سلولهای بنیادی ،مهندسی بافت
صفحه نخست   ::   آرشیو  ::   تماس با من   
 
Stem cell transplantation as a therapeutic strategy for traumatic brain injury

Stem cell transplantation as a therapeutic strategy for traumatic brain injury

1.Introduction

Traumatic brain injury (TBI) يا ضربه مغزي يكي از علتهاي اصلي مرگ و مير و ناتوانيهاي حركتي در اروپا و ايالات متحد امريكا ميباشد.بيش از 5 ميليون نفر دراين كشورها از اين بيماري و تبعات اقتصادي ناشي از آن رنج ميبرند.(1) در طول 20 سال گذشته افزايش مراقبتهاي بيمارستاني , دسته بندي آسيبهاي مغزي و پيشرفت دستگاههاي تصويربرداري منجر به موفقيت در جراحي ضايعات مغزي شده است(2) علي رغم اين پيشرفتها بسياري از بيماراني كه از ضربه هاي مغزي  رنج ميبرند با آسيبهاي برجسته فكري و جسمي روبه رو ميباشند(3)فرايند هاي پاتوفيزيولوژيكي كه بعد ار آسيبهاي مغزي اتفاق ميافتد شامل آسيبهاي اوليه كه نشان از تاثير فيزيكي و بيومكانيكي آسيب دارد و آسيبهاي ثانويه كه دقايقي بعد از آسيبهاي مغزي شروع ميشود وتا هفته ها ماهها و سالها بعد از آسيب وارد شده باقي ميماند ميباشد(4)اين آسيبهاي آبشاري ايجاد شده به نظر ميرسد كه به خاطر تغييردر  بيان ژن و آزاد شدن فاكتورهاي نوروشيميايي آسيب رسان  به سلولها ميباشد (5)استراتژيهاي اعاده كننده كه شامل از بين بردن آسيبهاي ثانويه و جلوگيري از مرگ سلولي ميباشد در اين 15 سال اخير مورد بررسي قرار گرفته است(7)مغز انسان يك ظرفيت محدودي براي بازسازي خو دارد سلولهاي بنيادي endogenous اگر چه در چند نقطه در مغز مشاهده شده اند  اين سلولهاي بنيادي از قدرت كمي را براي  براي ترميم آسيب وارده دارا ميباشند.بنابراين سلول درماني به عنوان گزينه اي در درمان ضايعات وارده به سيستم عصبي مركزي پيشنهاد ميشود.

2.Overview of neural transplantation following TBI

در دهه گذشته چندين لاين سلولي ثابت شده است كه تاثير مثبت در بهبود ضايعات مغزي از نظر رفتاري و بافتشناسي داشته اند(8) مطالعات اوليه در اين زمينه شامل  ترانسپلنت بافت  مغزي جنيني  ميباشد كه اين بافت 24 ساعت تا يك ماه بعد از آسيب ايجاد شده درمغز رت به روش lateral fluid percussion (FP) (يك نوع روش براي ايجاد ضايعات مغزي در موش صحرايي كه براي آشنايي بيشتر با اين روش به رفرنس مورد نظر مراجعه فرماييد) همراه با NGF به اين رتها تراسپلنت شد. دراين مطالعه بافت هيپوكامپ و كورتكس جنيني موش صحرايي  كه به رتهاي آسيب ديده ترانسپلنت شده بود در محضايعه ديده مشاهده شد و باقي ماندن اين سلولها در محل ضايعه باعث بهبود علايم حركتي در موش صحرايي و ترميم بافتي محل ضايعه از جمله از سلولهاي هيپوكامپ از بين رفته  شد(9)با اين وجود مسايل اخلاقي در مورد استفاده از بافت جنيني محققين را به استفاده از منابع سلولي ديگر كه ايمن , قابل دسترس به مقدار كافي باشد  و قدرت دستكاري ژنتيكي و توانايي حمل عامل هاي درماني  را داشته باشند براي درمان ضايعات مغزي ترغيب كرد.سلولهاي كه اخيرا در در مان بعضي از آسيبهاي مغزي مورد استفاده قرار گرفته است سلولهاي human neuroteratocarcinoma-derived neuronal يا NT2N ميباشد .اين سلولها كه درفاصله 1 روز تا يك  ماه بعد از چند نوع  ضايعه مغزي ايجاد شده در حيوانات ترانسپلنت شده بودند تا 16 هفته در مغز باقي مانده بودند اما ترانسپلنت تنهايي اين   سلولها تاثيري  در بهبودعلايم حركتي و ترميم بافتي در مدلهاي Traumatic brain injury نداشت(10و11) سلولهاي NT2N ميتواند از طريق  وكتورهاي ويروسي براي انتقال ژن به سيستم عصبي مركزي مورد استفاده قرار گيرند .بنابراين از كانديداي خوب براي ژن درماني ميباشند.(12)مطالعات اثبات كرده است كه ژن درماني با استفاده از اين سلولها كه ژن NGF از طرق وكتور lentiviral  در منطقه basal forbrain موشهاي صحراييكه سيستم ايمني آنها سركوب شده بود وبه روش )controlled cortical impact (CCI)نوع ديگري از ايجاد ضايعه مغزي در حيوانات كه براي  آشنايي بيشتر ميتوانيد به رفرنس مورد نظر مراجعه فرماييد) مغز آنها مورد آسيب قرار گرفته بود ترانسپلنت شد اين سلولها شروع با آزاد كردن اين فاكتور رشد در محل مورد نظر كرده و باعث بهبود علايم حركتي يك ماه بعد از ضايعه گرديده است.

3. Stem cell transplantation for TBI

سلولهاي بنيادي سلولهاي ميباشند كه اين قدرت را دارند كه سلولهاي شبيه خود را بسازند و هم به سلولهايي از انواع ديگر و با منشا بافتي متفاوت تمايز يابند.سلولهاي بنيادي جنيني كه از توده دروني بلاستوسيت جنيني  سلولهاي بنيادي pleuripotent ميباشند كه قدرت تمايز به انواع مختلف سلولها را دارا ميباشند.(14) سلولها ي بنيادي بالغين درسيستم عصبي مركزي يا Adult neural stem cell  در مناطق زير:

 subventricular zone, thedentate gyrus of the hippocampus, olfactory bulb, striatum ,cortex

وجود دارند(16.17) علاوه براي اين سلولهاي بنيادي سلولهاي ديگري كه ميتوانند جانشين مناسبي براي سلولهاي بنيادي جنيني باشند  سلولهاي  progenitor  سيستم  

اين سلول يك سلول multipotent پروجنيتور ميباشد  كه از لايه ژرمينال خارجي مخچه جنين موش صحرايي  بدست ميايد وبا وسيله  رتروويروس ژن myc در آن transducer  ميشود واين سلول تبديل به سلول Immortal ميشود (25)درموشها صحرايييكه باروش CCI مورد آسيب قرار گرفته بودند و سيستم ايمني آنها سركوب شده بود ترانسپلنت اين سلولهاي 3 روز بعد از ايجاد ضايعه باعث بهبود علايم حركتي اين حيوانات در 12 هفته بعد از ايجاد ضايعه شده بود.در بررسيهاي بافتشناسي 60 درصد اين سلولها ماركرهاي نروني و 40 درصد ماركرهاي گليايي رابيان ميكردند.(26)آن هنوز مشخص نشده است كه محدوده يا اطراف منطقه آسيب ديده تاثيري در سرنوشت سلولهاي ترانسپلنت شده دارد يا نه؟ اين سلولها وقتي كه با رسپتور براي  فاكتور رشد epidermal ترانسفكت شوند و به صورت ايپسي لترال يا controlateral به كورپاس كالوزوم موشهاي صحراييكه سيستم ايمني انها سركوب شده است و با روش FP در آنها ضايعه ايجاد شده است  ترانسپلنت شوند سلولهاي ترانسپلنت شده در آنهاييكه controlateral ترانسپلنت شده بودند در طرف سالم تنها 10 درصد از سلولها باقي مانده بودند در صورتيكه در طرف آسيب ديده 65 درصد از سلولها باقي مانده بودند كه اين نشان ميدهد طرف آسيب ديده سيتوكينها و فاكتورهاي رشدي ترشح ميكند كه در بقاع سلولهاي ترانسپلنت شده موثر ميباشد. دراين مطالعه  غلظت NGF در طرف آسيب ديده بيشتر بود.(27)در 2 هفته بعد از ترانسپلنت اين سلولها ماركر نستين را بيان كردند.و20 درصد از اين سلولها ماركر NG2 يك ماركر Oligodendrocyte را بيان ميكنند.اين داده ها اين نكته را اثبات ميكند كه محيط منطقه آسيب ديده در تمايز و مهاجرت اين سلولها نقش عمده اي را بازي ميكند.تا اين تاريخ هيچ شواهدي از ايجاد تومور بعد از ترانسپلنت اين سلولها مشاهده نشده است.

3.4. Rodent embryonic neural stem cells

اخيرا Tate  وهمكارانش (28)سلولهاي مغزي جنيني را از جنين 14. روزه موش را به استرياتوم و يا حفره صدمه ديده مغزموش با يا بدون يك scaffold  فيبرونكتيني در يك روز بعد از ايجاد ضايعه در موشي كه سيستم ايمني آن سركوب شده بود ترانسپلنت كردند.سلولها در scaffold فيبرونكتيني قرار گرفته و بعد از يك هفته در حفره صدمه ديده در مغز يافت شدند در 3 ماه بعد از ترانسپلنت بيشتر سلولها در منطقه هيپوكامپ ديده شده و به اين منطقه مهاجرت كرده بودند اين به اين  نكته اشاره دارد كه محيط ومنطقه ترانسپلنت نقش مهمي در پيوند و مهاجرت سلولهاي بنيادي عصبي بازي ميكند.بررسيهاي ايمونوهيستوشيمي نشان ميدهد كه اين سلولهاي ترانسپلنت شده ماركر NG2 را بيان كردند كه يك ماركر براي oligodendrocyte ميباشد.(29)براي غلبه بر اين امر كه سلولهاي ترانسپلنت شده تحت تاثير محيط صدمه ديده به صورت خود بخودي تمايز نيابند Hoane و همكارانش(30)سلولهاي بنيادي جنيني موش را ابتدا به سلولهاي پيشساز عصبي و گليايي متمايز كرده وآنها را به منطقه صدمه ديده موش صحرايي كه يك هفته از زمان صدمه آن به وسيله تكنيك CCI گذشته بود ترانسپلنت كردند.مولفين گزارش كردد كه ترانسپلنت اين سلولهاي بنيادي تمايز يافته به منطقه آسيب ديده  باعث بهبود در رفتارهاي حسي و حركتي اين موشهاي صحرايي در مدت 2 هفته تا يك ماه بعد از ترانسپلنت اين سلولها در مقايسه با گروه كنترل  شده بود.همچنين هجم منطقه آسيب ديده در مدت 40 روز بعد از آسيب به مقدار قابل توجهي كم شده بود.در اين مدت سلولهاي بنيادي ترانسپلنت شده ماركر نروني و گليايي رابيان كردند.(30)

3.5. Human neural stem cells

سلولهاي بنيادي عصبي كه از مغز جنين موش صحرايي استخراج شده بودند نشان داده شده اند كه در مغز باقي مانده و ماركرهاي عصبي و گليايي رابيان كرده اند.(31.32)براي ارزيابي پتانسيل سلولهاي بنيادي عصبي انسان براي درمان ضايعات مغزي وارد شده Wennersten و همكارانش سلولهاي بنيادي عصبي Forebrain را كه از جنين 10 هفته اي انسان استخراج شده بود بلافاصله  به كورتكس آسيب ديده مغز موش صحرايي  كه سيستم ايمني آن سركوب شده بود و باروش weight-drop (WD) مورد آسيب قرار گرفته بود ترانسپلنت كردند(33) در 2 تا 6 هفته بعد از آسيب وارده و ترانسپلنت اين سلولها آنها به سلولها عصبي وگليايي(آستروسيت) متمايز شده بودند.ودر اطراف منطقه آسيب ديده در هيپوكامپ , كورپاس كالوزوم  ديده شدند.همچنين اين سلولهاي بنيادي در منطقهcontralateral  در كورپاس كالوزوم  بعد  از 6 هفته ونه بعد از 2 هفته ديده شده اند كه آن به خصوصيات مهاجرتي اين سلولها مستقل ار منطقه آسيب ديده اشاره دارد.(33) به علاوه Hagan مشاهده كرد كه سلولهاي پروجنيتورعصبي انسان كه بلافاصله بعد از آسيب وارده به موش صحراييكه سيستم ايمني آن سركوب شده بود باعث كم شدن نرونهاي دژنره شده در مدت 6 روز بعد از آسيب شده بود.اين نتايج به اين نكته اشاره دارد كه سلولهاي بنيادي عصبي جنيني انسان بعد از ترانسپلنت در منطقه آسيب ديده در مغز باقي مانده و در آنجا مهاجرت كرده و فعاليت Neuroprotectivy ايفا ميكنند.

3.6. Bone marrow-derived cells

يك بحث جالب اما مجادله اي اين نكته ميباشد كه سلولهاي بنيادي مغز استخوان اعم از مزانشيمال يا خونساز هنگامي كه به سيستم عصبي ترانسپلنت شوند ماركرهاي عصبي و گليايي را بيان ميكنند.(35)اخيرا گزارش شده است كه سلولهاي بنيادي مزانشيمال در invitro ميتوانند متمايز شده و ماكرهاي عصبي و گليايي را بيان كنند.اين سلولها بعد از اينكه به مغز موش صحرايي 12 تا 45 روز بعد از آسيب مغزي تجربي ايجاد شده  ترانسپلنت شدند ماركرهاي مزانشيمال را از دست داده و ماركرهاي عصبي و گليايي را بيان كردند.(35)از مزاياي اين سلولهاي بنيادي اين ميباشد كه اين سلولهاي بنيادي سيستم ايمني را سركوب ميكنند و وتوسط سيستم ايمني رد نميشوند همچنين اين سلولها را ميتوانيم از حيوان آسيب ديده استخراج كنيم.ترانسپلنت اين سلولهاي بنيادي به پارانشيم منطقه آسيب ديده (24 ساعت بعد از ايجاد ضايعه) مغز موش صحرايي كه به روش CCI مورد آسيب قرار گرفته بود.باعث بهبود علايم حركتي موش صحرايي شده بود و اين سلولهاي بنيادي 4 هفته بعد از ترانسپلنت ماركرهاي عصبي و گليايي رابيان كرده بودند.(36)همچنين بعضي از محققين اين سلولهاي بنيادي را از طريق داخل وريدي و داخل شرياني بعد از 24 ساعت از ايجاد ضايعه به روش CCI تزريق كردند.بعد از يك يا 2 هفته بعد از ترانسپلنت سلولهاي بنيادي استرومال مغز استخوان از طريق داخل وريدي و داخل شرياني اين سلولهاي بنيادي در چند ارگان شامل:قلب, كليه,طحال, ريه, عضله  ديده شدند.درصد كمي از اين سلولهاي بنيادي به مغز رسيدند.تزريق داخل عروقي اين سلولهاي بنيادي باعث بهبود علايم حركتي حيوان آسيب ديده ميشودو يك يا دو هفته بعد ازترانسپلنت اين سلولهاي بنيادي انها ماركرهاي NeuN براي عصب و GFAP براي آستروسيت را بيان ميكنند.اخيرا Mahmod وهمكارانش اثبات كردند كه بهبود علايم حركتي موشهاي صحرايي آسيب ديده بعد از ترانسپلنت وريدي سلولهاي بنيادي مزانشيمال مغز استخوان به علت افزايش فاكتورهاي رشد عصبي NGF وBDNF  ۵ تا ۸ هفته بعد از ترانسپلنت  ميباشد.اين اطلاعات اين نكته را اثبات ميكند كه ترانسپلنت سلولهاي بنيادي مغز استخوان همراه با upregulation فاكتورهاي رشد عصبي ميباشد.همچنين گزارشات حاكي آن ميباشد كه اين سلولهاي بنيادي در حالت invitro نيز قادر به ترشح فاكتورهاي رشد عصبي ميباشند.آن همچنين مشاهده شده است كه ترانسپلنت سيستميك سلولهاي بنيادي مغز استخوان  به مدت 24 ساعت بعد از ايجاد ضايعه باعث افزايش سلولهاي نشاندار شده با Brdu در مناطق subventricular و هيپوكامپ به مدت 2 هفته بعد از ترانسپلنت اين سلولهاي بنيادي شده بود اين به آن نكته اشاره دارد كه سلولهاي بنيادي استرومال مغز استخوان ترانسپلنت شده  از طريق ترشح فاكتورهاي رشد عصبي  باعث افزايش neurogenesis در منطقه آسيب ديده شدند.(40)اين آزمايشات مارا به اين نكته رهنمون ميكند كه سلولهاي بنيادي غير از سلولهاي بنيادي عصبي  ميتوانند براي سلول درماني در ضايعات مغزي مورد استفاده قرار گيرند.از طرفي ضايعات مغزي در انسان از ضايعات نامتجانس ميباشد.توانايي سلولهاي بنيادي استرومال مغز استخوان به اينكه از طريق داخل وريدي ترانسپلنت

شوند و بتوانند از سد خوني مغزي عبور كنند و اينكه بتوان آنها را دستكاري ژنتيكي كرد و خاصيت مهاجرتي اين سلولها به منطقه ضايعه ديده آنها را كانديداي خوبي براي ترانسپلنت سلولهاي بنيادي كرده است.

4. Why are stem cells effective in experimental TBI?

سلولهاي بنيادي از منابع مختلفي براي درمان traumatic brain injury مورد استفاده قرار ميگيرد.اگرچه اين سلولهاي بنيادي در مغز باقي ميمانند و باعث بهبود علايم حركتي و ترميم بافتي منطقه آسيب ديده ميشوند هنوز مكانيزمي كه اين سلولها به ترميم بافت ميپردازند به طور روشن مورد شناسايي قرار نگرفته است.آن ابتدا پيشنهاد ميشود كه سلول درماني براي ضايعات مغزي بر دو اصل استوار ميباشد اين اصل شامل تكثير وتمايز سلولهاي ترانسپلنت شده به فنوتيپ سلولهاي محل ضايعه ميباشد.و يا از طريق ترشح فاكتورهاي رشد عصبي كه باعث neurogenesis  در مناطق رژنرشن در مغز ميشود ميباشد.(8.41و43) با اين وجود توانايي اين سلولها  براي تمايز به عصب تنها بر اساس بيان شدن ماركرهاي عصبي ميباشد سلولهاي عصبي بايد داراي قطبيت با زايده هايي چون دندريت و اكسون باشند.همچنين نرونها بايد قادر به ترشح نوروترانسميتروقدرت ارتباط با سلولهاي ديگر عصبي و تشكيل سيناپس و پتانسيلهاي الكتروفيزيولوژيكي داشته باشند خاصيتي كه در در سلولهاي تمايز يافته بنيادي بعد از ترانسپلنت آنها به سيستم عصبي مركزي ديده نميشود.(44.45)

 5. Conclusions

در طول دهه گذشته ترانسپلنت سلولهاي بنيادي عصبي به نظر ميرسد كه يك استراتژي درماني مفيد براي درمان ضايعات مغزي باشد.چندين نو ع از سلولها و پروجنيتورها براي بهبود علايم حركتي موشهاي صحرايي  و ترميم بافت آسيب ديده بعد از ايجاد ضايعات مغزي مورد استفاده قرار گرفته است.تا اين تاريخ مكانيزم  روشني براي بهبود ضايعات ايجادشده ارايه نشده است.بقا سلولهاي ترانسپلنت شده از مهمترين موضوعات مورد علاقه براي تحقيق در اين زمينه ميباشد.تحقيقات نشان ميدهد كه در فاز حاد بعد از ايجاد ضايعه احتمال پيوند بيشتر ميباشد (45و47)تجديد و ترميم بافت آسيب ديده به چيزي فراتر از ترانسپلنت سلولهاي بنيادي نيازمند ميباشد.


پيام هاي ديگران () | سه‌شنبه ۱۳۸٦/۱/٢۸ - سلولهای بنیادی |لینک به نوشته