Mezenchymální kmenová buňka

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Mezenchymální kmenová buňka pod transmisním elektronovým mikroskopem

Mezenchymální kmenová buňka (MSC) je multipotentní buňka schopná obnovovat poškozené mezenchymální a krvetvorné tkáně. Je schopná se měnit (diferencovat) na široké spektrum buněčných typů, jako je chondrocyt, adipocyt, osteocyt, osteoblast, myocyt, kardiomyocyt, neuron či inzulin produkující buňka.[1] Mezenchymální buňky jsou proto vhodnými kandidáty pro použití v regenerativní medicíně a buněčné terapii.[1]

Získávání[editovat | editovat zdroj]

Tento typ kmenových buněk se dá získávat z kostní dřeně (kde tvoří 1/1000–1/100 buněk, tedy desetkrát méně, než je tam hematopoetických k. b.[1]). Krev z kostní dřeni je však dostupná jen pomocí poměrně invazivních zákroků, navíc jsou buňky zvláště u starších osob již méně kvalitní a s menším diferenciačním potenciálem. Studie z počátku 21. století však popisují nálezy mezenchymálních kmenových buněk i v pupečníkové krvi a v tkáni pupečníkové šňůry, stejně jako v některých tkáních v dospělém lidském těle (tuková tkáň atp.).[1]

Definice[editovat | editovat zdroj]

Mezenchymální kmenové buňky jsou definovány na základě tří kritérií:[2][3]

  1. za standardních kultivovacích podmínek jsou schopné přilnout k plastickému povrchu a vytvářet kolonie
  2. nesou markery CD105, CD73 a CD90, zatímco nenesou markery typické pro hematopoetické kmenové buňky (CD34, CD45, CD11a, CD19 či CD79a, CD14 či CD11b) ani antigen (HLA)-DR
  3. je možné je (patřičnými způsoby) stimulovat k diferenciaci na osteocyt, adipocyt nebo chondrocyt

Imunomodulační mechanismy[editovat | editovat zdroj]

Bylo prokázáno, že MSC produkují mnoho molekul majících imunomodulační účinky. Mezi ně patří HLA-G[4], FasL[5], Prostaglandin E2[6], oxid dusnatý[7], TSG-6[8], indoilamin-2,3-dioxigenáza[9] nebo TIMP-1[10], působí tedy inhibičně na dendritické buňky i T-lymfocyty. Imunosupresivní účinky MSC závisí i na IL-10, není však jisté, jestli ho produkují ony samy, nebo jen k jeho produkci stimulují další buňky.[11]

MSC exprimují i adhezivní molekuly VCAM-1 a ICAM-1, díky nim na jejich povrch přilnou T-lymfocyty a MSC na ně mohou působit i molekulami, které kvůli krátkému poločasu rozpadu působí jen v bezprostředním okolí buňky, která je produkuje, jako je zmíněný oxid dusnatý. [7]

Díky zmíněným imunomodulačním mechanismům jsou důležité i pro jiné dospělé tělní kmenové buňky, pomáhají vytvářet niku v kostní dřeni pro hematopoetické kmenové buňky[12] a v centrálním nervovém systému imunoprivilegovanou niku pro neurální kmenové buňky.[13]

Imunogenicita MSC[editovat | editovat zdroj]

In vitro se MSC jeví jako imunosupresivní, in vivo je ovšem situace jiná, jeví se jako imunosupresivní i imunogenní zároveň.[14][15]

Odpovědí na tento paradox může být zaznamenaný výskyt dvou různých fenotypů MSC, vznikajících po stimulaci rozdílných TLR receptorů. Po stimulaci TLR4 vzniká imunogenní fenotyp MS1, po stimulaci TLR3 vzniká imunosupresivní fenotyp MS2[9]. Sekretom těchto fenotypů se značně liší, imunogenní fenotyp MS1 produkuje IL-6, IL-8 a TGFβ, imunosupresivní fenotyp MS2 produkuje indoilamin-2,3-dioxigenázu, IL-4 a prostaglandin E. [9]

Využití MSC[editovat | editovat zdroj]

Imunosupresivních vlastností MSC lze využít v klinické medicíně, jelikož je lze využívat mimo jiné v podstatě jako lokální imunosupresivum. Zatím však nebyly všechny možnosti jejich využití dostatečně prozkoumány, stejně jako účinnost takovéto léčby.

Autoimunitní choroby[editovat | editovat zdroj]

V současnosti probíhá mnoho studií zkoumající využití MSC pro léčku autoimunitních chorob. Prozatím se zdá, že pomáhají tlumit průběh revmatoidní artritidy[16] nebo systémového lupusu erythematodes.[17]

Transplantace[editovat | editovat zdroj]

Výsledky studií ukazují, že přítomnost MSC pomáhá v hojení poškozených tkání. Dále také pomáhají oslabovat případnou rejekci transplantovaného štěpu.[15][18][19]

Dále se také zdá, že pomáhají zmírňovat reakci štěpu proti hostiteli po transplantaci kostní dřeně, respektive hematopoetických kmenových buněk.[20]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. a b c d Ali Gholamrezanezhad. Stem Cells in Clinic and Research. [s.l.] : InTech, 2011. Dostupné online. ISBN 978-953-307-797-0.  
  2. HORWITZ, E. M.; LE BLANC, K.; DOMINICI, M., et al. Clarification of the nomenclature for MSC: The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy.. 2005, roč. 7, čís. 5, s. 393-5. Dostupné online. ISSN 1465-3249.  
  3. DOMINICI, M.; LE BLANC, K.; MUELLER, I., et al. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy.. 2006, roč. 8, čís. 4, s. 315-7. Dostupné online. ISSN 1465-3249.  
  4. NASEF, Aisha; MATHIEU, Noelle; CHAPEL, Alain. Immunosuppressive Effects of Mesenchymal Stem Cells: Involvement of HLA-G. Transplantation. , roč. 84, čís. 2, s. 231–237. Dostupné online [cit. 2017-08-31]. DOI:10.1097/01.tp.0000267918.07906.08. (en-US) 
  5. AKIYAMA, Kentaro; CHEN, Chider; WANG, DanDan. Mesenchymal-Stem-Cell-Induced Immunoregulation Involves FAS-Ligand-/FAS-Mediated T Cell Apoptosis. Cell Stem Cell. 2012-05-04, roč. 10, čís. 5, s. 544–555. PMID: 22542159. Dostupné online [cit. 2017-08-31]. ISSN 1934-5909. DOI:10.1016/j.stem.2012.03.007. PMID 22542159. (English) 
  6. SPAGGIARI, Grazia Maria; ABDELRAZIK, Heba; BECCHETTI, Flavio. MSCs inhibit monocyte-derived DC maturation and function by selectively interfering with the generation of immature DCs: central role of MSC-derived prostaglandin E2. Blood. 2009-06-25, roč. 113, čís. 26, s. 6576–6583. PMID: 19398717. Dostupné online [cit. 2017-08-31]. ISSN 0006-4971. DOI:10.1182/blood-2009-02-203943. PMID 19398717. (anglicky) 
  7. a b REN, Guangwen; ZHAO, Xin; ZHANG, Liying. Inflammatory Cytokine-Induced Intercellular Adhesion Molecule-1 and Vascular Cell Adhesion Molecule-1 in Mesenchymal Stem Cells Are Critical for Immunosuppression. The Journal of Immunology. 2010-03-01, roč. 184, čís. 5, s. 2321–2328. PMID: 20130212. Dostupné online [cit. 2017-08-31]. ISSN 0022-1767. DOI:10.4049/jimmunol.0902023. PMID 20130212. (anglicky) 
  8. SALA, Emanuela; GENUA, Marco; PETTI, Luciana. Mesenchymal Stem Cells Reduce Colitis in Mice via Release of TSG6, Independently of Their Localization to the Intestine. Gastroenterology. 2015-07-01, roč. 149, čís. 1, s. 163–176.e20. Dostupné online [cit. 2017-08-31]. DOI:10.1053/j.gastro.2015.03.013.  
  9. a b c WATERMAN, Ruth S.; TOMCHUCK, Suzanne L.; HENKLE, Sarah L.. A New Mesenchymal Stem Cell (MSC) Paradigm: Polarization into a Pro-Inflammatory MSC1 or an Immunosuppressive MSC2 Phenotype. PLOS ONE. 2010-04-26, roč. 5, čís. 4, s. e10088. Dostupné online [cit. 2017-08-31]. ISSN 1932-6203. DOI:10.1371/journal.pone.0010088.  
  10. ZANOTTI, L; ANGIONI, R; CALÌ, B. Mouse mesenchymal stem cells inhibit high endothelial cell activation and lymphocyte homing to lymph nodes by releasing TIMP-1. Leukemia. 2016-05, roč. 30, čís. 5, s. 1143–1154. PMID: 26898191 PMCID: PMC4858586. Dostupné online [cit. 2017-08-31]. ISSN 0887-6924. DOI:10.1038/leu.2016.33. PMID 26898191.  
  11. MA, S; XIE, N; LI, W. Immunobiology of mesenchymal stem cells. Cell Death and Differentiation. 2014-02, roč. 21, čís. 2, s. 216–225. PMID: 24185619 PMCID: PMC3890955. Dostupné online [cit. 2017-08-31]. ISSN 1350-9047. DOI:10.1038/cdd.2013.158. PMID 24185619.  
  12. MÉNDEZ-FERRER, Simón; MICHURINA, Tatyana V.; FERRARO, Francesca. Mesenchymal and haematopoietic stem cells form a unique bone marrow niche. Nature. 2010-08-12, roč. 466, čís. 7308, s. 829–834. PMID: 20703299 PMCID: PMC3146551. Dostupné online [cit. 2017-08-31]. ISSN 0028-0836. DOI:10.1038/nature09262. PMID 20703299.  
  13. SALGADO, Antonio J.; SOUSA, Joao C.; COSTA, Bruno M.. Mesenchymal stem cells secretome as a modulator of the neurogenic niche: basic insights and therapeutic opportunities. Frontiers in Cellular Neuroscience. 2015-07-13, roč. 9. PMID: 26217178 PMCID: PMC4499760. Dostupné online [cit. 2017-08-31]. ISSN 1662-5102. DOI:10.3389/fncel.2015.00249. PMID 26217178.  
  14. NAUTA, Alma J.; WESTERHUIS, Geert; KRUISSELBRINK, Alwine B.. Donor-derived mesenchymal stem cells are immunogenic in an allogeneic host and stimulate donor graft rejection in a nonmyeloablative setting. Blood. 2006-09-15, roč. 108, čís. 6, s. 2114–2120. PMID: 16690970. Dostupné online [cit. 2017-08-31]. ISSN 0006-4971. DOI:10.1182/blood-2005-11-011650. PMID 16690970. (anglicky) 
  15. a b DING, Yunchuan; BUSHELL, Andrew; WOOD, Kathryn J.. Mesenchymal Stem-Cell Immunosuppressive Capabilities: Therapeutic Implications in Islet Transplantation. Transplantation. 2010-02-15, roč. 89, čís. 3, s. 270–273. PMID: 20145515 PMCID: PMC4452939. Dostupné online [cit. 2017-08-31]. ISSN 0041-1337. DOI:10.1097/TP.0b013e3181c6ffbe. PMID 20145515.  
  16. LIM, Jung-Yeon; IM, Keon-Il; LEE, Eun-Sol. Enhanced immunoregulation of mesenchymal stem cells by IL-10-producing type 1 regulatory T cells in collagen-induced arthritis. Scientific Reports. 2016-06-01, roč. 6, čís. 1. Dostupné online [cit. 2017-08-31]. ISSN 2045-2322. DOI:10.1038/srep26851. (anglicky) 
  17. CHOI, Eun Wha; LEE, Hee Woo; SHIN, Il Seob. Comparative Efficacies of Long-Term Serial Transplantation of Syngeneic, Allogeneic, Xenogeneic, or CTLA4Ig-Overproducing Xenogeneic Adipose Tissue-Derived Mesenchymal Stem Cells on Murine Systemic Lupus Erythematosus. Cell Transplantation. 2016-06-08, roč. 25, čís. 6, s. 1193–1206. Dostupné online [cit. 2017-08-31]. DOI:10.3727/096368915X689442.  
  18. LEE, Jung Ho; JEON, Eun-Joo; KIM, Nayoun. The Synergistic Immunoregulatory Effects of Culture-Expanded Mesenchymal Stromal Cells and CD4+25+Foxp3+ Regulatory T Cells on Skin Allograft Rejection. PLOS ONE. 2013-08-05, roč. 8, čís. 8, s. e70968. Dostupné online [cit. 2017-08-31]. ISSN 1932-6203. DOI:10.1371/journal.pone.0070968.  
  19. TANG, Jincao; YANG, Renjie; LV, Ling. Transforming growth factor-β-Expressing Mesenchymal Stem Cells Induce Local Tolerance in a Rat Liver Transplantation Model of Acute Rejection. STEM CELLS. 2016-11-01, roč. 34, čís. 11, s. 2681–2692. Dostupné online [cit. 2017-08-31]. ISSN 1549-4918. DOI:10.1002/stem.2437. (anglicky) 
  20. ZANOTTI, L.; SARUKHAN, A.; DANDER, E.. Encapsulated mesenchymal stem cells for in vivo immunomodulation. Leukemia. February 2013, roč. 27, čís. 2, s. 500–503. PMID: 22878604. Dostupné online [cit. 2017-08-31]. ISSN 1476-5551. DOI:10.1038/leu.2012.202. PMID 22878604.