بررسی تأثیر سلول‌های بنیادی مزانشیمی ترانسفکت‌شده با اینترلوکین 27 بر برخی از شاخص‌های هیستولوژیکی و ایمونولوژیکی در مدل موشی انسفالومیلیت خودایمن تجربی

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، مرکز تحقیقات علوم اعصاب، پژوهشکده‌ی نوروفارماکولوژی، دانشگاه علوم پزشکی کرمان، کرمان، ایران

2 دانشیار، گروه علوم تشریح، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی سبزوار، سبزوار، ایران

3 استادیار، گروه آناتومی و ژنتیک، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

4 استادیار، گروه فیزیولوژی و فارماکولوژی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی سبزوار، سبزوار، ایران

چکیده

مقدمه: سلول‌های بنیادی مزانشیمی با داشتن خواص ایمونومدولاتور و نوروپروتکشن، می‌توانند کاندیدای مناسبی برای درمان بیماری‌های التهابی و نورودژنراتیو باشند. به علاوه، با دستکاری‌های ژنتیکی می‌توان خواص درمانی این سلول‌ها را ارتقا داد. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تأثیر سلول‌های بنیادی مزانشیمی ترانسفکت‌شده با ژن سایتوکاین ضد التهابی IL-27 (Interleukin 27) در مدل موشی انسفالومیلیت خودایمن تجربی (Experimental autoimmune encephalomyelitis یا EAE) بود.روش‌ها: سلول‌های بنیادی مزانشیمی، از مغز استخوان موش‌های C57BL/6 جدا شدند و با بهره‌گیری از وکتور لنتی‌ویروسی، ژن IL-27 به آن‌ها منتقل شد. در ادامه، تعداد یک میلیون از این سلول‌ها در روزهای 15 و 22 از شروع القای بیماری EAE، به موش‌های بیمار تزریق شد. در پایان، موش‌ها کشته شدند و آزمایشات هیستولوژیکی و ایمونولوژیکی، به ترتیب جهت بررسی وضعیت سلامت میلین و ارتشاح سلول‌های التهابی در بافت مغزی و سنجش برخی سایتوکاین‌ها انجام گرفت.یافته‌ها: سلول‌های مزانشیمی ترانسفکت شده با IL-27 توانستند شدت علایم EAE را در موش‌های تحت تیمار کاهش دهند. همچنین ارتشاح سلول‌های التهابی را به بافت عصبی کم نمودند و از تخریب بیشتر میلین جلوگیری کردند. به علاوه، آن‌ها توانستند باعث القای افزایش تولید سایتوکاین‌های ضد التهابی IL-4 و IL-10 و کاهش تولید سایتوکاین التهابی IL-17 از سلول‌های طحالی موش‌های تحت تیمار شوند.نتیجه‌گیری: سلول‌های مزانشیمی ترانسفکت‌شده با IL-27 می‌توانند کاندیدای مناسبی در درمان بیماری‌های التهابی نظیر مولتیپل اسکلروز باشند. با این حال، اتخاذ پروتکل‌های درمانی دیگری نظیر تغییر دوز و مسیر تزریق سلول‌ها برای کسب نتایج مطلوب‌تر پیشنهاد می‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluating the Effect of IL-27-Transfected Mesenchymal Stem Cells on Certain Histological and Immunological Parameters in a Mouse Model of Experimental Autoimmune Encephalomyelitis

نویسندگان [English]

  • Mohammad-Shafi Mojadadi 1
  • Rahim Golmohammadi 2
  • Hossein Khanahmad 3
  • Omid Gholami 4
1 Assistant Professor, Neuroscience Research Center, Institute of Neuropharmacology, Kerman University of Medical Sciences, Kerman, Iran
2 Associate Professor, Department of Anatomy, School of Medicine, Sabzevar University of Medical Sciences, Sabzevar, Iran
3 Assistant Professor, Department of Anatomical Sciences and Genetics, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
4 Assistant Professor, Department of Physiology and Pharmacology, School of Medicine, Sabzevar University of Medical Sciences, Sabzevar, Iran
چکیده [English]

Background: Mesenchymal stem cells (MSCs) by having immunomodulatory and neuroprotectivity properties could be a suitable candidate for the treatment of inflammatory and neurodegenerative diseases. Furthermore, by genetical manipulation, it is possible to potentiate the therapeutic characteristics of these cells. The aim of this study was to investigate the effect of IL-27-transfected MSCs in a mouse model of experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE).Methods: MSCs were isolated from the bone marrow of C57BL/6 mice and were trnasfected with mouse IL-27 gene by using a lentiviral vector system. On days 15 and 22 post EAE induction, one million of these cells were injected to EAE-affected mice. Finally, all the mice were sacrificed; and histological and immunological assays were performed to investigate the myelin status and infiltration rate of immune cells into the central nervous system (CNS) tissues and measure certain cytokines, respectively.Findings IL-27-transfected MSCs could ameliorate disease in the EAE-affected mice. Besides, they could diminish the infiltration rate of immune cells into the CNS, and inhibited the myelin destruction. Moreover, IL-27- transfected MSCs could enhance IL-4 and IL-10, and reduce IL-17 production from the EAE mice splenocytes.Conclusion: IL-27-transfected MSCs could be considered as a therapeutic tool for the treatment of inflammatory diseases including multiple sclerosis (MS). Changing dose and rout of administration, however, would be suggested to achieve better results. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mesenchymal stem cells
  • IL-27
  • Experimental autoimmune encephalomyelitis
  • Lentiviral vector
  • Inflammation

مراجع

  1. Holmoy T, Vartdal F. The immunological basis for treatment of multiple sclerosis. Scand J Immunol 2007; 66(4): 374-82.
  2. Sospedra M, Martin R. Immunology of multiple sclerosis. Annu Rev Immunol 2005; 23: 683-747.
  3. Rao P, Segal BM. Experimental autoimmune encephalomyelitis. Methods Mol Med 2004; 102: 363-75.
  4. Chamberlain G, Fox J, Ashton B, Middleton J. Concise review: mesenchymal stem cells: their phenotype, differentiation capacity, immunological features, and potential for homing. Stem Cells 2007; 25(11): 2739-49.
  5. Maccario R, Podesta M, Moretta A, Cometa A, Comoli P, Montagna D, et al. Interaction of human mesenchymal stem cells with cells involved in alloantigen-specific immune response favors the differentiation of CD4+ T-cell subsets expressing a regulatory/suppressive phenotype. Haematologica 2005; 90(4): 516-25.
  6. Rafei M, Campeau PM, Aguilar-Mahecha A, Buchanan M, Williams P, Birman E, et al. Mesenchymal stromal cells ameliorate experimental autoimmune encephalomyelitis by inhibiting CD4 Th17 T cells in a CC chemokine ligand 2-dependent manner. J Immunol 2009; 182(10): 5994-6002.
  7. Rivera FJ, Couillard-Despres S, Pedre X, Ploetz S, Caioni M, Lois C, et al. Mesenchymal stem cells instruct oligodendrogenic fate decision on adult neural stem cells. Stem Cells 2006; 24(10): 2209-19.
  8. Munoz JR, Stoutenger BR, Robinson AP, Spees JL, Prockop DJ. Human stem/progenitor cells from bone marrow promote neurogenesis of endogenous neural stem cells in the hippocampus of mice. Proc Natl Acad Sci U S A 2005; 102(50): 18171-6.
  9. Kemp K, Hares K, Mallam E, Heesom KJ, Scolding N, Wilkins A. Mesenchymal stem cell-secreted superoxide dismutase promotes cerebellar neuronal survival. J Neurochem 2010; 114(6): 1569-80.
  10. Crigler L, Robey RC, Asawachaicharn A, Gaupp D, Phinney DG. Human mesenchymal stem cell subpopulations express a variety of neuro-regulatory molecules and promote neuronal cell survival and neuritogenesis. Exp Neurol 2006; 198(1): 54-64.
  11. Valle-Prieto A, Conget PA. Human mesenchymal stem cells efficiently manage oxidative stress. Stem Cells Dev 2010; 19(12): 1885-93.
  12. Quevedo HC, Hatzistergos KE, Oskouei BN, Feigenbaum GS, Rodriguez JE, Valdes D, et al. Allogeneic mesenchymal stem cells restore cardiac function in chronic ischemic cardiomyopathy via trilineage differentiating capacity. Proc Natl Acad Sci U S A 2009; 106(33): 14022-7.
  13. Nakamura K, Ito Y, Kawano Y, Kurozumi K, Kobune M, Tsuda H, et al. Antitumor effect of genetically engineered mesenchymal stem cells in a rat glioma model. Gene Ther 2004; 11(14): 1155-64.
  14. Mangi AA, Noiseux N, Kong D, He H, Rezvani M, Ingwall JS, et al. Mesenchymal stem cells modified with Akt prevent remodeling and restore performance of infarcted hearts. Nat Med 2003; 9(9): 1195-201.
  15. Fitzgerald DC, Zhang GX, El-Behi M, Fonseca-Kelly Z, Li H, Yu S, et al. Suppression of autoimmune inflammation of the central nervous system by interleukin 10 secreted by interleukin 27-stimulated T cells. Nat Immunol 2007; 8(12): 1372-9.
  16. Mojadadi MS, Ebtekar M, Golkar M, Khanahmad H. Effect of interleukin-27 on recovery from experimental autoimmune encephalomyelitis in C57BL/6 mice. Feyz 2012; 16(3): 219-28. [In Persian].
  17. Mojadadi M, Sh,, Ebtekar M, Golkar M, Khanahmad H, Azadmanesh K. Comparative evaluation of viral and nonviral methods of gene delivery to mouse mesenchymal stem cells. Urmia Med J 2013; 24(2): 79-89. [In Persian].
  18. Zappia E, Casazza S, Pedemonte E, Benvenuto F, Bonanni I, Gerdoni E, et al. Mesenchymal stem cells ameliorate experimental autoimmune encephalomyelitis inducing T-cell anergy. Blood 2005; 106(5): 1755-61.
  19. Constantin G, Marconi S, Rossi B, Angiari S, Calderan L, Anghileri E, et al. Adipose-derived mesenchymal stem cells ameliorate chronic experimental autoimmune encephalomyelitis. Stem Cells 2009; 27(10): 2624-35.
  20. Ankrum J, Karp JM. Mesenchymal stem cell therapy: Two steps forward, one step back. Trends Mol Med 2010; 16(5): 203-9.
  21. Mohyeddin BM, Yazdanbakhsh S, Lotfi J, Alimoghaddom K, Talebian F, Hooshmand F, et al. Does mesenchymal stem cell therapy help multiple sclerosis patients? Report of a pilot study. Iran J Immunol 2007; 4(1): 50-7.
  22. Connick P, Kolappan M, Patani R, Scott MA, Crawley C, He XL, et al. The mesenchymal stem cells in multiple sclerosis (MSCIMS) trial protocol and baseline cohort characteristics: an open-label pre-test: post-test study with blinded outcome assessments. Trials 2011; 12: 62.
  23. Yamout B, Hourani R, Salti H, Barada W, El-Hajj T, Al-Kutoubi A, et al. Bone marrow mesenchymal stem cell transplantation in patients with multiple sclerosis: a pilot study. J Neuroimmunol 2010; 227(1-2): 185-9.
  24. Bai L, Lennon DP, Eaton V, Maier K, Caplan AI, Miller SD, et al. Human bone marrow-derived mesenchymal stem cells induce Th2-polarized immune response and promote endogenous repair in animal models of multiple sclerosis. Glia 2009; 57(11): 1192-203.
  25. Rafei M, Birman E, Forner K, Galipeau J. Allogeneic mesenchymal stem cells for treatment of experimental autoimmune encephalomyelitis. Mol Ther 2009; 17(10): 1799-803.
  26. Zhang J, Li Y, Chen J, Cui Y, Lu M, Elias SB, et al. Human bone marrow stromal cell treatment improves neurological functional recovery in EAE mice. Exp Neurol 2005; 195(1): 16-26.
  27. Lee RH, Pulin AA, Seo MJ, Kota DJ, Ylostalo J, Larson BL, et al. Intravenous hMSCs improve myocardial infarction in mice because cells embolized in lung are activated to secrete the anti-inflammatory protein TSG-6. Cell Stem Cell 2009; 5(1): 54-63.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 31، شماره 249 - شماره پیاپی 249
مهر و آبان 1392
صفحه 1270-1284

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 28 اردیبهشت 1392
  • تاریخ بازنگری: 11 آبان 1403
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار