وزیکول های خارج سلولی مشتق از سلول های بنیادی مزانشیمی نفوذپذیری عروق ریوی و آسیب ریوی ناشی از شوک خونریزی و تروما را کاهش می دهند
تاریخ انتشار: دوشنبه 11 دی 1396
| امتیاز:
پیشینه:
نشان داده شده است که سلول های بنیادی مزانشیمی(MSCs) نفوذپذیری عروقی را در آسیب مغزی و ریوی ناشی از شوک خونریزی(HS) و تروما کاهش می دهند. به طور مکانیکی، فاکتورهای پاراکرین ترشح شده از سلول های بنیادی مزانشیمی شناسایی شده اند که بسیاری از اثرات زیستی بالقوه سلول های بنیادی مزانشیمی را در مدل های جانوری بیماری شبیه سازی می کنند. جالب این که، وزیکول های خارج سلولی مشتق از سلول های بنیادی مزانشیمی(EVs)، حاوی بسیاری از این فاکتورهای محلول کلیدی هستند و پتانسیل درمانی مستقل از سلول های والدی دارند. در این مطالعه به دنبال تعیین این بودیم که آیا وزیکول های خارج سلولی مشتق از سلول های بنیادی مزانشیمی می توانند اثرات درمانی سودمند سلول های بنیادی مزانشیمی روی نفوذپذیری عروق ریوی ناشی از شوک هموراژی را در موش شبیه سازی کنند یا خیر.
روش ها:
وزیکول های خارج سلولی سلول های بنیادی مزانشیمی بوسیله اولتراسانتریفیوژ از MSCهای مشتق از مغز استخوان انسانی جداسازی شدند. یک مدل موشی از شوک خونریزی فشاری فیکس شده برای مطالعه اثرات شوک، شوک و سلول های بنیادی مزانشیمی، شوک و وزیکول های خارج سلولی مشتق از سلول های بنیادی مزانشیمی روی نفوذپذیری اپی تلیال عروق ریوی استفاده شد. موش ها به صورت درون سیاهرگی تحت تیمار با وزیکول های خارج سلولی سلول های بنیادی مزانشیمی، سلول های بنیادی مزانشیمی، و سالین قرار گرفتند. بافت ریوی بدست آمد و برای نفوذپذیری، فعال شدن RhoA/Rac1 و برای بیان افتراقی فسفوپروتئین ها مورد ارزیابی قرار گرفت. در آزمایشگاه، یکپارچگی متقاطع سلول های زیرعروق ریوی انسانی(HLMVEC) بوسیله ایمنوسیتوشیمی و سنجش امپدانس سلولی اندوتلیالی(ECIS) ارزیابی شدند.
نتایج:
نفوذپذیری عروق ریوی ناشی از شوک خونریزی به طور قابل توجهی بوسیله تزریق سلول های بنیادی مزانشیمی و وزیکول های خارج سلولی سلول های بنیادی مزانشیمی کاهش یافتند. پروفایل فسفوپروتئینی بافت ریوی فعال شدن افتراقی پروتئین ها و مسیرهای بازآرایی اسکلت سلولی و تنظیم نفوذپذیری عروقی را بوسیله سلول های بنیادی مزانشیمی و وزیکول های خارج سلولی سلول های بنیادی مزانشیمی آشکار ساخت. بافت ریوی مشتق از گروه های تیماری فعال سازی کاهش یافته GTPaseRhoA اسکلت سلولی را نشان می دهند. در آزمایشگاه HLMVECS، MSC CM(نه وزیکول های خارج سلولی سلول های بنیادی مزانشیمی) نفوذپذیری سلول های اندوتلیالی ناشی از ترومبین را مهار کرد که بوسیله ECIS و ایمنوسیتوشیمی کادهرین و اکتین اندوتلیال عروق اندازه گیری شد.
بحث:
سلول های بنیادی مزانشیمی و وزیکول های خارج سلولی سلول های بنیادی مزانشیمی پیام رسانی اسکلت سلولی را تعدیل می کنند و نفوذپذیری عروق ریوی بعد از شوک خونریزی را کاهش می دهند. وزیکول های خارج سلولی سلول های بنیادی مزانشیمی ممکن است به طور بالقوه ای به عنوان یک درمان جدید و عاری از سلول برای درمان آسیب ریوی ناشی از شوک هموراژی استفاده شوند.
J Trauma Acute Care Surg. 2017 Dec 14. doi: 10.1097/TA.0000000000001744. [Epub ahead of print]
Mesenchymal Stem Cell Derived Extracellular Vesicles Attenuate Pulmonary Vascular Permeability and Lung Injury Induced by Hemorrhagic Shock and Trauma.
Potter DR1, Miyazawa BY1, Gibb SL1, Deng X2, Togaratti PP2, Croze RH3, Srivastava AK4, Trivedi A1, Matthay M3, Holcomb JB5, Schreiber MA6, Pati S1.
Abstract
BACKGROUND:
Mesenchymal Stem Cells (MSCs) have been shown to mitigate vascular permeability in hemorrhagic shock (HS) and trauma induced brain and lung injury. Mechanistically, paracrine factors secreted from MSCs have been identified that can recapitulate many of the potent biologic effects of MSCs in animal models of disease. Interestingly, MSC derived extracellular vesicles (EVs), contain many of these key soluble factors, and have therapeutic potential independent of the parent cells. In this study we sought to determine whether MSC derived EVs (MSC EVs) could recapitulate the beneficial therapeutic effects of MSCs on lung vascular permeability induced by HS in mice.
METHODS:
MSC Extracellular vesicles (EVs) were isolated from human bone marrow derived MSCs by ultracentrifugation. A mouse model of fixed pressure hemorrhagic shock (HS) was utilized to study the effects of shock, shock + MSCs and Shock + MSC EVs on lung vascular endothelial permeability. Mice were administered MSCs, MSC EVs, or saline IV. Lung tissue was harvested and assayed for permeability, RhoA/Rac1 activation, and for differential phospho-protein expression. In vitro, human lung microvascular cells (HLMVEC) junctional integrity was evaluated by immunocytochemistry and endothelial cell impedance assays (ECIS).
RESULTS:
HS induced lung vascular permeability was significantly decreased by both MSC and MSC EV infusion. Phospho-protein profiling of lung tissue revealed differential activation of proteins and pathways related to cytoskeletal rearrangement and regulation of vascular permeability by MSCs and MSC EVs. Lung tissue from treatment groups demonstrated decreased activation of the cytoskeletal GTPase RhoA. In vitro, HLMVECS, MSC CM but not MSC-EVs prevented thrombin induced EC permeability as measured by ECIS and immunocytochemistry of VE-Cadherin and actin.
CONCLUSION:
MSCs and MSC EVs modulate cytoskeletal signaling and attenuate lung vascular permeability after HS. MSC EVs may potentially be used as a novel "stem cell free" therapeutic to treat HS induced lung injury.
LEVELS OF EVIDENCE:
N/A Preclinical study.
PMID: 29251710