیلیکا که حاوی rhodamine B isothiocyanate می شدند، نشاندار شدند و سپس این سلول ها در ناحیه مجاری ادراری تزریق شدند. با استفاده از تصویربرداری نوری، سیگنال ها قابل شناسایی بودند. فشار مجرا در هر دو حالت باز و بسته بودن مجرا در زمان های پس از تزریق سلول ها اندازی گیری می شدند. تومورزایی hAFSCها نیز از طریق پیوند این سلول ها به فضای subcapsular کلیه و انجام آنالیزهای بافتی دو هفته پس از پیوند، مورد ارزیابی قرار گرفت.
نتایج: نتایج حاصل از روش FACS نشان دادند که hAFSCها، مارکرهای سلول های بنیادی مزانشیمی (MSC) را بیان می کنند اما مارکرهای سلول های بنیادی هماتپوئیتیکی را نمی توانند بیان کنند. القای تمایز به رده میوژنی در hAFSCها منجر به بیان PAX7 و MYOD در روز سوم و DYSTROPHIN در روز هفتم گردید. hAFSCهای نشاندار شده با نانوذرات با استفاده از تصویربرداری نوری در بدن موجود زنده تا 10 روز پس از تزریق قابل ردیابی بودند. چهار هفته پس از تزریق، LPP و CP به طور قابل توجهی در گروه دریافت کننده hAFSCها در مقایسه با گروه کنترل افزایش یافته بود. بازسازی اعصاب و تشکیل اتصالات عصب و ماهیچه hAFSCهای تزریق شده در بدن موجود زنده با بیان مارکرهای عصبی و گیرنده استیل کولین تایید شد. تزریق hAFSCها در بدن موجود زنده منجر به هیچ گونه تجمع لنفوسیت های CD8 یا تشکیل تومور نگردید.
نتیجه گیری: hAFSCها برخی خصوصیات سلول های بنیادی مزانشیمی را نشان می دادند و می توانستند به سلول های رده میوژنی تمایز پیدا کنند. تزریق hAFSCها به ناحیه مجاری ادراری در مدل حیوانی SUI توانست باعث ترمیم این ناحیه و بازسازی بافت طبیعی و عملکرد آن گردد بدون آنکه منجر به تحریک سیستم ایمنی یا تومورزایی شود.
Human amniotic fluid stem cell injection therapy for urethral sphincter regeneration in an animal model.
BACKGROUND:
Stem cell injection therapies have been proposed to overcome the limited efficacy and adverse reactions of bulking agents. However, most have significant limitations, including painful procurement, requirement for anesthesia, donor site infection and a frequently low cell yield. Recently, human amniotic fluid stem cells (hAFSCs) have been proposed as an ideal cell therapy source. In this study, we investigated whether periurethral injection of hAFSCs can restore urethral sphincter competency in a mouse model.
METHODS:
Amniotic fluids were collected and harvested cells were analyzed for stem cell characteristics and in vitro myogenic differentiation potency. Mice underwent bilateral pudendal nerve transection to generate a stress urinary incontinence (SUI) model and received either periurethral injection of hAFSCs, periurethral injection of Plasma-Lyte (control group), or underwent a sham (normal control group). For in vivo cell tracking, cells were labeled with silica-coated magnetic nanoparticles containing rhodamine B isothiocyanate (MNPs@SiO2 (RITC)) and were injected into the urethral sphincter region (n = 9). Signals were detected by optical imaging. Leak point pressure and closing pressure were recorded serially after injection. Tumorigenicity of hAFSCs was evaluated by implanting hAFSCs into the subcapsular space of the kidney, followed two weeks later by retrieval and histologic analysis.
RESULTS:
Flow activated cell sorting showed that hAFSCs expressed mesenchymal stem cell (MSC) markers, but no hematopoietic stem cell markers. Induction of myogenic differentiation in the hAFSCs resulted in expression of PAX7 and MYOD at Day 3, and DYSTROPHIN at Day 7. The nanoparticle-labeled hAFSCs could be tracked in vivo with optical imaging for up to 10 days after injection. Four weeks after injection, the mean LPP and CP were significantly increased in the hAFSC-injected group compared with the control group. Nerve regeneration and neuromuscular junction formation of injected hAFSCs in vivo was confirmed with expression of neuronal markers and acetylcholine receptor. Injection of hAFSCs caused no in vivo host CD8 lymphocyte aggregation or tumor formation.
CONCLUSIONS:
hAFSCs displayed MSC characteristics and could differentiate into cells of myogenic lineage. Periurethral injection of hAFSCs into an SUI animal model restored the urethral sphincter to apparently normal histology and function, in absence of immunogenicity and tumorigenicity.