치과 중간엽 줄기 세포 분비물: 신경 보호 및 신경 재생을 위한 흥미로운 접근 방식 3부
Aug 14, 2024
초기 증상 발현 전 DPSC-CM 투여는 비히클 처리된 SOD1G93A 마우스에 비해 신경근 접합 신경 분포를 개선했습니다.
신경근과 기억은 밀접한 관련이 있습니다. 우리의 신경계와 근육 시스템은 상호 의존적이며 함께 작용하여 우리 신체의 다양한 활동을 완성합니다. 그리고 이러한 협력은 우리의 기억에도 매우 중요합니다.
첫째, 우리의 신경계는 정보를 전달하고 신체의 다양한 부분의 움직임을 제어하는 역할을 담당합니다. 우리가 새로운 것을 배울 때 우리의 뇌는 새로운 신경 전달 물질과 시냅스를 생성하여 새로운 지식을 더 잘 기억하는 데 도움이 됩니다.
둘째, 우리의 근육 시스템은 기억과도 밀접한 관련이 있습니다. 연구에 따르면 근육 기억은 뇌 기억에 영향을 미칠 수 있습니다. 즉, 근육 훈련을 통해 기억력을 향상시킬 수 있습니다.
더 구체적으로 말하면, 근육 훈련을 하면 근육이 근육 기억을 형성하게 됩니다. 이 근육 기억은 근육을 더 잘 제어하고 움직임을 더 정확하고 조화롭게 만드는 데 도움이 될 수 있습니다. 동시에, 이 근육 기억은 우리의 뇌가 근육 움직임과 감각을 기록하기 때문에 뇌 기억을 향상시킬 수도 있습니다.
그러므로 우리는 근육 훈련을 통해 기억력을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 균형 훈련, 댄스, 탁구 등의 스포츠를 할 수 있는데, 이는 근육 운동을 돕고 협응력과 반응 능력을 향상시켜 근육 기억력과 뇌 기억력을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
요약하자면, 신경근과 기억의 관계는 매우 가깝습니다. 우리는 기억력을 향상시키기 위해 건강을 유지하고 적절한 근육 훈련을 수행해야 합니다. 동시에 우리는 식습관, 휴식, 정신 건강에도 주의를 기울이고 좋은 생활 습관을 유지하여 신체적, 뇌 건강을 종합적으로 개선해야 합니다. 기억력을 향상시켜야 함을 알 수 있습니다. 시스탄체에는 항산화, 항염증, 항노화 효과가 있어 뇌의 산화 및 염증 반응을 줄여 신경계의 건강을 보호할 수 있기 때문에 기억력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 또한 시스탄체는 신경 세포의 성장과 복구를 촉진하여 신경망의 연결성과 기능을 향상시킬 수 있습니다. 이러한 효과는 기억력, 학습능력, 사고속도 향상에 도움을 줄 수 있으며, 인지기능 장애 및 퇴행성 신경질환의 발생을 예방할 수도 있습니다.
후기 증상 발현 단계 동안의 투여는 신경근 접합부 보존을 증가시킬 뿐만 아니라 척수 복부뿔의 운동 뉴런 생존도 증가시켰습니다.
그러나 성상교증과 소교세포 반응성은 영향을 받지 않은 채 남아 있었습니다. 흥미롭게도 증상 발생 후 매일 DPSC-CM 치료를 하면 발병 후 생존 기간은 물론 전체 수명도 증가했습니다[69].
일과성 중대뇌동맥폐색(tMCAO) 손상의 쥐 모델에 DPSC-EXO를 투여하면 뇌부종, 뇌경색 및 신경학적 손상이 감소했습니다. DPSC-EXO는 Toll 유사 수용체(TLR) 4, MyD88 및 활성화된 B 세포(NF-κB)의 핵 인자 카파-경쇄 강화제의 허혈/재관류(I/R) 매개 발현을 억제했습니다.
DPSC-EXO는 또한 염증 유발성 사이토카인 IL-6, IL-1 및 TNF-의 단백질 발현을 감소시켰고, 생체 내에서 뿐만 아니라 OGD/에서 시험관 내에서도 고 이동성 그룹 상자 단백질(HMGB) 1의 세포질 전좌를 감소시켰습니다. 재관류(OGD/R) 유발 BV2세포.
따라서, 결과는 DPSC-EXO가 HMGB1/TLR4/MyD88/NFκB 신호 전달 경로의 억제를 통해 뇌 I/R 유발 신경염증에 대해 신경 보호를 발휘할 수 있음을 나타냅니다[70].
DPSC-CM은 동맥류 지주막하 출혈(aSAH) 유발 혈관 수축을 개선하고 손상된 뇌의 산소 공급을 개선했습니다. DPSC-CM 투여는 인지 및 운동 장애도 개선했습니다.
DPSC-CM 투여는 Iba1-양성 세포의 수 감소로 입증된 바와 같이 신경염증을 감소시켰습니다. DPSC-CM의 주요 구성성분은 IGF-1였습니다.
IGF-1의 항체 매개 중화는 미세순환, 손상된 뇌 영역의 Iba{3}}양성 세포 및 인지/운동 장애에 대한 DPSC-CM의 구조 효과를 적당히 악화시켰습니다[71].
DPSC-CM 투여는 스트렙토조토신 유발 당뇨병 쥐의 발바닥에서 좌골 운동/감각 신경 전도 속도, 좌골 신경 혈류 및 표피내 신경 섬유 밀도를 개선했습니다.
더욱이, 당뇨병 쥐의 좌골 신경에서 전 염증 반응이 감소하는 동안 골격근의 모세 혈관 밀도가 증가했습니다 [72]. Kanadaet al. 좌골신경 전도속도와 좌골신경 혈류에 대한 CM의 긍정적인 효과를 확인했습니다.
또한 당뇨병 쥐의 근육 다발 크기, 골격근의 혈관 밀도, 표피 내 신경 섬유 밀도도 증가했습니다.
그러나 DPSC와 DPSC-CM의 결과 간에는 차이가 발견되지 않았습니다. 이러한 결과는 DPSC 및 DPSC-CM 투여의 효능이 아마도 분비물에 의한 것임을 시사합니다.
특히, DPSC-CM에는 VEGF-C와 같은 혈관 신생 인자, BDNF와 같은 신경 영양 인자, IL-1, IL{3}} 및 TLR4를 포함한 면역 조절 인자가 포함되어 있습니다[73]. 제시된 연구 개요 이 단락의 내용은 표 2에서 확인할 수 있습니다.
A, 아밀로이드; aSAH, 동맥류 지주막하 출혈; AMSC, 지방 조직 유래 MSC; BDNF, 뇌유래 신경영양인자; BMP, 뼈 형태발생 단백질; BMSC, 골수 MSC; CM, 조건화된 매체; DFSC, 치아 여포 줄기 세포; DPSC, 치수 줄기 세포; 엑소(EXO), 엑소좀; FGF, 섬유아세포 성장인자; GDNF, 신경교세포 유래 신경영양인자; GFAP, 신경교섬유성 산성 단백질; G-CSF, 과립구집락자극인자; HGF, 간세포 성장 인자; IFN, 인터페론; IGF, 인슐린 유사 성장 인자; IGFBP, 인슐린 유사 성장 인자 결합 단백질; IL, 인터루킨; MCP, 단핵구 화학유인물질 단백질; MSC, 중간엽 줄기세포; NGF, 신경 성장 인자; NT, 뉴로트로핀; OGD/R, 산소-포도당 결핍-재관류; OPG, 오스테프로테게린; PDGF, 혈소판 유래 성장 인자; ROS, 활성 산소종; SCAP, 정점 유두의 줄기 세포; SHED, 인간 박리된 유치의 줄기 세포; TGF, 변형성장인자; TIMP, 메탈로프로테이나제의 조직 억제제; TLR, 톨 유사 수용체; tMCAO, 일시적인 중대뇌동맥 폐색; VEGF, 혈관 내피 성장 인자; ↑, 증가/개선; ↓, 감소.
3.2. 인간의 박리된 유치 분비물로부터의 줄기세포
SHED의 분비물은 소교세포 활성을 조절하는 것으로 보고되었습니다. SHED에서 파생된 EV는 인간 소교세포에서 지질다당류(LPS)에 의해 유도된 NF-κB 신호전달 경로의 활성화를 억제했습니다.
더욱이 EV는 비분극 세포에서 식세포 활성의 상향 조절, M1 극성 세포의 약간의 감소, M2 극성 세포의 적당한 증가를 유도했습니다. EV는 M0, M1 및 M2 극성 세포에서 해당 활성의 즉각적이고 지속적인 증가를 유도했습니다. 흥미롭게도 EV는 역투여량 의존 방식으로 작용했습니다[74].
EV는 또한 소교세포에서 세포내 Ca{0}} 및 ATP 방출의 급격한 증가를 유도했습니다. EV는 또한 P2X4 수용체/유지방 소구-표피 성장 인자-인자 VIII(MFG-E8) 의존 메커니즘을 통해 소교세포 운동성을 촉진할 수 있었습니다[75].
다양한 연구에서 시험관 내 및 생체 내 파킨슨병(PD) 모델 모두에서 SHED CM의 유익한 효과가 보고되었습니다. Fujiiet al. SHED에서 유도된 도파민성 뉴런 유사 세포가 6-히드록시도파민(6-OHDA) 유발 파킨슨병 쥐 모델에서 치료 효과를 발휘하여 신경학적 결손을 개선하고 도파민(DA) 수준을 더욱 증가시킬 수 있음을 입증했습니다. 미분화된 SHED보다 효율적입니다.
그러나 측분비 효과는 6-OHDA 유발 신경변성에 대한 신경 보호에 기여할 수 있습니다. 실제로, 분화된 SHED에서 얻은 CM은 시험관 내에서 6-OHDA 독성 및 가속된 신경돌기 증식에 대해 일차 뉴런을 보호할 수 있었습니다[76].
SHED-CM의 다양한 용량을 PD 모델에서 테스트했습니다. 10μg/mL의 SHED-CM 용량은 운동 능력을 회복하지 못한 반면, 30μg/mL의 SHED-CM은 약간의 개선만을 유도했습니다. 대신, 100μg/mL의 SHED-CM은 PD 쥐의 운동 능력 결핍을 최대로 개선시켰고 더 높은 복용량은 더 이상의 개선을 유도하지 못했습니다.
SHED-CM은 실질체와 선조체 모두에서 티로신 수산화효소(TH) 양을 증가시키고 시누클레인 수준을 감소시켰습니다. 또한, SHED-CM 치료는 동일한 뇌 영역에서 Iba{2}} 양성 세포와 CD4 수준을 모두 감소시켰습니다.
SHED-CM의 주요 구성성분은 인슐린유사성장인자결합단백질-6(IGFBP-6), 메탈로프로테이나제 조직억제제(TIMP)-2, TIMP-1, TGF 등이다. -1. 또한, 생물정보학 분석에서는 SHEDCM이 신경 재생을 촉진할 수 있는 것으로 나타났습니다.
실제로, RNA 시퀀싱은 SHED-CM 투여가 유전자 발현 프로파일을 대조 쥐의 패턴과 유사한 패턴으로 이동시켜 신경 발달 및 신경 재생에 관여하는 유전자를 상향 조절한다는 것을 입증했습니다.
SHED-CM의 주요 구성성분은 콜린성 및 세로토닌성 시냅스, 칼슘 신호 전달 경로 및 축삭 안내와 관련된 분자 네트워크에 참여할 수 있습니다[77].
SHED에서 파생된 EXO 및 MV는 PD 모델에서 신경 보호 효과도 평가되었습니다. 라미닌으로 코팅된 3차원 알기네이트 미세 담체에서 성장한 SHED에서 파생된 MV가 아닌 EXO는 6-OHDA에 의해 유도된 세포사멸 도파민성 뉴런을 억제했습니다. 반대로, 표준 배양 조건에서 성장한 SHED로부터 유래된 MV 또는 EXO에 의해 보호 효과가 발휘되지 않았습니다[78].
대신, SHED에서 파생된 EV의 비강 내 투여는 PD의 쥐 모델에서 효과적인 것으로 나타났으며, 선조체 및 흑색질에서 TH 발현의 정상화와 관련하여 운동 기능을 개선했습니다.
비강내 투여는 AD 모델에서도 테스트되었으며, SHEDCM이 인지 기능을 향상시키는 것으로 나타났습니다. SHED-CM은 산화 스트레스를 감소시키고, M1-형 염증 유발 미세 환경을 M2-형 항염증 및 신경 보호 미세 환경으로 전환하고, 신경 영양 인자 수준을 증가시켰습니다. BMSCs-CM은 덜 효과적이었습니다.
이는 산화 스트레스와 염증을 감소시켰지만 항염증성 M2 마커의 발현을 상향조절할 수는 없었습니다. SHED-CM 치료는 또한 시험관 내에서 글루타메이트 유발 신경 세포 사멸을 억제했습니다[80]. SHED-CM은 또한 질병 점수를 개선하고 실험적 자가면역 뇌척수염의 척수에서 탈수초화, 축삭 손상, 염증 세포 침윤 및 전염증성 사이토카인 발현을 감소시킬 수 있었습니다. EAE) 마우스.
이러한 변화는 M1에서 M2로의 미세아교세포/대식세포 표현형의 변화와 관련이 있습니다. SHED-CM의 주요 성분인 시알산 결합 Ig 유사 렉틴-9(ED-Siglec-9)의 분비된 엑토도메인으로 EAE 마우스를 처리하면 SHED-CM과 유사한 효과가 나타납니다. ED-Siglec-9 고갈은 SHEDCM의 보호 효과를 폐지했습니다.
반대로, HGF 고갈은 SHED-CM 매개 보호를 억제하지 않았으며, 이는 HGF가 SHED-CM의 효능에 거의 영향을 미치지 않음을 나타냅니다. SHED-CM은 미엘린 희소돌기아교세포 당단백질 특이적 CD{5}} T 세포의 증식과 시험관 내 전염증성 사이토카인 생성을 억제했습니다[81].
Matsubaraet al. 급성 부상 후 기간 동안 쥐의 손상된 척수에 SHED와 SHED-CM을 투여하면 기능 회복이 유도되는 것으로 나타났습니다. SHED-CM은 항염증 활성을 나타내어 전염증성 사이토카인의 수준을 감소시키고 면역조절 작용을 나타내어 M2 항염증 대식세포를 유도하였습니다.
CM의 치료 효과를 담당하는 요인을 확인하기 위해 SHEDCM에 존재하는 용해성 요인을 특성화했습니다. 총 79개의 단백질이 확인되었으며, 그 중 일부는 항세포사멸, 항염증 및 축삭 신장 특성을 지닌 신경변성 과정에 관여하는 것으로 알려져 있습니다. 특히 MCP-1와 ED-Siglec-9는 M2-유사 대식세포 분화에 관여할 수 있습니다.
실제로 SHED-CM에서 이러한 요소를 고갈시키면 M2-유사 대식세포를 유도하고 SCI 후 기능 회복을 촉진하는 CM의 능력이 감소했습니다. 흥미롭게도, BMSC-CM의 투여는 M2-like 세포 분화를 전혀 유도하지 않거나 약간만 유도하였고 SHED-CM과 같은 회복을 유도하지 않았다[82].
이전 연구와 일치하게, 전달 시스템으로 사용되는 아콜라겐 하이드로겔에 SHED-CM을 로드한 치료는 SCI 쥐의 기능 회복을 유도했으며 Basso, Beattie 및 Bresnahanscoring, 경사면, 한랭 이질통을 통해 평가된 점수의 개선으로 입증되었습니다. 및 빔 워크 테스트 [83].
콜라겐 하이드로젤에 로딩된 SHED-CM 처리는 또한 쥐 SCI 모델에서 보존된 백색질과 회색질의 부피, 뉴런 및 희소돌기아교세포의 총 수를 증가시켰습니다. 반대로 병변 부피와 병변 길이는 감소했습니다. 그러나 본 연구에서는 SHED-CM만으로는 보호 효과가 없었습니다.
저자는 이것이 SHED-CM의 치료 확산으로 인한 것일 수 있으며 따라서 콜라겐 하이드로겔이 효율적인 방출 시스템으로 작용할 수 있다고 제안했습니다[84]. 또한 SHED-CM의 단일 정맥 주사는 척수 신경 절개로 유발된 기계적 이질통을 역전시키고 소교세포를 억제했습니다. 및 성상교세포 활성화, 그리고 신경손상 마커 활성화 전사인자 3(ATF3) 및 대식세포 축적에 대해 양성인 신경세포의 수가 감소했습니다.
특히, 30~50 kDa 사이의 분자량을 갖는 SHED-CMfraction은 통증을 역전시켰으며, 이는 30~50 kDa 범위의 분자량을 갖는 단백질 성분이 보고된 신경 보호에 책임이 있음을 시사합니다[85].
SHED의 무혈청 CM이 풍부한 콜라겐 스폰지를 쥐의 안면 신경 절단으로 형성된 신경 간격에 이식하면 신경 기능이 회복되었습니다. 반대로, MCP-1 및 ED-Siglec-9가 고갈된 CM은 항염증성 M2 대식세포 유도제인 는 신경 기능을 회복하지 못했습니다. 특히, MCP-1 및 ED-Siglec-9는 시험관 내 및 생체 내에서 M2 대식세포의 분극을 유도했습니다. 따라서, 결과는 MCP-1/ED-Siglec-9가 M2 대식세포[86]를 유도하는 말초 신경 재생에 참여한다는 것을 나타냅니다.
SHED-CM 치료는 Schwann 세포에서 뉴런, ECM 및 혈관신생 관련 유전자의 증식, 이동 및 발현을 증가시켰습니다. 더욱이, SHED-CM은 등근 신경절의 신경돌기 성장을 자극하고 세포 생존력을 증가시켰습니다.
생체 내(in vivo)에서는 신경 절개 수술 후 SHED-CM군에서 축삭 재생과 수초화가 더 높았다. SHED-CM군에서는 운동 기능이 향상되고 근육 위축이 감소했다. 따라서 SHED는 여러 메커니즘을 통해 말초 신경 재생을 향상시키는 다양한 영양 인자를 분비할 수 있습니다. 구체적으로 SHED-CM에는 NGF, BDNF, NT{3}}, GDNF, CNTF(섬모신경영양인자), VEGF 및 HGF가 포함되어 있습니다[87].
SHED-EXO를 투여하면 쥐의 운동 기능 회복이 개선되고 외상성 뇌 손상이 있는 쥐의 피질 병변이 감소했습니다. SHED-EXO는 이러한 효과를 발휘하여 신경염증을 감소시키고 소교세포 분극을 전환시킬 수 있습니다[88].
SHED-CM은 영구 MCAO 후 운동 장애 개선과 경색량 감소를 유도했습니다. SHED-CM 치료군에서는 경색 주변 부위의 더블코르틴, 신경필라멘트 H, 신경핵 및 쥐 내피 세포 항원의 수준이 증가한 것으로 나타났습니다.
흥미롭게도 SHED-CM은 내인성 신경 전구 세포(NPC)의 이동과 분화, 혈관 생성을 유도하고 허혈성 뇌손상을 개선했습니다[89].
저산소증-허혈 손상 마우스에서 SHED-CM의 뇌내 투여는 신경학적 기능, 생존율 및 신경병리학적 점수를 개선했습니다[90].
SHED에서 얻은 CM, 특히<6 kDa, promoted neurite outgrowth of DRG neurons. Moreover, SHED-CM prevented the decline in sensory nerve conduction velocities in diabetic mice and ameliorated the capillary number-to-muscle fiber ratio and capillary blood flow [91].
상부 후두 신경 손상의 동물 모델에서 SHED-CM의 전신 투여는 기능 회복을 유도하고 수초화 정도를 증가시키며 축삭 재생을 촉진하여 대식세포를 M2 표현형으로 이동시킵니다.
이 단락에 제시된 연구의 개요는 표 3에서 확인할 수 있습니다.
6-OHDA, 6-하이드록시-도파민; A, 아밀로이드; BDNF, 뇌 유래 신경 영양 인자; BMP, 뼈 형태발생 단백질; CM, 조건화된 배지; CNTF, 섬모 신경영양 인자; EAE, 실험적 자가면역뇌척수염; ECM, 세포외 기질; ED-Siglec-9, 시알산 결합 Ig 유사 렉틴의 엑토도메인-9;EXO, 엑소좀; EV, 세포외 소포; FGF, 섬유아세포 성장 인자; GDNF, 신경교세포 유래 신경영양인자; HGF, 간세포 성장 인자; icv, 뇌실내; IGFBP, 인슐린 유사 성장 인자 결합 단백질; LPS, 지질다당류; MCP, 단핵구 화학유인물질 단백질; MV, 미세소포; NF-κB, 활성화된 B 세포의 NuclearFactor kappa-light-chain-enhancer; NGF, 신경 성장 인자; NT, 뉴로트로핀; OGD, 산소포도당 결핍; SHED, 인간 박리된 유치의 줄기 세포; MCAO, 중대뇌동맥폐색; SCI, 척수 손상; TBI, 외상성 뇌 손상; TGF, 전환 성장 인자; TIMP, 메탈로프로테이나제의 조직 억제제; VEGF, 혈관 내피 성장 인자; ↑, 증가/개선; ↓, 감소.
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