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  • 间充质干细胞和血脑屏障 (BBB)

    1970-01-01 08:00来源:人参果细胞网 作者:

    现代研究表明,静脉注射间充质干细胞(MSC)可以穿过血脑屏障(BBB),从而产生各种再生效应。

    通过IV施用的间充质干细胞会穿过血脑屏障(BBB)吗?

    间充质干细胞(MSC)本质上具有独特的特征,可帮助它们向炎症区域迁移。MSC分泌各种类型的分泌蛋白组,以诱导炎症部位的神经再生和镇痛作用。现代研究表明,静脉注射间充质干细胞(MSC)可以穿过血脑屏障(BBB),从而产生各种再生效应。  

    Kim等人最近进行的一项研究证实了这一点 。发现静脉注射的MSCs穿过BBB并迁移到阿尔茨海默病小鼠模型的大脑中。(3) 

    什么是血脑屏障?

    血脑屏障(BBB)是一种分散屏障,可防止大多数化合物从血液进入大脑。根据Ballabh的说法,这个屏障非常特殊,这意味着它只允许某些物质从血液进入大脑。这可以保护大脑免受可能损害神经元的毒素的侵害。

    干细胞在动物中风模型中穿过血脑屏障

    间充质干细胞在逆转与多发性硬化症、帕金森病(PD)和阿尔茨海默病(AD)等中枢神经系统疾病相关的神经元损伤方面具有巨大潜力 。(4)

    Yilmaz等人进行的一项研究。发现静脉内(IV)注射的间充质干细胞(MSC)可以穿过血脑屏障进入脑动脉闭塞(t-MCAO)中风模型。(5)MSCs的大脑趋向性(进入大脑)通过给予大鼠的放射性标记(可见放射性化合物)MSCs的全身成像证实。在中风后的前两个小时内,MSCs会短暂地穿过肺部,并随着时间的推移继续在脑缺血区域内迁移,穿过血脑屏障。该研究通过使用全身成像得出结论,间充质干细胞(MSC)在静脉内给药时能够在通过血脑屏障后填充中枢神经系统。(5)

    是什么让间充质干细胞(MSC)如此特别?

    间充质干细胞(MSC) 是一种特别有吸引力的治疗剂,因为它们易于分离、安全可靠,并且有可能靶向参与神经元再生的多种途径。 

    MSCs因其具有自我更新、分化、抗炎和免疫调节等特性而被广泛用于各种疾病的治疗。体外(在实验室环境中进行)和体内(在活生物体中进行)研究支持了对MSC治疗在临床应用中的机制、安全性和有效性的理解。 (6)

    间充质干细胞会被困在肺部吗?

    研究表明,静脉内给药后干细胞在肺部的滞留只是一种短暂现象,这意味着细胞最终会到达身体的其他部位(11)。物理尺寸在整个身体的任何细胞的迁移能力中起着重要作用。(见下图)。

    细胞的大小会导致某些区域被困,从而导致迁移能力的丧失。间充质干细胞(MSC)的大小取决于它们的原始来源(骨髓、脂肪组织、脐带血或脐带组织)。重要的是,内源性MSC的尺寸较小(∼10μm),这可以通过体循环实现高效运输(10)。

    根据Majore等人2009年进行的一项研究。单个脐带组织来源的间充质干细胞的平均直径约为11μm(与白细胞大小相似)(9)。

    间充质干细胞还会经历称为细胞变形的过程,这可以促进较大的细胞通过较小的血管(10)。该数据表明,MSCs可以绕过肺部“首过效应”(被困在肺部),导致整个身体(包括中枢神经系统)的有效循环。

    ‍间充质干细胞(MSC)的归巢机制

    间充质干细胞的主要优势之一是由于其内在的归巢能力,它们能够针对特定的关注区域。间充质干细胞归巢在全身给药时可定义为退出循环并迁移至损伤部位。(7)

    研究表明,MSC可能具有类似白细胞的主动归巢机制,使它们能够在受伤或发炎时与BBB相互作用并迁移穿过BBB。(1)

    静脉注射干细胞可以穿过血脑屏障

    一般来说,神经系统疾病很难治疗,部分原因是药物难以通过血脑屏障(BBB)。然而,间充质干细胞在通过IV给药时可以穿过血脑屏障(BBB)。研究表明,间充质干细胞迅速迁移到大脑受损区域。这已通过使用基于磁共振的移植细胞跟踪得到证实。(1). 

    大脑开放(BBB)被认为能够允许MSC和/或其分泌组有效地穿过 大脑中的所需部位,从而导致各种再生效应,例如神经再生、炎症减少和减少在疼痛。

    我们发现多项研究关注神经系统疾病,例如多发性硬化症、帕金森氏症、中风和ALS,这些研究通过静脉注射间充质干细胞观察到了积极的结果。(8) 因此,可以确定间充质干细胞可以在多种不同的疾病模型中穿过血脑屏障(BBB)。(4,3,5)

    参考:  

    (1)Liu,L.、Eckert,MA、Riazifar,H.、Kang,D.-K.、Agalliu,D.和Zhao,W.(2013)。 从血液到大脑:系统移植的间充质干细胞能否穿过血脑屏障? 干细胞国际。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3753739/。 

    (2)ConatyP;ShermanLS;NaaldijkY;UlrichH;StolzingA;RameshwarP; (nd). 间充质干细胞归巢至血脑屏障的方法。分子生物学方法(新泽西州克利夫顿)。https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30196403/。 

    (3)Kim,S.,Chang,K.-A.,Kim,J.a.,Park,H.-G.,Ra,JC,Kim,H.-S.,&Suh,Y.-H. (2012)。 静脉注射人脂肪干细胞对阿尔茨海默病小鼠的预防和治疗作用。公共科学图书馆之一。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3458942/。

    (4)Trounson,A.(2009年,6月11日)。 人类干细胞治疗研究的新视角。BMC医药。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2702289/。

    (5)Yilmaz,G.、Vital,S.、Yilmaz,CE、Stokes,KY、Alexander,JS和Granger,DN(2011年3月)。 缺血后脑微血管系统中选择素介导的骨髓基质细胞募集。中风。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3042505/。

    (6)洛杉矶科纳(nd)。 间充质干细胞(MSC)的类型及其作用机制。RSS。https://www.dvcstem.com/post/mscs。

    (7)TorresCrigna,A.、Daniele,C.、Gamez,C.、MedinaBalbuena,S.、Pastene,DO、Nardozi,D.、…Bieback,K.(2018年,6月15日)。 以临床前模型为重点的用于治疗肾损伤的干细胞/基质细胞。医学前沿。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6013716/。

    (8)Petrou,P.,Kassis,I.,Levin,N.,Paul,F.,Backner,Y.,Benoliel,T.,. . . D.Karussis(2020年,11月30日)。自体间充质干细胞移植对活动性进行性多发性硬化症的有益作用。2021年2月23日检索自https://academic.oup.com/brain/article/143/12/3574/6012789?login=true

    (9)Majore,I.、Moretti,P.、Hass,R.和Kasper,C.(2009年,3月20日)。人脐带间充质干细胞样培养物中亚群的鉴定。细胞通信和信令:CCS。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2676292/。

    (10)Krueger,TEG,Thorek,DLJ,Denmeade,SR,Isaacs,JT,&Brennen,WN(2018年,8月1日)。简明回顾:基于间充质干细胞的药物递送:好的、坏的、丑陋的和承诺。干细胞转化医学(AlphaMedPress)。https://stemcellsjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/sctm.18-0024。

    (11)Fischer,UM、Harting,MT、Jimenez,F.、Monzon-Posadas,WO、Xue,H.、Savitz,SI、Laine,GA和Cox,CS(2009年6月)。肺部通道是静脉内干细胞递送的主要障碍:肺部首过效应。干细胞和发育。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3190292/。

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