Het paracriene effect van Adipose Derived Stem Cells in de wondheling reactie.
Marise Agema 28-juli-2011
1681192
Begeleider: Marco Harmsen
Opleiding Levenswetenschappen aan de Rijksuniversiteit
Groningen
Abstract:
Fibrose speelt een rol in vele aandoeningen zoals bij een myocard infarct en longfibrose.
Ondanks allerlei onderzoeken zijn er nog geen goede behandelingen tegen fibrose. De hoop is gesteld op stamcellen die ervoor kunnen zorgen dat het beschadigde gebied geregenereerd wordt.
Het is beschreven dat adipose-derived stem cells (ADSC’s), stamcellen vanuit het vetweefsel, een positief effect hebben op wondheling. Het is echter nog niet inzichtelijk gemaakt via welke mechanismen ADSC’s effect hebben op de wondheling. Er wordt gedacht dat ADSC’s dit positieve effect onder andere mediëren via een paracriene werking. Deze scriptie bespreekt het paracriene effect van ADSC’s op de wondheling, en met name fibrose.
Fibrose is een proces waarin myofibroblasten excessief extracellulaire matrix eiwitten produceren. Verscheidene mechanismen spelen een rol in fibrosevorming zoals het
immuunsytsteem, cytokines groeifactoren en genen. ADSC’s scheiden in vitro veel verschillende cytokines uit waarvan sommige in een hogere mate dan andere. Vooral HGF, TGF-β en VEGF zijn aangewezen als belangrijke mediatoren in de werking van ADSC’s. Maar hoe werken deze factoren in vivo? De werking van ADSC’s in vivo laat zien dat er vooral positieve effecten zijn in de therapeutische behandeling met ADSC’s, met name in huid en hart. De paracriene werking van ADSC’s draagt daar in vivo bij aan angiogenese en het versnellen van de wondsluiting. De longen hadden meer controversiële resultaten.
ADSC’s hadden een paracrien effect in vitro en in vivo op de wondheling reactie. Er is echter meer onderzoek nodig om het mechanisme hierachter te verklaren.
Inhoudsopgave
Introductie 4
1. Stamcelsoorten en een korte geschiedenis 5
1.1. Adipose-derived stem cells 5
2. Schade reactie 7
2.1. Fibrose 7
3. Paracriene werking van ADSC’s 10
4. Werking ADSC’s op de wondhelingreactie in vivo 13
4.1. Hart 13
4.2. Huid 13
4.3. Long 14
5. Discussie/conclusie 17
6. Literatuurlijst 19
Introductie
Na schade komt er een reactie op gang die bestaat uit ontsteking, proliferatie en wondheling.
Door de schade zijn cellen in apoptose gegaan en vindt er functie verlies plaats in het weefsel. In de ontstekingsfase worden de cellen opgeruimd en tijdens de proliferatie fase worden lege plekken, waar het kan, opgevuld.. Tijdens de wondheling fase worden de gaten in het weefsel opgevuld met collageen wat door fibroblasten wordt geproduceerd. Dit is een functioneel proces van de wondheling maar ditzelfde proces speelt ook een belangrijke rol in een aantal ziekten zoals longfibrose . Bij deze aandoeningen is het zo dat de aanmaak van collageen de afbraak ervan overstijgt (1). Hierdoor ontstaat fibrose wat zorgt voor afname van functie en stijfheid van het beschadigde weefsel. Fibrose speelt een rol in vele aandoeningen zoals bij een myocard infarct, maar ook in littekens in de huid na een verwonding (2,3,4). Ondanks allerlei onderzoeken zijn er nog geen goede behandelingen tegen fibrose. De hoop is gesteld op stamcellen die ervoor kunnen zorgen dat het beschadigde gebied geregenereerd wordt.
Het is aangetoond dat adipose-derived stem cells (ADSC’s), stamcellen vanuit het vetweefsel, een positief effect hebben op wondheling (5,6,7). De wondsluiting verloop sneller of de functie van een orgaan wordt deels hersteld. Er wordt gedacht dat ADSC’s dit positieve effect onder andere mediëren via een paracriene werking, door het uitscheiden van groeifactoren en
cytokines. Via proteoom analyses werd bekend welke cytokines de ADSC’s uitscheiden (8). Het is echter nog niet inzichtelijk gemaakt via welke mechanismen ADSC’s effect hebben op de wondheling. In deze literatuur studie zal daar op in gegaan worden door het paracriene effect van ADSC’s op de wondheling, en met name fibrose, te bespreken.
1. Stamcel soorten en een korte geschiedenis.
Een stamcel wordt gekenmerkt door zijn capaciteit tot zelf vernieuwing en hij is in staat om tot verschillende celtypen te differentiëren. Het eerste genetische bewijs dat stamcellen echt bestaan ontstond uit de studies van Till en McCulloch in 1961 (9). Na die ontdekking is het onderzoek naar stamcellen explosief gegroeid en zijn er ook meerdere soorten stamcellen ontdekt
waaronder embryonale stamcellen, stamcellen uit de navelstreng, uit het beenmerg en mesenchymale stamcellen (MSC).
MSC zijn stamcellen die kunnen differentiëren in verschillende mesenchymale cellijnen zoals bot, kraakbeen, vetweefsel, pees en spier (10). De international society for cellular therapy heeft drie criteria voorgesteld waar MSC’s aan moeten voldoen. 1) De cellen moeten hechten aan plastic. 2) 95% van de populatie moet positief zijn voor CD105, CD73 en CD90 expressie en meer dan 98% van de populatie moet negatief zijn voor CD45, CD34, CD14, CD11b, CD79a, CD19 en HLA-DR oppervlakte moleculen. 3) De cellen moeten kunnen differentiëren in
osteoblasten, adipocyten en chondroblasten onder standaard in vitro differentiatie condities (11).
Recent is ook aangetoond dat sommige typen MSC cellen kunnen differentiëren in endodermale en neuroectodermale lijnen (12-14).
1.1 Adipose-derived stem cells
Zuk et al waren in 2001 de eersten die aantoonden dat het vetweefsel een bron van stamcellen is (15). In eerste instantie werd het onderzoek bekritiseerd (16), het vetweefsel zou vervuild zijn geraakt, maar na meerdere publicaties werd duidelijk dat in vetweefsel echt mesenchymale stamcellen aanwezig zijn. Zuk et al hebben aangetoond dat ADSC’s kunnen differentiëren naar adipogene, osteogene, chondrogene en myogene cellijnen (17). Deze MSC’s vanuit vetweefsel worden Adipose-Derived Stem Cells (ADSC) genoemd.
ADSC’s zijn precursor cellen die in de stromale vasculaire fractie van vet weefsel voorkomen.
ADSC’s worden geïsoleerd vanuit vetweefsel of vanuit liposuctie vet. Om de cellulaire fractie te verkrijgen die bruikbaar is voor therapie, worden er verschillende filtratie stappen uitgevoerd, wordt er collagenase toegevoegd en wordt de fractie gecentrifugeerd (18). Om ADSC’s te kunnen onderscheiden van andere MSC’s zijn er markers vastgesteld voor ADSC’s waaronder CD44, CD73, CD90.2, CD105, en CD146 (19). Toch zijn deze markers niet 100% betrouwbaar omdat meerdere cellen deze markers bezitten. Er is bewezen dat de markers voor ADSC’s erg veel overeenkomen met eigenschappen van fibroblasten (20). Ook andere eigenschappen van ADSC’s en menselijke huid fibroblasten komen overeen. Ze lijken fenotypisch op elkaar, produceren beide collageen I en kunnen beide differentiëren in de mesenchymale cellijnen. Het verschil is dat ADSC’s veel angiogene en anti-inflammatoire cytokines tot expressie brengen en menselijke huid fibroblasten niet (21).
Er zijn een aantal voordelen die het gebruik van ADSC’s in therapeutische toepassingen
aantrekkelijk maken. Zo is het verkrijgen van stamcellen uit vetweefsel een goed alternatief voor embryonale stamcellen. Embryonale stamcellen zijn via de Embryo wet in Nederland beschermd omdat rond het verkrijgen van embryonale stamcellen allerlei ethische kwesties een rol spelen (22). Bij ADSC’s is dit niet het geval. Het tweede voordeel is dat er autologe (van de persoon zelf) stamcellen gebruikt kunnen worden in plaats van allogene (van iemand anders) cellen.
ADSC’s hebben een grote overeenkomst met beenmerg afkomstige Mesenchymale Stam Cellen (BM-MSC) qua oppervlakte markers en transcriptie profiel (23-25). Ook scheiden ADSC’s en BM-MSC’s dezelfde factoren uit zoals: collageen, fibronectine en verschillende cytokines zoals
VEGF, HGF en FGF (26,27,28). Onder andere in de studie van Gimble et al is te zien dat het cytokine profiel van ADSC’s vrijwel gelijk is aan het cytokine profiel van beenmerg afkomstige MSC’s (29). Nakanishi et al zeggen echter dat er wel verschillen zijn tussen ADSC’s en BM- MSC’s. Zij stellen dat ADSC’s meer genen tot expressie brengen die geassocieerd worden met mitose, inflammatie en stress reactie en BM-MSC’s genen die geassocieerd worden met regulatie van orgaan ontwikkeling, morfogenese en cel migratie. Ook scheiden ADSC’s significant meer groeifactoren en ontstekingscytokines uit en BM-MSC’s meer chemokines (30). Ondanks de verschillende meningen over de overeenkomst tussen BM-MSC’s en ADSC zijn de ADSC’s wel het meest gerelateerd aan de BM-MSC’s in een hiërarchische lijn (31).
Op basis van het onderzoek van Nakanishi et al zou het kunnen zijn dat ADSC’s een betere anti- fibrotische werking hebben aangezien zij meer genen tot expressie brengen die geassocieerd zijn met inflammatie. Er zou dan wel uitgezocht moeten worden wat precies die gen expressie teweeg brengt in de (anti-)fibrotische reactie. Maar omdat de genexpressie van BM-MSC’s meer
gerelateerd is aan orgaan ontwikkeling zou het misschien beter toepasbaar zijn voor het toepassen van stamcellen in organen en zou het zo door positieve signalen een effect kunnen hebben op de mate van fibrose in het orgaan.
Figuur 1. Schematische representatie van de wondheling fases. (Bron: Cherubino et al 2011)
2. Schade reactie
Na schade in een weefsel komt er een herstel reactie op gang. Deze reactie vindt niet alleen lokaal plaats in het beschadigde weefsel, maar is een systemische reactie. Het geheel wordt wondheling (Engels: wound healing) genoemd. Deze reactie bestaat uit drie fasen: ontsteking, proliferatie en remodelling. Door de schade raken cellen beschadigd en sterven ze af. Het immuunsysteem herkent deze schade op verschillende manieren. Door bijv.
oppervlaktestructuren die veranderd zijn door toedoen van de schade of structuren die eerst intracellulair
voorkwamen maar door de schade extracellulair worden herkend door het immuun systeem (32). Dit zorgt voor synthese van inflammatoire cytokines zoals IL-1, IL-6 en TNF- α en verschillende chemokines (33,34). De derde fase van de wondheling – remodelling- begint 2-3 weken na schade en duurt ongeveer tot een jaar daarna. Het exacte verloop van de wondheling is echter verschillend per keer en is afhankelijk van de mate van schade, de soort schade en de plek waar de schade optreedt.
Tijdens deze fase worden alle
processen die zijn geactiveerd na de schade beëindigd. De meeste endothele cellen, macrofagen en myofibroblasten ondergaan apoptose of verlaten de wond. Ze laten daarbij een massa weefsel achter wat voornamelijk bestaat uit collageen en andere extra-cellulaire matrix eiwitten (35).
2.1 Fibrose
Chronische ontsteking kan ervoor zorgen dat er extreem veel ECM wordt aangemaakt, wat zich gaat ophopen, en leidt tot het vormen van fibrotisch weefsel. Pro-fibrotische factoren activeren de wondheling reactie waarbij myofibroblasten collageen I gaan produceren om de gaten in het ECM te dichten. Collageen turnover en ECM remodelling worden gereguleerd door verscheidene Matrix metalloproteases (MMP’s) en hun remmers. Collageen synthese vs afbraak van het ECM reguleren het netto verhogen of verlagen van de hoeveelheid collageen in de wond (36). Fibrose treed op als de synthese van nieuw collageen door myofibroblasten hoger is dan de snelheid waarmee het wordt afgebroken, zodat de totale hoeveelheid collageen toeneemt. MMP’s worden uitgescheiden door fibroblasten, macrofagen en endotheel cellen (37). Onder sommige condities worden fibroblasten geactiveerd en gaan α-smooth muscle actin (α-SMA) tot expressie brengen, zo differentiëren de fibroblasten tot myofibroblasten. Myofibroblasten zijn effector cellen in
diverse vormen van weefsel remodelling (38). PDGF en TGF-β zijn verantwoordelijk voor het induceren van differentiatie van fibroblasten naar myofibroblasten (39).
Ontsteking stuurt fibrose aan. Ontstekingscellen, met name macrofagen en lymfocyten, worden geactiveerd en beginnen pro-fibrotische cytokines en groeifactoren uit te scheiden (40). Er is een grote variëteit aan cytokines en signaal routes die vanuit de immuun cellen het vormen van fibrose aansturen. Zo scheiden macrofagen en T-helper 2 cellen respectievelijk TGF-β en IL-13 uit, wat beiden belangrijke mediatoren van fibrose zijn (1). Daarentegen scheiden T-helper 1 cellen IFN-γ en IL-12 uit die juist geassocieerd worden met een anti fibrotische werking (1). Ook zorgen o.a. macrofagen voor het produceren van MMP’s (35). Bovenstaande suggereert dat de balans tussen TH1/TH2 respons en de aanwezigheid van macrofagen bepaalt hoe de
wondgenezing gaat verlopen.
Fibrose is een proces wat onder andere aangestuurd wordt door verschillende cytokines, genen en immuuncellen. Recente studies hebben bewezen dat Histon deacetylases (HDAC) remmers activatie en proliferatie van fibroblasten in vitro remmen en fibrose verzwakken in verschillende organen in vivo. Dit suggereert dat HDAC activiteit nodig is voor de ontwikkeling en
vooruitgang van fibrose. De mechanismen hiervoor zijn nog niet bekend maar zouden gekoppeld kunnen zijn met de expressie van fibrose gerelateerde genen en activatie van cellulaire
moleculen die fibrose mediëren. Het is al bewezen dat HDAC remmers TGF-β onderdrukken, wat suggereert dat HDAC’s betrokken zijn in de regulatie van TGF-β gemedieerde fibrose (41).
Door Dees et al is gedemonstreerd dat de Notch signaal route een aandeel heeft in het ontstaan van fibrose, met name in systemische sclerose (SSC) patiënten. Notch signaling induceert een profibrotisch fenotype in inactieve huid fibroblasten en verhoogt zo de productie van collageen.
Jag 1 Ligand stimuleert het produceren van collageen en induceert de differentiatie van fibroblasten naar myofibroblasten (42).
In een aantal weefsels verhoogt de activatie van STAT3 expressie van meerdere pro-fibrotische genen. In een in vitro onderzoek is aangetoond dat een STAT3 remmer, S3I-201, de activatie van fibroblasten remt. Het toedienen van S3I-201 in een muis model van institiële nier fibrose had als gevolg dat STAT3 activatie en ECM depositie geremd werden. S3I-201 reduceerde de
ontstekings infiltratie van de beschadigde nier en onderdrukte de expressie van fibronectine, α - SMA en collageen I eiwitten.
ADSC’s kunnen zelf mogelijk ook bijdragen aan fibrose omdat ze meerdere soorten collageen en fibronectine uitscheiden. De concentraties van type I collageen en fibronectine waren 1000x hoger in ADSC-CM dan de concentraties van andere groeifactoren (43). Collageen I is een extracellulair matrix eiwit dat een rol speelt in fibrose. Dus zouden de ADSC’s niet bijdragen aan het fibrose proces? Xu et al hebben het lange termijn effect onderzocht van het inspuiten van ADSC’s bij een wond model in stembanden van konijnen. 3 maanden na implantatie de van ADSC’s was de collageen depositie significant verhoogd en had het een ongeordende distributie, daarna begon dit af te nemen.. Fibronectine werd uitgescheiden tot 40 dagen na de toevoeging van ADSC’s en nam geleidelijk af. Na 12 maanden had het weefsel in de stemband een normaal oppervlak. Dit suggereert dat ADSC’s de depositie van fibronectine en collageen I ordelijk reguleren zodat het niet resulteert in fibrose (44). Maar meer onderzoek is nodig om dit te verifiëren.
Wat het mechanisme is van fibrose is nog altijd niet duidelijk en waarschijnlijk zijn er meerdere mechanismen die invloed hebben op fibrose. Zoals hierboven beschreven zouden epigetische
factoren een rol kunnen spelen. Er worden ook 2 signaal routes genoemd die fibrose induceren, waarvan de Notch signaal route vooral in SSC patiënten een rol speelt. TGF-β geïnduceerde fibrose verloopt via STAT3 en is een route waarvan al bewezen is dat het invloed heeft op fibrose in meerdere organen (1). Wat wel duidelijk is, is dat de mate en het type van de inflammatie reactie een rol spelen in het aansturen van fibrose.
3. Paracriene werking van ADSC’s
Er werd altijd gedacht dat stamcellen naar het beschadigde weefsel migreren, differentiëren in een fenotype van dat weefsel en zo het aangetaste gebied van nieuw epitheel voorzien en het weefsel repareren. Er is aangetoond dat ADSC’s in het weefsel worden ingebouwd en dat de cellen zo een positief effect hebben (45). Maar dat alleen ingebouwde cellen een positief effect hebben op wondheling is in twijfel getrokken omdat de overleving van ingebouwde en
functionele cellen in het beschadigde weefsel te laag is om een therapeutisch effect te kunnen bewerken (46). Toen aangetoond werd dat de functionele verbetering van schade na behandeling met stamcellen ook bereikt kon worden door een behandeling met ADSC conditioned medium (zonder cellen) (47), werd hieruit afgeleid dat ADSC’s hun positieve effect mede uitvoeren door complexe paracriene mechanismen (48).
In een proteoom analyse en een ELISA analyse van ADSC conditioned medium (ADSC-CM), werden 112 verschillende eiwitten gevonden zoals VEGF, SOD, IGF, TGF, FGF, PDGF, HGF en verschillende IL’s (49). Waaronder PDGF, HGF, TGF-β, VEGF en FGF een rol spelen in fibrose vorming. Dit zegt echter nog niets over de hoeveelheid waarin deze eiwitten voorkomen in het ADSC-CM. Rehman et al hebben de hoeveelheden gemeten van een aantal cytokines die onder normale omstandigheden worden geproduceerd door ADSC’s. Daarbij waren VEGF (1203±254 pg/106 cellen), HGF (12 280±2944 pg/106 cellen) en TGF-β (1247±346 pg/106 cellen) in grote hoeveelheden aanwezig en GM-CSF (84±15 pg/106 cellen) en bFGF (124±13 pg/106 cellen) waren in kleine hoeveelheden gevonden (28). Het is moeilijk om vaste waarden voor het uitscheiden van cytokines te geven omdat onder verschillende omstandigheden de cytokine expressie ook weer veranderd. Zo scheiden ADSC’s onder hypoxia omstandigheden andere hoeveelheid factoren uit dan onder normale omstandigheden (28). Het zou dus ook kunnen zijn dat ADSC’s onder ontstekingsomstandigheden ook andere hoeveelheden factoren uitscheiden dan onder normale omstandigheden. Tijdens ontsteking vindt er niet alleen hypoxia plaats maar zijn er ook hele andere signaalstoffen in de omgeving dan onder normale
omstandigheden.
Meerdere onderzoeken geven aan dat VEGF en HGF sterk tot expressie worden gebracht door ADSC’s. VEGF is een cytokine dat een grote rol heeft in angiogenese op het capillaire niveau.
VEGF bindt aan de tyrosine kinase oppervlakte receptoren, deze zijn gelokaliseerd op de
endotheliale kant van bloedvaten. VEGF is belangrijk in de wondheling omdat het de vroege fase van angiogenese stimuleert, vooral endotheliale cel migratie en proliferatie (50). VEGF heeft een verhoogd effect op ADSC migratie en speelt een rol in ADSC differentiatie. Onder hypoxia omstandigheden stijgt voornamelijk VEGF significant. Hypoxia verbeterde ook de wondheling en haarregeneratie van huid wonden door het verhogen van de VEGF secretie (28). Het
neutraliseren van VEGF door antilichamen zorgde voor verslechterde mogelijkheden tot
regeneratie. ADSC’s worden ook autocrien gestimuleerd door VEGF (50). Meerdere keren wordt in de literatuur VEGF genoemd als één van de grootste paracriene mediatoren maar niet in alle onderzoeken is even duidelijk of de “helende” werking wel uitsluitend bij VEGF ligt.
HGF stimuleert proliferatie en migratie van endotheel cellen via de c-MET receptor. HGF in combinatie met VEGF heeft een versterkend effect op migratie en een aanvullend effect op proliferatie van endotheel cellen (51). Het is aangetoond dat HGF de verslechterende effecten van MI kan verbeteren door verhoogde angiogenese, verminderde apoptose, fibrose en verminderde hypertrofie van het hart. HGF zorgde voor een vermindering van collageen I in hartweefsel van TO-2 hamsters (hamsters die spontaan cardiomyopathie ontwikkelen). Ook
verminderde HGF de mRNA expressie van TGF-Β en collageen I in cardiomyocyten en wordt de transcriptie van HGF negatief gereguleerd door TGF-β (52).
TGF-β 1 is een pleiotroop cytokine dat in overmaat tot expressie gebracht wordt door alle cellen en weefsels in het lichaam en werkt via SMAD 3 signalling. TGF-β heeft effect op epitheel cellen en op fibroblasten. TGF-β 1 is één van de belangrijkste cytokines in litteken formatie en werkt op verschillende manieren om de collageen depositie te vermeerderen. TGF-β 1 is chemotactisch voor fibroblasten en stimuleert hun transformatie naar myofibroblasten. Het induceert de sythese van matrix eiwitten en glycoproteinen en verhinderd collageen afbraak (69).
Overexpressie van TGF-β 1 in een gen transfer model veroorzaakt ernstige progressieve fibrotische reacties (53). Het inhiberen van TGF-β met de TGF-β receptor inhibitor verbeterd longfibrose (54).
Maar ook interleukines worden uitgescheiden door ADSC’s. Lee et al hebben onderzocht dat ADSC’s die worden blootgesteld aan TNF-α, hiermee wilden ze een ontstekingsmilieu nabootsen, meer IL-6 en IL-8 tot expressie brengen (55). Ook bij ADSC’s die gestimuleerd werden met LPS was de secretie van IL-6 en IL-8 erg hoog (7845 en 6506 pg/ml) (29).
De auteurs gaven er echter geen controle waardes bij. Heo et al hebben in CM van ADSC’s, gestimuleerd met TNF-α, IL-6 en IL-8 weggevangen met antilichamen. Vervolgens hebben ze gekeken wat het effect was van dit CM op de wondheling in de huid. De re-epithalisatie en de snelheid waarmee de wond dicht trekt waren significant verminderd. Deze resultaten suggereren dat IL-6 en IL-8 een rol spelen in de ADSC-gemedieerde wondheling (56).
Figuur 2. Paracriene effecten van MSC’s in kweek. (Bron: L. da Silva Meirelles et al. 2009)
Het is echter lastig om eenduidige resultaten te verkrijgen uit alle in vitro proeven. Bepaalde cytokines zoals VEGF, HGF en TGF- β worden duidelijk tot expressie gebracht maar andere cytokines die in mindere mate uitgescheiden worden kunnen ook erg belangrijk zijn. Misschien hoeven zij in minder hoge waarde aanwezig te zijn om biologisch actief te zijn. Kleine
verschillen in materialen en methoden kunnen ook in een resultaat gevolgen hebben. Het is bekend dat het kweken van ADSC’s onder verschillende omstandigheden uiteenlopende
uitkomsten heeft. Zoals het aantal passages die de cellen hebben gemaakt, de differentiatie status van de ADSC (29), de antilichamen die gebruikt worden als detectie methode en verschillende flow cytometrie detectie methoden hebben invloed op de resultaten (15).
De samenstelling van het ADSC-CM is van belang op de wondheling. Geen enkele groeifactor kan in zijn eentje de activiteit van ADSC-CM reproduceren. Want waarschijnlijk hebben ECM eiwitten en andere onbekende factoren ook een rol in de wondheling van ADSC-CM. Daarnaast hebben individuele factoren onderling weer effect op elkaar. Zo was de HGF-secretie van ADSC’s verschillend naarmate de cellen blootgesteld waren aan EGF of bFGF (29).
Dit geeft ook aan dat ADSC’s beïnvloedt worden door hun omgeving en de omgeving mede bepaald wat de ADSC gaat doen. Zoals blijkt uit de resultaten van Crop et al die onderzoek hebben gedaan naar het effect van pro-inflammatoire cytokines op de ADSC’s. Hieruit bleek dat in reactie op pro-inflammatoire cytokines de expressie van fibrotische factoren daalde. Ook hadden de inflammatoire condities effect op de morfologie en proliferatie van de ADSC’s. De immuunsuppressieve capaciteit van ADSC’s werd versterkt onder inflammatoire condities (57).
4. Werking ADSC's op de wondheling reactie in vivo.
De paracriene effecten van ADSC’s zijn besproken maar deze resultaten zijn vooral gegenereerd uit in vitro onderzoek. De eigenschap van ADSC’s om groeifactoren uit te scheiden heeft echter ook effect op de omliggende weefsels. Hieronder worden een aantal organen besproken waar het effect van ADSC’s in wondheling zichtbaar wordt in een in vivo model.
4.1 Hart
Het hart in ons lichaam zorgt voor de doorstroom van het bloed en daarmee ook voor de zuurstofvoorziening in de weefsels. Een veel voorkomende aandoening is een myocard infarct (MI). Dit infarct is het afsterven van een deel van de hartspier, meestal als gevolg van het dichtslibben van een kransslagader. Na MI ontstaan er in hartweefsel chronisch littekenweefsel.
Fysiologische processen proberen de schade te helen maar ondanks dat het een positieve
uitwerking heeft in het begin, komt er geen nieuwe cel populatie in het littekenweefsel. Dit zorgt ervoor dat het weefsel minder rekbaar wordt wat een patiënt richting hartfalen duwt. (58)
Er kunnen spontaan functionele cardiomyocyten in vitro kunnen ontstaan, vanuit de cellen in de stromale vasculaire fractie van muis vetweefsel. Deze adipose derived cardiomyogene cellen (AD-CMG) kunnen overleven en differentiëren in een acuut myocard infarct model. Ze promoten neo-vascularisatie van het ischemische hart, voorkomen remodelling en verlies van hartfunctie (59). Mazo et al hebben onderzocht wat het effect is van transplanteren van ADSC’s en AD-CMG in een model van chronisch myocard infarct. Hiervoor gebruikte ze drie groepen die verschillende cellen ingespoten kregen: ADSC’s, AD-CMG’s of beenmerg mononucleaire cellen. Uit dit onderzoek bleek dat alleen het inspuiten van ongedifferentieerde ADSC’s een effect had op de overleving van het weefsel en het verbeteren van de hartfunctie. Ook op het gebied van neovascularisatie en fibrose toonden de ADSC’s de beste resultaten. De andere groepen hadden ook een significant beter effect t.o.v. de controle groep voor neovascularisatie en fibrose (2). Het onderzoek van Mazo et al wijst uit dat ADSC’s alleen betere effecten beogen in een chronisch model van hart infarct dan de AD-CMG’s van Leobon et al (59).
Miyahara et al hebben celsheets gemaakt waarop ze ADSC’s lieten groeien en deze sheets ingebracht 4 weken na een myocard infarct. Ongeveer 1 miljoen ADSC’s werden hierbij in het infarct gebied ingebracht. De behandeling had als resultaat dat er een significante verbetering was in hartfunctie met ADSC’s ten opzichte van menselijke huid fibroblasten en dat de expressie van VEGF en HGF sterk verhoogt was in de ADSC’s. De meerderheid in de graft was negatief voor collageen I en α –SMA. Ze benoemen in hun artikel dat er in de ADSC sheet veel bloedvat vorming was ontstaan in 4 weken. Dit hebben ze echter niet gemeten en verder is er ook geen onderzoek gedaan naar het aantal myofibroblasten in het beschadigde hartweefsel of naar de collageen depositie in het beschadigde hart weefsel (5).
4.2 Huid
Er is veel bewijs dat ADSC’s effect hebben op wonden in de huid. Kim et al laten zien dat het ADSC-CM verschillende functies heeft in het wondheling proces. Zo verhoogt ADSC-CM type I collageen secretie door menselijke huid fibroblasten en stimuleert het de migratie en proliferatie van menselijke huid fibroblasten. Dit zorgde ervoor dat de re-epitalisatie van huidwonden significant versneld werd. Muizen in de ADSC behandelde groep hadden een significant snellere wondheling ten opzichte van de controle, zonder abnormale heling processen zoals
hypertrofische granulatie (43). Er is hier echter alleen gekeken naar de uitwerkingen van ADSC’s op de wondheling en niet naar de cytokines die daar een rol in spelen.
Door de ontsteking en oxidatieve stress dichtbij de wond ontstaat een milieu met een tekort aan zuurstof. Het is gedemonstreerd dat ADSC’s in andere hoeveelheden cytokines tot expressie brengen onder hypoxia omstandigheden (28). Er is in een muis model onderzocht of het CM van ADSC’s gekweekt onder hypoxia omstandigheden andere effecten hebben dan het CM van ADSC’s gekweekt onder normale omstandigheden. Het CM van de hypoxia ADSC’s reduceerde significant het wond oppervlak ten opzichte van CM van normale ADSC’s op dag 4. Op dag 7 was dit niet meer significant verschillend. Hypoxia verhoogde de eiwit synthese van bFGF en VEGF. Het inhiberen van deze groeifactoren met antilichamen had een significant negatief effect op de wondheling van de muizen op dag 4, wat op dag 7 al niet significant meer verschilde (60).
Nie et demonstreerde dat ADSC’s VEGF, HGF en FGF2 uitscheiden in vivo (45). Het is echter lastig om in een in vivo model de paracriene effecten van ADSC’s te scheiden van de effecten van cel-cel contact. Zo demonstreerde Yuan et al in vitro dat ratten ADSC’s via direct contact de migratie van huid keratinocyten stimuleren, wat als gevolg een versnelde re-epitalisatie heeft (6).
Nambu et al deed onderzoek naar volle doorsnee huid wonden op de rug van db/db muizen. Hij plaatste op deze wonden een matrix die ADSC’s bevatte. Na 1 en 2 weken werden er
histologische secties gemaakt die demonstreerde dat in de ADSC groep er een significante vordering in de granulatie weefsel vorming (het herstellende weefsel), capillair vorming en epitalisatie was opgetreden (61). Lee et al deden een vergelijkbaar onderzoek in normale muizen maar dan met drie verschillende groepen. Er werden wonden gemaakt op de rug van muizen waar vervolgens een collageen gel op kwam, een collageen gel met ADSC’s of met HDF’s. De uitkomsten lieten zien dat de muizen met HDF’s de snelste re-epitalisatie lieten zien, significant sneller dan de muizen behandeld met ADSC’s. De ADSC’s hadden echter wel een significant verschil met de controle groep (62). Dit zou kunnen betekenen dat de ADSC’s in normale muizen minder positieve effecten hebben dan in db/db muizen. Het milieu waarin de ADSC’s terecht komen lijkt dus van belang op de wondheling reactie.
4.3 Long
De longen zorgen voor de zuurstof opname in het bloed. Voor het in- en uitademen hebben de longen veel rekbaarheid nodig. De zuurstof/koolstofdioxide uitwisseling vindt plaats over een dun membraan in de longblaasjes. In een longfibrose aandoening, ontstaat er veel litteken weefsel in de longen. Dit zorgt voor verminderde rekbaarheid in de long en er treedt verdikking op in de wand van de longblaasjes, met als gevolg een verminderde mogelijkheid tot
zuurstofuitwisseling. Er zijn op dit gebied minder studies gedaan met ADSC’s maar wel met MSC’s. Deze resultaten worden hier besproken.
Ortiz et al laten zien dat ontsteking en fibrose, geïnduceerd door bleomycine, in muizen longen door MSC’s wordt onderdrukt. Door het transcriptoom van de MSC’s te onderzoeken werd IL-1 receptor aangewezen als mogelijke mediator van dit effect. Hierdoor beschermen MSC’s long weefsel tegen bleomycine geïnduceerde schade door het blokkeren van matrix metalloproteinase activatie en het blokkeren van TNF-α en IL-1, twee fundamentele pro-inflammatoire cytokines in de long (3). In hun vervolg studie laten ze zien dat er een subpopulatie MSC’s is die grote
hoeveelheden IL1RN uitscheiden. IL1RN is een antagonist van de IL-1 functie en blokkeert de TNF-α productie van geactiveerde macrofagen in vitro. Uit de studie bleek ook dat het toevoegen van MSC’s wel effectiever was dan alleen het recombinant IL1RN in het verminderen van het migreren van immuun cellen en cytokine expressie niveaus in de long als reactie op bleomycine
(63). Dit geeft aan dat ook andere factoren een rol spelen naast de IL1RN.
Schweitzer et al onderzocht de therapeutische effecten van intraveneus ingespoten ADSC’s in een model van ontsteking en schade geïnduceerd door sigaretten rook. De systemische aflevering van ADSC’s resulteerde in een afname van immuuncel recruitment, apoptotische activiteit en verbetering van de longfunctie als reactie op sigaretten rook (7).
14 dagen na inductie van longfibrose via een bleomycine model zorgden ingespoten BM-MSC’s voor afname van IL-2, IL-1, IFN-γ en IL-4. G-CSF en GM-CSF waren significant gestegen 14 dagen na het inspuiten van de BM-MSC’s (64), deze factoren staan stimuleren de mobilisatie van endogene stamcellen (65). De studie van Lee et al laat zien dat de reactie op bleomycine
veranderd door het inspuiten van BM-MSC’s.
Bleomycine zorgt ervoor dat de vasculaire doorlaatbaarheid van de longen omhoog gaat en er veel immuuncellen richting de longen komen. Inspuiten van BM-MSC’s had als gevolg dat de doorlaatbaarheid van de longen minder werd en de rekrutering van neutrofielen, lymfocyten en macrofagen afnam. De secretie van de cytokines TGF-β, IL-1B, VEGF, IL-6 en TNF-α in muizen met BM-MSC’s namen af ten opzichte van muizen met alleen een bleomycine behandeling (66). Het zou kunnen zijn dat BM-MSC’s ervoor zorgen dat de vasculaire doorlaatbaarheid minder wordt o.a. door het verminderen van VEGF. Hierdoor wordt de immuunreactie geremd doordat immuuncellen vanuit het bloed moeilijk kunnen migreren naar het longweefsel.
In longfibrose geïnduceerd door bleomycine, demonstreerde Hashimoto et al dat cellen uit het beenmerg gerekruteerd werden door beschadigde weefsels en differentieerden tot fibroblasten.
Deze cellen zaten met name in de gebieden die actief bezig waren met het vormen van fibrotisch weefsel. Ze waren niet gevoelig voor TGF-β geïnduceerde differentiatie tot myofibroblasten maar produceerden wel collageen I (67). Wat voor cellen dit precies waren is niet duidelijk. Ze hebben wel uitgesloten dat het puur macrofagen waren. Maar het zou kunnen zijn dat dit MSC’s zijn, omdat ze qua fenotype erg overeenkomen met fibroblasten. Dit is echter speculatief.
Popova et al hebben onderzoek gedaan naar long-MSC’s die differentiëren naar myofibroblasten.
Inactieve MSC’s die niet gestimuleerd werden brachten mRNA’s tot expressie die coderen voor contractiele eiwitten, extracellulaire matrix en eiwitten die aan actine binden net als
myofibroblasten. Er was echter weinig translatie in eiwit. TGF-βhad een hoge waarde in het MSC-CMen het behandelen van MSC’s met TGF-β had een stimulerend effect op de mRNA expressie van genen die coderen voor contractiele eiwitten en extracellulaire matrix. Het blokken van de TGF-β receptor had het tegenovergestelde effect (68). Dit verondersteld dat inactieve MSC’s richting fibroblasten differentiëren vooral in genotype.
Er zijn veel verschillende studies gedaan met hier en daar ook erg verschillende uitkomsten. Wat opvalt is dat er weinig onderzoek is gedaan naar de in vivo paracriene werking van ADSC’s.
Veel artikelen spreken over verbetering van de wondgenezing of verbetering van de functie van een orgaan. Maar hoe de ADSC’s daar effect op hebben met hun groeifactoren is dan niet gemeten. Ook de concentratie van groeifactoren die al in het beschadigde weefsel aanwezig zijn zouden onderzocht moeten worden. Omdat duidelijk is dat groeifactoren ook effecten uitoefenen op elkaar, deze effecten zouden positief of negatief kunnen bijdragen. Zo zouden ook de
groeifactoren van de ADSC’s invloed uit kunnen oefenen op de groeifactoren die het beschadigde weefsel zelf al produceert.
Vooral in het hart en in de huid trad er veel angiogenese op. In de onderzoeken in de long kwam dat niet naar voren. Ook hadden de onderzoeken in de long de meest controversiële resultaten.
Het lijkt erop dat de ADSC’s in de longen een andere werking hebben dan in het hart en de huid.
Er is echter meer onderzoek nodig om hier een goed beeld van te kunnen maken.
5. Discussie/conclusie
Er is in deze scriptie besproken hoe ADSC’s via een paracriene werking effect hebben op
wondheling. Na schade vindt er als derde fase een wondheling reactie plaats, hierin speelt fibrose vorming een rol. Deze fibrose vorming wordt aangestuurd door verschillende factoren zoals genen, cytokines en immuuncellen. Fibrose is een complex proces en er is meer onderzoek nodig om dit te verhelderen. De ADSC’s scheiden in vitro veel verschillende cytokines uit waarvan sommige in een hogere mate dan andere. Vooral HGF, TGF-β en VEGF zijn aangewezen als belangrijke mediatoren in de werking van ADSC’s. Werking van ADSC’s in vivo laat zien dat er vooral positieve effecten gemeten zijn met ADSC’s met name in huid en hart. De paracriene werking van ADSC’s draagt daar in vivo bij aan angiogenese en het versnellen van de wondsluiting. De longen hadden echter meer controversiële resultaten.
Er is meer onderzoek nodig om de paracriene werking van ADSC’s te begrijpen. Verscheidene in vitro en in vivo studies spreken over het positieve effect van ADSC’s op fibrose vorming. Het opvallende is alleen dat ADSC’s zelf ook mediatoren uitscheiden die kunnen bijdrage aan fibrose zoals TGF-β en collageen I. Waarom de ADSC’s niet bijdragen aan fibrose vorming is nog niet duidelijk. Het zou kunnen zijn dat het tijdstip waarop de ADSC’s worden ingespoten hierin een rol speelt.
Ook is niet duidelijk in welke mate ADSC’s de omgeving beïnvloeden en in welke mate de omgeving de ADSC’s beïnvloeden. Zou het zo kunnen zijn dat tot een bepaalde mate van schade de ADSC’s nog een positief effect kunnen hebben? Dat als de ADSC’s te laat ingespoten worden dat het dan juist bijdraagt aan fibrose? Een aantal artikelen geven aan dat de ADSC’s een
suppressieve werking hebben op de immuunreactie na schade. Dit effect zouden de ADSC’s het beste kunnen behalen in de eerste week van de reactie op schade. Anders is de toon voor de aansturing van fibrose al gezet en hebben de ADSC’s via immunosuppressieve werking misschien minder effect op fibrose. In de meeste in vivo experimenten worden de ADSC’s binnen 24 uur toegediend. Binnen dit tijdsbestek kunnen de ADSC’s met hun groeifactoren de immuunreactie een andere richting op sturen.
Veel artikelen schrijven het succes van de ADSC’s vooral toe aan het effect dat ze op angiogenese hebben. Een beschadigd weefsel heeft een milieu waarin vaak hypoxia optreed.
Deze hypoxia zorgt voor celdood en daarmee voor functieverlies. De angiogene werking van ADSC’s zouden er voor kunnen zorgen, als ze op tijd worden ingespoten, dat er minder weefsel dood gaat. Dit zou weer als effect hebben dat er minder fibrose hoeft op te treden, door de mindere mate van beschadiging. Daarnaast is bewezen dat HGF een factor is die in hoge mate uitgescheiden wordt door ADSC’s en een remmend effect heeft op TGF-β.
Een ander knelpunt is dat we niet precies weten in welke mate ADSC’s bijdragen aan de
gezondheid van een dier. Er zijn positieve effecten bewezen van ADSC’s in vivo, maar in welke mate positief? Sommige studies beschreven dat er een aantal proefdieren uit de groep die niet met ADSC’s/MSC’s behandeld werden dood gegaan waren aan hun complicaties. Dit gebeurde in de ADSC groep niet. Ook zijn er verbeterde effecten te zien van fibrose vorming en orgaan functie, maar in welke mate verhoud dat zich tot de controle groep? En hoe lang kunnen de dieren verder leven na de therapie met ADSC’s? Ook is het misschien aantrekkelijker voor tijdschriften om ‘succes stories’ te publiceren waardoor mislukte onderzoeken niet gepubliceerd worden en die relevante kennis niet kan bijdragen aan de vorming van een beeld rond ADSC’s.
Want ADSC’s zouden ook in bot kunnen differentiëren onder bepaalde omstandigheden. Het zou niet een gewenst therapeutisch effect zijn als een diepe huidwond mooi geheeld is en er daarna
bot begint te groeien op plekken waar dat niet hoort. Daarom is er meer onderzoek nodig over het lange termijn effect van ADSC’s op de wondheling.
Over het algemeen zijn er positieve resultaten te vinden over ADSC’s in de literatuur. De
paracriene werking van ADSC’s worden daarin vooral toegeschreven aan het stimulerende effect op angiogenese en de immuunsupressieve werking van ADSC’s. Er is echter meer onderzoek nodig om dit te verifiëren, onderzoek waarin niet alleen de effecten worden beschreven maar ook gekeken wordt naar het effect van echt de ADSC groeifactoren op het weefsel. Ook is er meer onderzoek nodig naar het lange termijn effect van ADSC therapie op fibrose vorming.
Literatuurlijst
1. Wynn TA.Cellular and molecular mechanism of fibrosis. Journal of Pathology 2008;
214: 199-210.
2. Mazo M, Planat-Bénard V, Abizanda G, Pelacho B, Léobon B, Gavira JJ, Peñuelas I, Cemborain A, Pénicaud L, Laharrague P, Joffre C, Boisson M, Ecay M, Collantes M, Barba J, Casteilla L, Prósper F. Transplantation of adipose derived stromal cells is associated with functional improvement in a rat model of chronic myocardial infarction.
Eur J Heart Fail. 2008;10(5):454-62.
3. Ortiz LA, Gambelli F, McBride C, Gaupp D, Baddoo M, Kaminski N, Phinney DG.
Mesenchymal stem cell engraftment in lung is enhanced in response to bleomycin exposure and ameliorates its fibrotic effects. Proc Natl Acad Sci U S A.
2003;100(14):8407-11.
4. Cherubino M, Rubin JP, Miljkovic N, Kelmendi-Doko A, Marra KG.Adipose-derived stem cells for wound healing applications. Ann Plast Surg. 2011;66(2):210-5.
5. Miyahara, Y., Nagaya, N., Kataoka, M., Yanagawa, B., Tanaka, K., Hao, H., et al.
Monolayered mesenchymal stem cells repair scarred myocardium after myocardial infarction. Nature Medicine. 2006;12(4):459–65.
6. Kim WS, Park BS, Sung JH. The wound-healing and antioxidant effects of adipose- derived stem cells. Expert Opin Biol Ther. 2009;9(7):879-87.
7. Schweitzer KS, Johnstone BH, Garrison J, Rush NI, Cooper S, Traktuev DO, Feng D, Adamowicz JJ, Van Demark M, Fisher AJ, Kamocki K, Brown MB, Presson RG Jr, Broxmeyer HE, March KL, Petrache I. Adipose stem cell treatment in mice attenuates lung and systemic injury induced by cigarette smoking. Am J Respir Crit Care Med.
2011;183(2):215-25.
8. DeLany JP, Floyd ZE, Zvonic S, Smith A, Gravois A, Reiners E, et al. Proteomic analysis of primary cultures of human adipose-derived stem cells: modulation by Adipogenesis. Mol Cell Proteomics. 2005;4:731-40.
9. Till J, McCulloch E. A direct measurement of the radiation sensitivity of normal mouse bone marrow cells. Radiat Res. 1961;14:1419-30
10. Pittenger MF, Mackay AM, Beck SC. Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science 1999;284:143-7.
11. Hocking AM, Gibran NS. Mesenchymal stem cells: paracrine signaling and
differentiation during cutaneous wound repair. Exp Cell Res. 2010;316(14):2213-9.
12. Sasaki M, Abe R, Fujita Y. Mesenchymal stem cells are recruited into wounded skin and contribute to wound repair by transdifferentiation into multiple skin cell type. J Immunol 2008;180:2581-87.
13. Sanchez-Ramos J, Song S, Cardozo-Pelaez F. Adult bone marrow stromal cells differentiate into neural cells in vitro. Exp Neurol. 2000;164:247-56.
14. Jiang Y, Jahagirdar BN, Reinhardt RL. Pluripotency of mesenchymal stem cells derived from adult marrow. Nature. 2002;418:41-49.
15. P. A. Zuk, M. Zhu, H. Mizuno, J Huang, J. W Futrell, A J. Katz, P Benhaim, H. P Lorenz and M H. Hedrick. Multilineage Cells from Human Adipose Tissue: Implications for Cell-Based Therapies. Tissue Engineering. 2001;7(2): 211-28
16. P.A. Zuk. Stemcell research has only just begun. Science Vol. 2001;293:211-12
17. Zuk PA, Zhu M, Mizuno H, et al. Multilineage cells from human adipose tissue:
implications for cell-based therapies. Tissue Eng. 2001;7:211–22.
18. Zuk PA, Zhu M, Ashjian P, et al. Human adipose tissue is a source of multipotent stem cells. Mol Biol Cell. 2002;13:4279–95
19. Maddox JR, Liao X, Li F, Niyibizi C. Effects of Culturing on the Stability of the Putative Murine Adipose Derived Stem Cells Markers. Open Stem Cell J. 2009;1:54-61
20. Alt E, Yan Y, Gehmert S, Song YH, Altman A, Gehmert S, Vykoukal D, Bai X.
Fibroblasts share mesenchymal phenotypes with stem cells, but lack their differentiation and colony-forming potential. Biol Cell. 2011;103(4):197-208.
21. Blasi A, Martino C, Balducci L, Saldarelli M, Soleti A, Navone SE, Canzi L, Cristini S, Invernici G, Parati EA, Alessandri G. Dermal fibroblasts display similar phenotypic and differentiation capacity to fat-derived mesenchymal stem cells, but differ in anti-
inflammatory and angiogenic potential. Vasc Cell. 2011;3(1):5.
22. http://www.biomedisch.nl/tekst/embryowet.php
23. Haynesworth SE, Baber MA, Caplan AI. Cell surface antigens on human marrow- derived mesenchymal cells are detected by monoclonal antibodies. Bone. 1992;13(1):
69-80.
24. Kim CG, Lee JJ, Jung DY, Jeon J, Heo HS, Kang HC, et al. Profiling of differentially expressed genes in human stem cells by cDNA microarray. Mol Cells. 2006;21(3):343- 55.
25. Zuk PA, Zhu M, Ashjian P, De Ugarte DA, Huang JI, Mizuno H,et al. Human adipose tissue is a source of multipotent stem cells. Mol Biol Cell. 2002;13(12):4279-95.
26. Kratchmarova I, Kalume DE, Blagoev B, Scherer PE, Podtelejnikov AV, Molina H, et al. A proteomic approach for identification of secreted proteins during the differentiation of 3T3-L1 preadipocytes to adipocytes. Mol Cell Proteomics. 2002;1:213-22
27. Kinnaird T, Stabile E, Burnett MS, Lee CW, Barr S, Fuchs S, et al. Marrow-derived stromal cells express genes encoding a broad spectrum of arteriogenic cytokines and promote in vitro and in vivo arteriogenesis through paracrine mechanisms. Circ Res.
2004;94(5):678-85.
28. Rehman J, Traktuev D, Li J, Merfeld-Clauss S, Temm-Grove CJ, Bovenkerk JE, et al.
Secretion of angiogenic and antiapoptotic factors by human adipose stromal cells.
Circulation. 2004;109(10):1292-8.
29. Kilroy GE, Foster SJ, Wu X, Ruiz J, Sherwood S, Heifetz A, Ludlow JW, Stricker DM, Potiny S, Green P, Halvorsen YD, Cheatham B, Storms RW, Gimble JM. Cytokine Profile of Human Adipose-Derived Stem Cells: Expression of Angiogenic,
Hematopoietic, and Pro-Inflammatory Factors. J. Cell. Physiol. 2007;212:702–9.
30. Nakanishi C, Nagaya N, Ohnishi S, Yamahara K, Takabatake S, Konno T, Hayashi K, Kawashiri MA, Tsubokawa T, Yamagishi M. Gene and Protein Expression Analysis of Mesenchymal Stem Cells Derived From Rat Adipose Tissue and Bone Marrow. Circ J.
2011 Jul 12. [Epub ahead of print]
31. Roche S, Delorme B, Oostendorp RA, Barbet R, Caton D, Noel D, Boumediene K, Papadaki HA, Cousin B, Crozet C, Milhavet O, Casteilla L, Hatzfeld J, Jorgensen C, Charbord P, Lehmann S. Comparative proteomic analysis of human mesenchymal and embryonic stem cells: towards the definition of a mesenchymal stem cell proteomic signature. Proteomics. 2009;9(2):223-32.
32. Thurman JM. Triggers of inflammation after renal ischemia/reperfusion. Clin Immunol.
2007;123(1):7-13.
33. M. Takada, K.C. Nadeau, G.D. Shaw, K.A. Marquette, N.L. Tilney, The cytokine-
adhesion molecule cascade in ischemia/reperfusion injury of the rat kidney. Inhibition by a soluble P-selectin ligand. J. Clin. Invest. 1997;99:2682–90.
34. K.K. Donnahoo, X. Meng, A. Ayala, M.P. Cain, A.H. Harken, D.R. Meldrum, Early kidney TNF-alpha expression mediates neutrophil infiltration and injury after renal ischemia-reperfusion. Am. J. Physiol.1999;277:922–9.
35. G. C. Gurtner, S. Werner, Y. Barrandon, M. T. Longake. Wound repair and regeneration.
Nature. 2008;453:314-21.
36. Pardo A, Selman M. Matrix metalloproteases in aberrant fibrotic tissue remodeling. Proc Am Thorac Soc. 2006;3(4):383-8.
37. GS Gurtner, S Werner, Y Barradon, MT Longaker. Wound repair and regeneration.
Nature. 2008;453:314-21.
38. Homer, R. J., Elias, J. A., Lee, C. G. & Herzog, E. L. Modern concepts on the role of inlfammation in pulmonary fibrosis. Arch. Pathol. Lab. Med. 2011;135(6):780-8.
39. Wang JF, Jiao H, Stewart TL, Shankowsky HA, Scott PG, Tredget EE. Fibrocytes from burn patients regulate the activities of fibroblasts. Wound Repair Regen. 2007;15:113- 21.
40. Wynn TA. IL-13 effector functions. Annu Rev Immunol. 2003;21:425–56.
41. Pang M, Zhuang S. Histone deacetylase: a potential therapeutic target for fibrotic disorders. J Pharmacol Exp Ther. 2010;335(2):266-72.
42. Dees C, Tomcik M, Zerr P, Akhmetshina A, Horn A, Palumbo K, Beyer C, Zwerina J, Distler O, Schett G, Distler JH. Notch signalling regulates fibroblast activation and collagen release in systemic sclerosis. Ann Rheum Dis. 2011;70(7):1304-10.
43. W.S. Kim, B.S. Park, J.H. Sung, J.M. Yang, S.B. Park, S.J. Kwak, J.S. Park, Wound healing effect of adipose-derived stemcells: A critical role of secretory factors on human dermal fibroblasts. Journal of Dermatological Science. 2007; 48:15-24.
44. Xu W, Hu R, Fan E, Han D. Adipose-derived mesenchymal stem cells in collagen- hyaluronic acid gel composite scaffolds for vocal fold regeneration. Ann Otol Rhinol Laryngol. 2011;120(2):123-30.
45. Nie C, Yang D, Xu J, Si Z, Jin X, Zhang J. Locally administered adipose-derived stem cells accelerate wound healing through differentiation and vasculogenesis. Cell
Transplant. 2011;20(2):205-16.
46. Uemura R, Xu M, Ahmad N, Ashraf M. Bone marrow stem cells prevent left ventricular remodeling of ischemic heart through paracrine signaling. Circ Res. 2006;98(11):1414- 21
47. Patel KM, Crisostomo P, Lahm T, et al. Mesenchymal stem cells attenuate hypoxic pulmonary vasoconstriction by a paracrine mechanism. J Surg Res. 2007;143(2):281-5 48. WS Kim, BSPark, JH Sung. The wound-healing and antioxidant effects of adipose-
derived stem cells, Expert Opin. Biol. Ther. 2009;9(7):879-87
49. W.S .Kim, B.S. Park, H.K. Ki, J.S. Park, K.J. Kim, J.S. Choi. S.J. Chung, D.D. Kim, J.H.
Sung. Evidence supporting antioxidant action of adipose-derived stem cells: Protection of human dermal fibroblasts from oxidative stress. Journal of Dermatological Science.
2008;49:133-42
50. Song SY, Chung HM, Sung JH. The pivotal role of VEGF in adipose-derived-stem-cell- mediated regeneration. Expert Opin Biol Ther. 2010;10(11):1529-37..
51. Van Belle E, Witzenbichler B, Chen D, Silver M, Chang L, Schwall R, Isner JM.
Potentiated angiogenic effect of scatter factor/hepatocyte growth factor via induction of vascular endothelial growth factor: the case for paracrine amplification of angiogenesis.
Circulation. 1998;97(4):381-90.
52. Nakamura, T., Matsumoto, K., Mizuno, S., Sawa, Y., Matsuda, H., Nakamura, T.
Hepatocyte growth factor prevents tissue fibrosis, remodeling, and dysfunction in cardiomyopathic hamster hearts. American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology, 2005;288:2131–39.
53. Kolb M, Margetts PJ, Anthony DC, Pitossi F, Gauldie J. Transient expression of IL-1β induces acute lung injury and chronic repair leading to pulmonary fibrosis. J Clin Invest.
2001;107:1529-36.
54. P. Bonniaud, PJ. Margetts, K. Ask, K. Flanders, J. Gauldie, M. Kolb. TGF-B and Smad3 Signaling Link Inflammation to Chronic Fibrogenesis.J. Immunol. 2005;175:5390-95.
55. Lee MJ, Kim J, Kim MY, Bae YS, Ryu SH, Lee TG, Kim JH. Proteomic analysis of tumor necrosis factor-alpha-induced secretome of human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells. J Proteome Res. 2010;9(4):1754-62.
56. SC Heo, ES Jeon, IH Lee, HS Kim, MB Kim,JH Kim. Tumor Necrosis Factor-α- Activated Human Adipose Tissue–Derived Mesenchymal Stem Cells Accelerate Cutaneous Wound Healing through Paracrine Mechanisms. Journal of Investigative Dermatology. 2011;131:1559–67.
57. Crop MJ, Baan CC, Korevaar SS, Ijzermans JN, Pescatori M, Stubbs AP, van Ijcken WF, Dahlke MH, Eggenhofer E, Weimar W, Hoogduijn MJ. Inflammatory conditions affect gene expression and function of human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells.
Clin Exp Immunol. 2010;162(3):474-86.
58. M. Mazo, J.J. Gavira, B. Pelacho, F. Prosper Adipose-derived Stem Cells for Myocardial Infarction. J. of Cardiovasc. Trans. Res. 2011;4:145–53.
59. Leobon, B., Roncalli, J., Joffre, C., Mazo, M., Boisson, M., Barreau, C., et al. Adipose- derived cardiomyogenic cells:in vitro expansion and functional improvement in a mouse model of myocardial infarction. Cardiovascular Research. 2009;83(4):757–67.
60. Lee EY, Xia Y, Kim WS, Kim TH, Kim KJ, Park BS, Sung JH. Hypoxia-enhanced wound-healing function of adipose-derived stem cells: increase in stem cell proliferation and up-regulation of VEGF and bFGF. Wound Reapir Regen. 2009;17(4):540-7
61. Nambu M, Kishimoto S, Nakamura S, et al. Accelerated wound healing in healing- impaired db/db mice by autologous adipose tissue-derived stromal cells combined with atelocollagen matrix. Ann Plast Surg. 2009;62:317-21.
62. Lee SH. Lee Jh, Cho KH. Effects of human adipose derived-stem cells on cutaneous wound healing in nude mice. Ann Dermatol. 2011;23(2):150-5.
63. LA. Ortiz, M DuTreil, C Fattman, AC. Pandey, G Torres, K Go, DG. Phinney.
Interleukin 1 receptor antagonist mediates the antiinflammatory and antifibrotic effect of mesenchymal stem cells during lung injury. Proc Natl Acad Sci U S A. 2007;104(26):
11002–7.
64. Lee, AS Jang, YE Kim, JY Cha, TH Kim, S Jung, SK Park, YK Lee, JH Won, YH Kim, CS Park. Modulation of cytokine and nitric oxide by mesenchymal stem cell transfer in lung injury/fibrosis. Respiratory Research. 2010:11:16.
65. Strieter RM, Keeley EC, Burdick MD, Mehrad B. The role of circulating mesenchymal progenitor cells, fibrocytes, in promoting pulmonary fibrosis. Trans Am Clin Climatol Assoc 2009;120:49–59.
66. M Rojas, J Xu, CR. Woods, AL. Mora, W Spears, J Roman, KL. Brigham. Bone Marrow–Derived Mesenchymal Stem Cells in Repair of the Injured Lung Am J Respir Cell Mol Biol 2005;33:145–52.
67. N Hashimoto, H Jin, T Liu, SW. Chensue, SH. Phan. Bone marrow–derived progenitor cells in pulmonary fibrosis. J Clin Invest. 2004;113(2):243–52.
68. Popova AP, Bozyk PD, Goldsmith AM, Linn MJ, Lei J, Bentley JK, Hershenson MB.
Autocrine production of TGF-beta1 promotes myofibroblastic differentiation of neonatal lung mesenchymal stem cells. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2010;298(6):735- 43.
69.Barrientos S, Stojadinovic O, Golinko MS, Brem H, Tomic-Canic M. Growth factors and cytokines in wound healing. Wound Repair Regen. 2008;16(5):585-601.
Figuren
Figuur 1: Schematische representatie van de wondheling fases. Adipose-derived stem cells for wound healing applications. Cherubino et al. Annals of plastic surgery 2011;66(2):210-5 Figuur 2: Paracriene effecten van MSC’s in kweek. Mechanisms involved in the therapeutic properties of mesenchymal stem cells. L. da Silva Meirelles et al. Cytokine & growth factor reviews. 2009;20:419-27
