اگزوزوم های سلول های بنیادی مزانشیمی ترمیم غضروف را با تقویت تکثیر، کاهش آپوپتوز و تعدیل واکنش پذیری ایمنی وساطت می کند
تاریخ انتشار: پنجشنبه 09 آذر 1396
| امتیاز:
پیش از این نشان داده شده است که اگزوزوم های سلول های بنیادی مزانشیمی(MSC) در ترمیم نقص های استخوانی غضروفی با اندازه بزرگ در مدل های رتی سازگار از نظر ایمنی موثر هستند. در این جا ما فرایند های سلولی تعدیل شده بوسیله اگزوزوم های MSC و مکانیسم های عمل دخیل در پاسخ های به واسطه اگزوزوم ها را در ترمیم غضروف بررسی کردیم. ما مشاهده کردیم که ترمیم اگزوزومی نقص های استخوانی غضروفی بوسیله تکثیر و نفوذ سلولی افزایش یافته، سنتز ماتریکس تقویت شده و فنوتیپ ایمنی بازسازی کننده مشخص می شود. با استفاده از کشت های کندروسیتی، ما می توانیم تکثیر و نفوذ سلولی سریع طی ترمیم غضروفی به واسطه اگزوزوم ها را به فعال شدن اگزوزومی آدنوزین به واسطه CD73 مربوط به پیام رسانی AKT و ERK نسبت داد. مهارکننده های فسفریلاسیون EKT و ERK افزایش تکثیر و مهاجرت سلولی ناشی از اگزوزوم را سرکوب کرد اما روی سنتز ماتریکس اثری نداشت. نقش CD73 اگزوزومی بوسیله کاهش پیام رسانی AKT و ERK بوسیله AMPCP(یک مهارکننده CD73) و تئوفیلین( یک آنتاگونیست گیرنده آدنوزین) ثابت شد. نقص های تیمار شده با اگزوزوم فنوتیپ ایمنی بازسازی کننده ای را نشان داد که بوسیله نفوذ بالاتر ماکروفاژهای M2 بازسازی کننده CD163+ در مقایسه با ماکروفاژهای CD86+M1 مشخص می شود و با کاهش همزمان در سیتوکین های التهابی سینوویال اینترلوکین1 بتا و TNFα مشخص می شود. در مجموع، این مشاهدات بازسازی استخوانی غضروفی موثر را بوسیله اگزوزوم های MSC نشان داد که از طریق حرکات هماهنگ شده انواع سلول های مختلف و فعال شدن فرایندهای سلولی متعدد تحت تاثیر قرار می گیرد.
Biomaterials. 2017 Nov 21;156:16-27. doi: 10.1016/j.biomaterials.2017.11.028. [Epub ahead of print]
MSC exosomes mediate cartilage repair by enhancing proliferation, attenuating apoptosis and modulating immune reactivity.
Zhang S1, Chuah SJ1, Lai RC2, Hui JHP3, Lim SK4, Toh WS5.
Abstract
Mesenchymal stem cell (MSC) exosome was previously shown to be effective in repairing critical size osteochondral defects in an immunocompetent rat model. Here we investigate the cellular processes modulated by MSC exosomes and the mechanism of action underlying the exosome-mediated responses in cartilage repair. We observed that exosome-mediated repair of osteochondral defects was characterised by increased cellular proliferation and infiltration, enhanced matrix synthesis and a regenerative immune phenotype. Using chondrocyte cultures, we could attribute the rapid cellular proliferation and infiltration during exosome-mediated cartilage repair to exosomal CD73-mediated adenosine activation of AKT and ERK signalling. Inhibitors of AKT or ERK phosphorylation suppressed exosome-mediated increase in cell proliferation and migration but not matrix synthesis. The role of exosomal CD73 was confirmed by the attenuation of AKT and ERK signalling by AMPCP, a CD73 inhibitor and theophylline, an adenosine receptor antagonist. Exosome-treated defects also displayed a regenerative immune phenotype characterised by a higher infiltration of CD163+ regenerative M2 macrophages over CD86+ M1 macrophages, with a concomitant reduction in pro-inflammatory synovial cytokines IL-1β and TNF-α. Together, these observations demonstrated that the efficient osteochondral regeneration by MSC exosomes was effected through a coordinated mobilisation of multiple cell types and activation of several cellular processes.
PMID: 29182933