scholarly journals Immunomodulatory Effects of Adipose-Derived Stem Cells: Fact or Fiction?

2013 ◽  
Vol 2013 ◽  
pp. 1-8 ◽  
Author(s):  
Angelo A. Leto Barone ◽  
Saami Khalifian ◽  
W. P. Andrew Lee ◽  
Gerald Brandacher

Adipose-derived stromal cells (ASCs) are often referred to as adipose-derived stem cells due to their potential to undergo multilineage differentiation. Their promising role in tissue engineering and ability to modulate the immune system are the focus of extensive research. A number of clinical trials using ASCs are currently underway to better understand the role of such cell niche in enhancing or suppressing the immune response. If governable, such immunoregulatory role would find application in several conditions in which an immune response is present (i.e., autoimmune conditions) or feared (i.e., solid organ or reconstructive transplantation). Although allogeneic ASCs have been shown to prevent acute GvHD in both preclinical and clinical studies, their potential warrants further investigation. Well-designed and standardized clinical trials are necessary to prove the role of ASCs in the treatment of immune disorders or prevention of tissue rejection. In this paper we analyze the current literature on the role of ASCs in immunomodulationin vitroandin vivoand discuss their potential in regulating the immune system in the context of transplantation.

2021 ◽  
Author(s):  
Tianli Wu ◽  
Zhihao Yao ◽  
Gang Tao ◽  
Fangzhi Lou ◽  
Hui Tang ◽  
...  

Abstract Objective: Although it has been demonstrated that adipose-derived stem cells (ASCs) from osteoporosis mice (OP-ASCs) exhibit impaired osteogenic differentiation potential, the molecular mechanism has not yet been elucidated. We found that Fzd6 was decreased in OP-ASCs compared with ASCs. This study investigates the effects and underlying mechanisms of Fzd6 in the osteogenic potential of OP-ASCs. Methods: Fzd6 expression in ASCs and OP-ASCs was measured by PCR gene chip. Fzd6 overexpression and silencing lentiviruses were used to evaluate the role of Fzd6 in the osteogenic differentiation of OP-ASCs. Real-time PCR (qPCR) and western blotting (WB) was performed to detect the expression of Fzd6 and bone-related molecules, including runt-related transcription factor 2 (Runx2) and osteopontin (Opn). Alizarin red staining and Alkaline phosphatase (ALP) staining was performed following osteogenic induction. Microscopic CT (Micro-CT), hematoxylin and eosin staining (H&E) staining, and Masson staining were used to assess the role of Fzd6 in osteogenic differentiation of osteoporosis (OP) mice in vivo.Results: Expression of Fzd6 was decreased significantly in OP-ASCs. Fzd6 silencing down-regulated the osteogenic ability of OP-ASCs in vitro. Overexpression of Fzd6 rescued the impaired osteogenic capacity in OP-ASCs in vitro. We obtained similar results in vivo.Conclusions: Fzd6 plays an important role in regulating the osteogenic ability of OP-ASCs both in vivo and in vitro. Overexpression of Fzd6 associated with the Wnt signaling pathway promotes the osteogenic ability of OP-ASCs, which provides new insights for the prevention and treatment of OP.


2020 ◽  
Vol 9 (4) ◽  
pp. 991 ◽  
Author(s):  
Elizabeth Brett ◽  
Matthias Sauter ◽  
Éadaoin Timmins ◽  
Omid Azimzadeh ◽  
Michael Rosemann ◽  
...  

The triple-negative breast tumor boundary is made of aligned, linear collagen. The pro-oncogenic impact of linear collagen is well established; however, its mechanism of formation is unknown. An in vitro analogue of the tumor border is created by a co-culture of MDA-MB-231 cells, adipose derived stem cells, and dermal fibroblasts. Decellularization of this co-culture after seven days reveals an extracellular matrix that is linear in fashion, high in pro-oncogenic collagen type VI, and able to promote invasion of reseeded cells. Further investigation revealed linear collagen VI is produced by fibroblasts in response to a paracrine co-culture of adipose derived stem cells and MDA-MB-231, which together secrete high levels of the chemokine CCL5. The addition of monoclonal antibody against CCL5 to the co-culture results in an unorganized matrix with dramatically decreased collagen VI. Importantly, reseeded cells do not exhibit pro-oncogenic behavior. These data illustrate a cellular mechanism, which creates linear extracellular matrix (ECM) in vitro, and highlight a potential role of CCL5 for building striated tumor collagen in vivo.


2021 ◽  
Vol 30 ◽  
pp. 096368972110354
Author(s):  
Eun-Jung Yoon ◽  
Hye Rim Seong ◽  
Jangbeen Kyung ◽  
Dajeong Kim ◽  
Sangryong Park ◽  
...  

Stamina-enhancing effects of human adipose derived stem cells (hADSCs) were investigated in young Sprague-Dawley rats. Ten-day-old male rats were transplanted intravenously (IV) or intracerebroventricularly (ICV) with hADSCs (1 × 106 cells/rat), and physical activity was measured by locomotor activity and rota-rod performance at post-natal day (PND) 14, 20, 30, and 40, as well as a forced swimming test at PND 41. hADSCs injection increased the moving time in locomotor activity, the latency in rota-rod performance, and the maximum swimming time. For the improvement of physical activity, ICV transplantation was superior to IV injection. In biochemical analyses, ICV transplantation of hADSCs markedly reduced serum creatine phosphokinase, lactate dehydrogenase, alanine transaminase, and muscular lipid peroxidation, the markers for muscular and hepatic injuries, despite the reduction in muscular glycogen and serum triglycerides as energy sources. Notably, hADSCs secreted brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and nerve growth factor in vitro, and increased the level of BDNF in the brain and muscles in vivo. The results indicate that hADSCs enhance physical activity including stamina not only by attenuating tissue injury, but also by strengthening the muscles via production of BDNF.


Author(s):  
Gleb Nikolaevich Zyuz’kov ◽  
Larisa Arkad`evna Miroshnichenko ◽  
Elena Vladislavovna Simanina ◽  
Larisa Alexandrovna Stavrova ◽  
Tatyana Yur`evna Polykova

Abstract Objectives The development of approaches to the treatment of neurodegenerative diseases caused by alcohol abuse by targeted pharmacological regulation of intracellular signaling transduction of progenitor cells of nerve tissue is promising. We studied peculiarities of participation of NF-кB-, сАМР/РКА-, JAKs/STAT3-, ERK1/2-, p38-pathways in the regulation of neural stem cells (NSC) and neuronal-committed progenitors (NCP) in the simulation of ethanol-induced neurodegeneration in vitro and in vivo. Methods In vitro, the role of signaling molecules (NF-кB, сАМР, РКА, JAKs, STAT3, ERK1/2, p38) in realizing the growth potential of neural stem cells (NSC) and neuronal-committed progenitors (NCP) in ethanol-induced neurodegeneration modeled in vitro and in vivo was studied. To do this, the method of the pharmacological blockade with the use of selective inhibitors of individual signaling molecules was used. Results Several of fundamental differences in the role of certain intracellular signaling molecules (SM) in proliferation and specialization of NSC and NCP have been revealed. It has been shown that the effect of ethanol on progenitors is accompanied by the formation of a qualitatively new pattern of signaling pathways. Data have been obtained on the possibility of stimulation of nerve tissue regeneration in ethanol-induced neurodegeneration by NF-кB and STAT3 inhibitors. It has been found that the blockage of these SM stimulates NSC and NCP in conditions of ethanol intoxication and does not have a «negative» effect on the realization of the growth potential of intact progenitors (which will appear de novo during therapy). Conclusions The results may serve as a basis for the development of fundamentally new drugs to the treatment of alcoholic encephalopathy and other diseases of the central nervous system associated with alcohol abuse.


2021 ◽  
Vol 22 (7) ◽  
pp. 3687
Author(s):  
Joanna Homa ◽  
Alina Klosowska ◽  
Magdalena Chadzinska

Arginase is the manganese metalloenzyme catalyzing the conversion of l-arginine to l-ornithine and urea. In vertebrates, arginase is involved in the immune response, tissue regeneration, and wound healing and is an important marker of alternative anti-inflammatory polarization of macrophages. In invertebrates, data concerning the role of arginase in these processes are very limited. Therefore, in the present study, we focused on the changes in arginase activity in the coelomocytes of Eisenia andrei. We studied the effects of lipopolysaccharide (LPS), hydrogen peroxide (H2O2), heavy metals ions (e.g., Mn2+), parasite infection, wound healing, and short-term fasting (5 days) on arginase activity. For the first time in earthworms, we described arginase activity in the coelomocytes and found that it can be up-regulated upon in vitro stimulation with LPS and H2O2 and in the presence of Mn2+ ions. Moreover, arginase activity was also up-regulated in animals in vivo infected with nematodes or experiencing segment amputation, but not in fasting earthworms. Furthermore, we confirmed that the activity of coelomocyte arginase can be suppressed by l-norvaline. Our studies strongly suggest that similarly to the vertebrates, also in the earthworms, coelomocyte arginase is an important element of the immune response and wound healing processes.


Nutrients ◽  
2020 ◽  
Vol 12 (10) ◽  
pp. 3198 ◽  
Author(s):  
Francesco Pecora ◽  
Federica Persico ◽  
Alberto Argentiero ◽  
Cosimo Neglia ◽  
Susanna Esposito

Viral infections are a leading cause of morbidity and mortality worldwide, and the importance of public health practices including handwashing and vaccinations in reducing their spread is well established. Furthermore, it is well known that proper nutrition can help support optimal immune function, reducing the impact of infections. Several vitamins and trace elements play an important role in supporting the cells of the immune system, thus increasing the resistance to infections. Other nutrients, such as omega-3 fatty acids, help sustain optimal function of the immune system. The main aim of this manuscript is to discuss of the potential role of micronutrients supplementation in supporting immunity, particularly against respiratory virus infections. Literature analysis showed that in vitro and observational studies, and clinical trials, highlight the important role of vitamins A, C, and D, omega-3 fatty acids, and zinc in modulating the immune response. Supplementation with vitamins, omega 3 fatty acids and zinc appears to be a safe and low-cost way to support optimal function of the immune system, with the potential to reduce the risk and consequences of infection, including viral respiratory infections. Supplementation should be in addition to a healthy diet and fall within recommended upper safety limits set by scientific expert bodies. Therefore, implementing an optimal nutrition, with micronutrients and omega-3 fatty acids supplementation, might be a cost-effective, underestimated strategy to help reduce the burden of infectious diseases worldwide, including coronavirus disease 2019 (COVID-19).


2019 ◽  
Vol 6 (6) ◽  
pp. 3213-3221
Author(s):  
Hieu Liem Pham ◽  
Phuc Van Pham

Introduction: The senescence of stem cells is the primary reason that causes aging of stem cell-containing tissues. Some hypotheses have suggested that high glucose concentration in diabetic patients is the main factor that causes senescence of cells in those patients. This study aimed to evaluate the effects of high glucose concentrations on the senescence of adipose-derived stem cells (ADSCs). Methods: ADSCs were isolated and expanded from human adipose tissues. They were characterized and confirmed as mesenchymal stem cells (MSCs) by expression of surface markers, their shape, and in vitro differentiation potential. They were then cultured in 3 different media- that contained 17.5 mM, 35 mM, or 55 mM of D-glucose. The senescent status of ADSCs was recorded by the expression of the enzyme beta-galactosidase, cell proliferation, and doubling time. Real-time RT-PCR was used to evaluate the expression of p16, p21, p53 and mTOR. Results: The results showed that high glucose concentrations (35 mM and 55 mM) in the culture medium induced senescence of human ADSCs. The ADSCs could progress to the senescent status quicker than those cultured in the lower glucose-containing medium (17.5 mM). The senescent state was related to the up-regulation of p16 and mTOR genes. Conclusion: These results suggest that high glucose in culture medium can trigger the expression of p16 and mTOR genes which cause early senescence in ADSCs. Therefore, ADSCs should be cultured in low glucose culture medium, or normal glucose concentration, to extend their life in vitro as well as in vivo.  


2018 ◽  
Author(s):  
Νικολέτα-Νίκη Σαχίνη

Ο καρκίνος του μαστού αποτελεί την πιο συχνή μορφή καρκίνου στις γυναίκες. Πρόκειται για μια ετερογενή ασθένεια όσον αφορά το φαινότυπό της και το γενετικό της υπόβαθρο. Καρκινικά χαρακτηριστικά, όπως ο ρυθμός πολλαπλασιασμού, η διεισδυτικότητα, η μεταστατικότητα, η ανθεκτικότητα στα φάρμακα και συγκεκριμένες ογκογόνες μεταλλαγές διαφέρουν μεταξύ περιπτώσεων καρκίνου του μαστού. Τέτοιου είδους ετερογένεια (ενδο-ογκική και δι-ογκική) μεταξύ των όγκων προκύπτει από στοχαστικές γενετικές και επιγενετικές αλλαγές οι οποίες προσδίδουν κληρονομήσιμες φαινοτυπικές και λειτουργικές διαφορές μεταξύ των καρκινικών κυττάρων. Παρ’ όλο που υπάρχουν θεραπευτικά σχήματα που αντιμετωπίζουν επιτυχώς την ασθένεια, η ετερογενής της φύση την καθιστά δύσκολο θεραπευτικό στόχο. Επομένως, η κατανόηση των παθογενετικών και μοριακών μηχανισμών οι οποίοι διέπουν τη νόσο και τους διαφορετικούς υποτύπους της είναι απαραίτητη για την ανακάλυψη νέων φαρμακευτικών στόχων και το σχεδιασμό εξατομικευμένης θεραπείας.Η πρωτεΐνη της προμυελοκυτταρικής λευχαιμίας (PML) περιγράφεται συνήθως ως ογκοκατασταλτικός παράγοντας λόγω των προ-αποπτωτικών, ανασταλτικών του κυτταρικού κύκλου και προγηραντικών ιδιοτήτων της. Συνεπώς, η έκφρασή της απουσιάζει από πρωτοπαθή δείγματα διαφόρων νεοπλασιών, συμπεριλαμβανομένου και του καρκίνου του μαστού. Παρ’ όλα αυτά σε πρόσφατες βιβλιογραφικές αναφορές η PML χαρακτηρίζεται ως ογκογόνος παράγοντας. Συγκεκριμένα, στη χρόνια μυελογενή λευχαιμία, σε γλοιοβλαστώματα και σε ορισμένες περιπτώσεις τριπλά αρνητικού καρκίνου του μαστού η PML εκφράζεται σε υψηλά επίπεδα. Οι προ-ογκογόνες ιδιότητες της PML φαίνεται να σχετίζονται με τη ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου των φυσιολογικών και καρκινικών βλαστοκυττάρων αλλά και τη διατήρηση της αυτο-ανανέωσης, μέσω μεταβολικών οδών π.χ. οξείδωση των λιπαρών οξέων. Επομένως, προκύπτει ότι υπό συγκεκριμένες συνθήκες η PML έχει διττό ρόλο στην ογκογένεση εκδηλώνοντας ογκοκατασταλτική ή ογκογόνα δράση.Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η αποσαφήνιση των μοριακών και επιγενετικών μηχανισμών με τους οποίους η PML ρυθμίζει τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό και τα μονοπάτια αυτό-ανανέωσης στον καρκίνο του μαστού. Τα πειραματικά μας δεδομένα υποστηρίζουν ότι η υπερέκφραση (ΥΕ) της PML αναστέλλει τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων και μπλοκάρει τον κυτταρικό κύκλο της τριπλά αρνητικά κυτταρικής σειράς καρκίνου του μαστού, MDA-MB-231. Από την ανάλυση του μεταγραφικού προφίλ αυτών των κυττάρων προκύπτει ότι σημαντικά σηματοδοτικά μονοπάτια και βιολογικές λειτουργίες, όπως και οι ρυθμιστές τους, διαταράσσονται μετά από ΥΕ PML. Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι πολλά από τα γονίδια σχετιζόμενα με τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό των οποίων η έκφραση μειώνεται μετά από ΥΕ PML είναι και, θετικά, ρυθμιζόμενοι στόχοι του μεταγραφικού παράγοντα FOXM1 (Forkhead Box M1). Η λειτουργική αλληλεπίδραση της PMLIV με την επικράτεια πρόσδεσης του FOXM1 στο DNA, καθώς και η μείωση του FOXM1 σε επίπεδο mRNA και πρωτεΐνης, υποδεικνύουν ότι η PMLIV είναι ένας καταστολέας του FOXM1. Επιπλέον, δείξαμε ότι η PMLIV YE επηρεάζει το μεταγραφικό πρόγραμμα του μεταγραφικού παράγοντα, FOXO3, o οποίος δρα ανοδικά του FOXM1. Συμπερασματικά, προτείνουμε ότι η PML επηρεάζει την ισορροπία των FOXO3 και FOXM1 μεταγραφικών προγραμμάτων στοχεύοντας διακριτά υποσύνολα γονιδίων. Τα αποτελέσματα μας δείχνουν ότι υψηλά επίπεδα PML μπορούν να επηρεάσουν ταυτόχρονα ποικίλα σηματοδοτικά μονοπάτια στοχεύοντας τον άξονα FOXO3-FOXM1, ο οποίος συνδέει τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό (FOXM1) με την απόπτωση, διακοπή του κυτταρικού κύκλου και μηχανισμούς επιβίωσης (FOXO3). Βρήκαμε ακόμη ότι εκτός από τους FOXO3 και FOXM1, η ΥΕ PML στοχεύει κι άλλους καίριους μεταγραφικούς παράγοντες (NFYA,E2F,TBP) με γενικό ρόλο στη μεταγραφή και στον κυτταρικό πολλαπλασιασμό. Συνεπώς, θεωρούμε ότι η PMLIV ΥΕ επιδρά σε σημαντικές βιολογικές διεργασίες μέσω ενός σύνθετου δικτύου μεταγραφικών παραγόντων και επιγενετικών αλλαγών. Αρχικά πειράματα PMLIV YE σε κύτταρα διαφορετικού τύπου καρκίνου του μαστού, τα Τ47D, έδειξαν ότι η PMLIV YE οδηγεί σε αναστολή του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, αλλά προκαλεί και διαφορετικές αποκρίσεις σε σχέση με τα MDA-MB-231 κύτταρα.Μελετήσαμε ακόμη το ρόλο της PMLIV σε βλαστικά καρκινικά κύτταρα του μαστού. Παρατηρήσαμε ότι η PMLIV YE μειώνει την ικανότητα σχηματισμού ογκοσφαιρών στην καρκινική σειρά MDA-MB-231, υποδηλώνοντας ότι η PMLIV μειώνει την αυτό-ανανέωση των βλαστικών καρκινικών κυττάρων. Επιπλέον, ερευνήσαμε την επίδραση της PMLIV σε απομονωμένους, με βάση την έκφραση των επιφανειακών δεικτών EpCAM/CD24, υποπληθυσμούς καρκινικών κυττάρων και διαπιστώσαμε ότι η PMLIV YE επηρεάζει με διαφορετικό τρόπο την έκφραση γονιδίων που εμπλέκονται στη διαφοροποίηση του επιθηλίου, στην επιθηλιακή προς μεσεγχυματική μετάβαση, στον πολλαπλασιασμό και στη βλαστικότητα του κάθε υποπληθυσμού, καθώς και την ικανότητα αυτο-ανανέωσης η οποία καθορίστηκε in vitro με τη δοκιμασία σφαιρογένεσης και in vivo με ξενομοσχεύματα. Επομένως, τα αρχικά μας δεδομένα, σε αντίθεση με προηγούμενες αναφορές, υποστηρίζουν την άποψη ότι πολύ ογκογόνοι κυτταρικοί υποπληθυσμοί εμπίπτουν σε περισσότερους από έναν EpCAM/CD24 υπότυπους οι οποίοι επηρεάζονται από την PMLIV με διαφορετικό τρόπο.Συμπερασματικά, η ερευνά μας δίνει πληροφορίες για τη ρύθμιση της ανάπτυξης των όγκων από την PML στον καρκίνο του μαστού. Προσδιορίσαμε τους FOXO3 και FOXM1 σαν αλληλεπιδρώντες παράγοντες της PML, οι οποίοι προσδιορίζουν και το λειτουργικό αποτέλεσμα της PML στο κυτταρικό υπόβαθρο των MDA-MB-231 κυττάρων και αναδείξαμε έναν καινούριο, ρυθμιστικό άξονα στον πολλαπλασιασμό του καρκίνου του μαστού, PML/FOXO3/FOXM1, ο οποίος μπορεί να είναι θεραπευτικός στόχος. Επιπλέον, οι αρχικές παρατηρήσεις στα T47D κύτταρα, ενισχύουν την άποψη περί κυτταρικού υποβάθρου εξαρτώμενης δράσης της PML. Η PMLIV YE επηρέασε πολύ λιγότερο τη δημιουργία σφαιρών, ένδειξη αυτο-ανανέωσης, στα T47D σε σχέση με τα MDA-MB-231. Επιπλέον, συγκρίνοντας το μεταγραφικό προφίλ των δύο κυτταρικών σειρών, οι οποίες αντιπροσωπεύουν διαφορετικούς μοριακούς υποτύπους του καρκίνου του μαστού, μετά από PMLIV YE διαπιστώσαμε ότι η PMLIV επηρεάζει τόσο κοινές αλλά και διακριτές ομάδες γονιδίων. Προτείνουμε ότι η PML ευνοεί τόσο την αναστολή της ανάπτυξης του όγκου όσο και μηχανισμούς επιβίωσης σε διαφορετικό βαθμό, ο οποίος καθορίζεται από το εκάστοτε γενετικό και επιγενετικό υπόβαθρο των κυττάρων.


1980 ◽  
Vol 29 (2) ◽  
pp. 408-410
Author(s):  
R T Cursons ◽  
T J Brown ◽  
E A Keys ◽  
K M Moriarty ◽  
D Till

The role of cell-mediated immunity in defense against pathogenic free-living amoebae was examined. Both the in vitro macrophage inhibition test and the in vivo delayed hypersensitivity test showed responses to both heterologous and homologous antigens, although homologous systems were the most efficient. It is suggested that exposure to nonpathogenic species of free-living amoebae can stimulate the immune system to be effective against pathogenic species. The significance of cell-mediated immunity as a defense against invasion by pathogenic free-living amoebae is discussed.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document