خلاصه:

پيوند سلول­هاي بنيادي (SC)، ابزار نويدبخشي جهت درمان بيماري­هاي نورودژنراتيوي مانند بيماري پاركينسون (PD) محسوب مي­شود، اما كسب نتايج درماني مثبت مستلزم شناسايي مكانيسم­هاي بيولوژيكي مربوطه مي­باشد. بنابراين، ما توانايي سلول­هاي بنيادي مزانشيمي انساني (hMSCs) را در محفاظت از سلول­هاي بنيادي عصبي تمايز يافته ميمون (mdNSCs) در برابر اثرات سيتوتوكسيك ۶-هيدروكسي دوپامين (6-OHDA) را در يك مدل كشت توام با هدف شبيه سازي نيچ يا محل عروق جديد در شرايط in vivo، مورد بررسي قرار داديم. ورود 6-OHDA به طور عمده از طريق جذب توسط ناقل فعال دوپامين (DAT) صورت مي­گيرد، اما اثرات سمي آن مي­­تواند ديگر مسيرها را نيز تحت تاثير قرار دهد. ما مشاهد كرديم كه mdNSCها به طور پايدار و مداوم DAT را در طول فرآيند تمايزي بيان مي­كنند. قرارگيري در معرض 6-OHDA تاثيري بر hMSCها نداشته اما در mdNSCها، آپوپتوز مستقل از DAT را با تشكيل گونه­هاي اكسيژن واكنش­پذير و فعال سازي كاسپازهاي ۳/۷ القا مي­كند. توان بالقوه­ي hMSCها در محافظت از mdNSCهاي تيمار شده با 6-OHDA در شرايط مختلفي از كشت­هاي توام بررسي شد كه در آن­ها، hMSCها به كشت mdNSCها- قبل، همزمان و بعد از با تيمار 6-OHDA- اضافه شدند. در حضور نوروتوكسين، اكثريت mdNSCها فنوتيپ آپوپتوزي پيدا مي­كردند، در حاليكه در كشت­هاي توام با hMSCها، تحت شرايط مختلف، بقاي سلولي به طور قابل توجهي تا ۷۰٪ افزايش پيدا كرد. آناليزهاي چندگانه آرايه­ي رگ زايي انساني (Multiplex human angiogenic array analysis بر روي محيط­هاي شرطي نشان داد كه آزاد شدن سيتوكاين توسط hMSCها به طور دقيقي تنظيم شده است. علاوه براين، افزودن فاكتور رشد به تنهايي نيز اثرات محافظتي مشابهي را بر روي mdNSCها را نشان مي­دهد. در مجموع، يافته­هاي ما نشان مي­دهند كه hMSCها در برابر ماده­ي سمي 6-OHDA از mdNSCها محافظت كرده و احتمالا از طريق آزاد كردن انواع سيتوكاين­ها، سلول­ها را از تخريب و تحليل عصبي حفظ مي­كنند. يافته­هاي ما ديدگاهي جديد را در توسعه­ي راهكارهاي درماني براي مقابله با فرايندهاي نورودژنراتيو PD فراهم مي­كند.

Abstract

Stem cell (SC) transplantation represents a promising tool to treat neurodegenerative disorders, such as Parkinson's disease (PD), but positive therapeutic outcomes require elucidation of the biological mechanisms involved. Therefore, we investigated human Mesenchymal SCs (hMSCs) ability to protect murine differentiated Neural SCs (mdNSCs) against the cytotoxic effects of 6-hydroxydopamine (6-OHDA) in a co-culture model mimicking the in vivo neurovascular niche. The internalization of 6-OHDA mainly relies on its uptake by the dopamine active transporter (DAT), but its toxicity could also involve other pathways. We demonstrated that mdNSCs consistently expressed DAT along the differentiative process. Exposure to 6-OHDA did not affect hMSCs, but induced DAT-independent apoptosis in mdNSCs with generation of reactive oxygen species and caspases 3/7 activation. The potential neuroprotective action of hMSCs on mdNSCs exposed to 6-OHDA was tested in different co-culture conditions, in which hMSCs were added to mdNSCs prior to, simultaneously, or after 6-OHDA treatment. In the presence of the neurotoxin, the majority of mdNSCs acquired an apoptotic phenotype, while co-cultures with hMSCs significantly increased their survival (up to 70%) in all conditions. Multiplex human angiogenic array analysis on the conditioned media demonstrated that cytokine release by hMSCs was finely modulated. Moreover, sole growth factor addition yielded a similar neuroprotective effect on mdNSCs. In conclusion, our findings demonstrate that hMSCs protect mdNSCs against 6-OHDA neurotoxicity, and rescue cells from ongoing neurodegeneration likely through the release of multiple cytokines. Our findings provide novel insights for the development of therapeutic strategies designed to counteract the neurodegenerative processes of PD