Transplanted neuroectodermal and induced pluripotent stem cells improve the outcome of spinal cord contusion injury: modulation of the lesion microenvironment

Előnézet	PDF (disszertáció) Download (20MB) | Előnézet
Előnézet	PDF (tézisfüzet) Download (267kB) | Előnézet
Előnézet	PDF (tézisfüzet) Download (332kB) | Előnézet

Magyar nyelvű absztrakt

A gerincvelő kontúziós sérülése a szürke- és fehérállomány nagymértékű károsodását okozza, mely jelentős szenzoros és motoros funkciókieséssel társul. Kísérleteinkben arra a kérdésre kerestünk választ, hogy neuroektodermális, illetve indukált pluripotens őssejtek beültetésével előidézhető-e morfológiai és funkcionális javulás. A kontúziós sérülés kiváltását követően neuroektodermális vagy pluripotens őssejteket (NE-GFP-4C, SB5 sejtvonalak) ültettünk be intraspinálisan (3x105 sejt), illetve intravénásan (1x106 sejt) nőstény patkányokba (Sprague-Dawley, Fischer 344). A kontroll állatok esetében tenyésztőmédiumot injektáltunk be. A túlélési idő során rendszeres időközönként funkcionális teszteket (BBB, CatWalk, videó-alapú mozgás analízis), majd azt követően kiterjedt morfológiai elemzést végeztünk. Mindezek mellett retrográd jelöléssel megvizsgáltuk a sérült pályarendszerek regenerációjának és megkímélésének mértékét. Eredményeink szerint a kontroll állatokhoz képest gyorsabb és szignifikánsan nagyobb mértékű funkcionális javulást tapasztaltunk az őssejtekkel kezelt csoportokban. Morfológiai eredményeink megerősítették a funkcionális felépülés mutatóit. A kontúziós üreg szignifikánsan kisebb, a megmaradt szövetállomány pedig nagyobb volt az őssejttel kezelt állatokban, mint a kontrollokban. Vizsgálataink szerint az őssejtkezelés csökkentette az axonnövekedést gátló molekulák (GFAP, kondrotin-szulfát proteoglikánok) kifejeződését, valamint az asztrocita/mikroglia reakció mértékét. Retrográd jelölési eredményeink szerint szignifikánsan több jelölt sejtet találtunk a kiválasztott gerincvelői szegmentumokban, az agytörzsben és az agykéregben a kontroll állatokhoz viszonyítva. Mindezen folyamatok mögött a beültetett sejtek által termelt bioaktív anyagok (NE-GFP-4C sejtek: GDNF, MIP-1 alpha, IL-6, IL-10; SB5 sejtek: GDNF, IL-10, MIP-1 alpha) kifejeződése állhatott. Az NE-GFP-4C őssejtek neuronális, valamint gliális irányba differenciálódtak és kis számban beépültek a gazdaszövetbe. Ezzel ellentétben az SB5 őssejtek neuronális differenciációját és gyors eliminációját írtuk le. Eredményeink arra engednek következtetni, hogy a beültetett őssejtek által termelt citokinek és neurotrofikus faktor kedvező mikrokörnyezetet teremt, mely csökkenti a szekunder szövetkárosodás mértékét és elősegíti a sérült axonok megmentését/regenerácóját, így segítve a funkcionális helyreállást.

Absztrakt (kivonat) idegen nyelven

Spinal cord contusion injury leads to severe loss of grey and white matter and subsequent deficit of motor, sensory and vegetative functions below the lesion. In this study we investigated whether application of murine clonal embryonic neuroectodermal or undifferentiated human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) can prevent the secondary damage in the spinal cord and induce functional recovery. Stem cells (NE-GFP-4C and SB5 cell lines) were grafted intraspinally or intravenously after thoracic spinal cord contusion injury. Control animals received cell culture medium intraspinally or intravenously. Functional tests (BBB, CatWalk, video-based kinematic analysis system) and detailed morphological analysis were performed to evaluate the effects of grafted cells. Stem cells applied either intraspinally or intravenously induced improved functional recovery compared with their controls. Morphologically, stem cell grafting prevented the formation of secondary injury and promoted sparing of the host tissue. Retrograde tracing studies showed a statistically significant increase in the number of FB-labeled neurons in different segments of the spinal cord, the brainstem and the sensorimotor cortex. The extent of functional improvement was inversely related to the amount of chondroitin-sulphate around the cavity and the astrocytic and macrophage/microglial reactions in the injured segment. The transplanted NE-GFP-4C cells integrated into the host tissue and differentiated into neurons, astrocytes and oligodendrocytes. However, the grafted hiPSCs differentiate preferentially along a neuronal lineage. The grafted cells produced biologically active molecules in a paracrine fashion for at least one week (NE-GFP-4C graft: GDNF, IL-6, IL-10, MIP-1 alpha; SB5 cells: GDNF, IL-10 and MIP-1 alpha). These data suggest that grafted neuroectodermal or human induced pluripotent stem cells are able to prevent the secondary spinal cord damage and induce significant regeneration via multiple mechanisms.

Tétel nézet