cellule staminali · medicina rigenerativa · Juli 05, 2023

Mesenchymale Stammzellen: Wundheilung

di Alberto Regis

cellule staminali mesenchimali GUARIGIONE FERITE

Wie mesenchymale Stammzellen die Wundheilung fördern können

Entdecken Sie, wie mesenchymale Stammzellen die Geweberegeneration fördern und den Heilungsprozess in Wunden beschleunigen können.

Was sind mesenchymale Stammzellen?

Der mesenchymale Stammzellen (MSCs) sind eine Art adulter Stammzellen, die in einigen Geweben des Körpers vorkommen.

Sie werden „mesenchymal“ genannt, weil sie in der Lage sind, sich in Zellen zu differenzieren, aus denen sie bestehen mesenchymales Gewebe, also das, was Bindegewebe umfasst wie Knochen, Muskeln, Sehnen, Knorpel und Fettgewebe.

Mit dem Ende mesenchima ist definiert als die Bindegewebe embryonal die durch die Ablösung von Zellen aus dem entsteht Embryonalschicht Mittel (Mesoderm).

Aus welchen Quellen stammen mesenchymale Stammzellen?

MSCs können aus verschiedenen Geweben des menschlichen und tierischen Körpers isoliert werden: Fettgewebe könnte eine vielversprechende Quelle sein, da sie im gesamten Körper vorhanden sind.

Allerdings sind MSCs fötalen Ursprungs, etwa aus der Nabelschnur und der Plazenta, eine ausgezeichnete Quelle für die Sammlung zu therapeutischen Zwecken, da sie auch nach der Geburt entsorgt werden. Ebenso wie Menstruationsblut und Endometriumstammzellen

Allerdings setzen ethische und gesetzgeberische Überlegungen der Verwendung menschlicher Stammzellen große und unüberwindbare Grenzen und erfordern daher die Verwendung tierischer Stammzellen mit sehr hoher biologischer Verträglichkeit.

Mesenchymale Stammzellen und Wundheilung

Die Wundheilung ist ein komplexer Prozess, an dem eine Reihe biologischer Mechanismen beteiligt sind, um die Integrität geschädigten Gewebes wiederherzustellen.

In den letzten Jahren haben mesenchymale Stammzellen als potenzielle Therapeutika zur Beschleunigung und Verbesserung des Wundheilungsprozesses Aufmerksamkeit erregt.

MSCs sind pluripotente Zellen, die sich in verschiedene Zelltypen differenzieren können, einschließlich solcher, aus denen Bindegewebe wie Haut, Muskeln und Knochen bestehen, und die potenziell entscheidende Auswirkungen auf die klinische Praxis haben.

Klinische Anwendungen: die Untersuchung des Differenzierungswegs und der Immunmodulation

Sobald eine MSM-Quelle identifiziert wurde, besteht die Herausforderung darin, herauszufinden, wie sie in klinischen Anwendungen verwendet werden kann.

Faktoren, die die Differenzierung in spezialisierte Zellen beeinflussen, sind von besonderer Bedeutung, um sicherzustellen, dass die Quelle für die therapeutische Verwendung sicher ist.

Die Immunmodulation ist ein weiteres wichtiges Thema bei der Verwendung von CSM.

Da der zugrunde liegende Mechanismus noch nicht klar ist, lohnt es sich, die Rollen der Moleküle bei der Immunantwort zu spezifizieren, um zu wissen, ob sie darüber entscheiden können, wie erfolgreich oder erfolglos ein Transplantat ist. (1)

Welche Rolle spielen MSCs bei der Wundheilung?

Eine der wichtigsten Möglichkeiten, wie MSCs die Wundheilung fördern, ist die Sekretion von Wachstumsfaktoren und Zytokinen.

Diese Moleküle können die Entzündungsreaktion modulieren und die Zellproliferation und -differenzierung fördern, wodurch die Bildung neuen Gewebes und die Regeneration von Blutgefäßen erleichtert werden.

Darüber hinaus können MSCs auch die Migration und Proliferation von Endothelzellen stimulieren, die für die Bildung neuer Blutgefäße und die Vaskularisierung von geschädigtem Gewebe unerlässlich sind.

Sie sind auch in der Lage, die Umgebung zu verändern, indem sie die Rekrutierung anderer Zellen fördern, die am Wundheilungsprozess beteiligt sind. Sie können beispielsweise Zellen des Immunsystems wie Makrophagen anlocken, die eine entscheidende Rolle bei der Entfernung von Zelltrümmern und der Förderung der Heilung spielen.

MSCs können Epithelzellen und Fibroblasten beeinflussen, indem sie die Produktion extrazellulärer Matrix stimulieren und beschleunigen Bildung von Granulationsgewebe.

Verwendung mesenchymaler Stammzellen zur Hautreparatur

Der Ausdauerzellen Mesenchymale Zellen sind eine heterogene Population fibroblastenähnlicher Zellen, die an verschiedenen Stellen vorhanden sind, darunter Knochenmark, Fettgewebe, extrafetales Gewebe, Zahnfleisch und Dermis.

Derzeit heben mehrere Studien und klinische Studien den Einsatz von MSCs bei der Hautreparatur hervor und betonen, dass ihre Wirkung im Wesentlichen auf den zahlreichen Faktoren beruht, die sie freisetzen.

MSCs werden auch bei der Entwicklung von Hautersatzstoffen verwendet, um das richtige Wachstum und die Differenzierung der Epidermis zu fördern.

Welche Stadien der Wundheilung gibt es?

Die Phasen von Heilung Zu den Verletzungen zählen:

eine vaskuläre und entzündliche Phase, in der eine Gefäßreparatur, die Bildung von Fibringerinnseln und das Eindringen von Entzündungszellen in die Wunde beobachtet werden, wobei entzündungsfördernde Zytokine und Wachstumsfaktoren freigesetzt werden;
eine proliferative Phase, die durch die Bildung von Granulationsgewebe und Reepithelisierung gekennzeichnet ist;
eine Umbauphase, in der die extrazelluläre Matrix mit Wundkontraktion neu organisiert wird, gefolgt vom apoptotischen Tod von Entzündungs-, Gefäß- und Fibroblastenzellen. (3)

Tissue Engineering und regenerative Medizin mit mesenchymalen Stammzellen

Die Wundheilung der Haut ist ein komplexer Prozess, an dem viele Zelltypen und Prozesse beteiligt sind, wie z. B. die Proliferation von Epidermis-, Fibroblasten- und Endothelzellen, die Zellmigration, die extrazelluläre Matrixsynthese und die Wundkontraktion.

Tissue-Engineering-Ansätze, also die Kombination von Stammzellen mit einer biomaterialbasierten Matrix, haben im Laufe der Jahre für die Wundheilung der Haut immer mehr Beachtung gefunden.

Es gibt jedoch viele Hindernisse, insbesondere bei der Einführung geeigneter Signale, um die Hautregeneration anzuregen und gleichzeitig Narbenbildung zu vermeiden.

Mesenchymale Stammzellen gelten als attraktive Akteure bei der Verbesserung der Wundheilung und nehmen aktiv an verschiedenen Heilungsstadien teil. (4)

Um eine erfolgreiche Wundreparatur durch regeneratives Tissue Engineering unter Verwendung mesenchymaler Stammzellen zu erreichen, ist es wichtig, die Reaktion der Zellen in der Gerüstmatrix auf mechanische Belastungen zu verstehen.

Die Reaktion von Knochenmark-MSCs auf den Heilungsprozess

In einer Studie aus dem Jahr 2009 wurden aus Knochenmark gewonnene mesenchymale Stammzellen eine Woche lang auf einer Gerüstmatrix aus Kollagen-Glykosaminoglykan (GAG) Typ I unter zyklischen Dehnungsbedingungen kultiviert.

Für die Reparatur von Hautwunden wurde eine poröse Kollagen-GAG-Gerüstmatrix vorbereitet, die geernteten MSCs wurden auf das Gerüst ausgesät und unter drei Arten zyklischer Dehnungsbelastungsbedingungen kultiviert (0 %: Kontrolle, 5 % der Belastung, 15 % der Belastung).

Nach 7 Tagen Inkubation wurden die MSCs histologisch und immunhistochemisch hinsichtlich Proliferation und Differenzierung untersucht.

MSCs, die in der Gruppe mit hohem Stamm (15 % Stamm) kultiviert wurden, zeigten eine aktive Alpha-Glattmuskel-Expression und eine schlechte Differenzierung in Kollagen-positive Zellen vom Typ I, während eine erhöhte Differenzierung in Kollagen-positive Zellen vom Typ I und ein Mangel an Alpha-SMA-Expression auftraten in der unteren Belastungsgruppe dargestellt.

Diese Ergebnisse legen nahe, dass mechanischer Stress durch Bindungsinteraktionen zwischen Stammzellen und der Gerüstmatrix die Proliferation und Differenzierung von Stammzellen und damit den Wundheilungsprozess beeinflussen kann. (5)

Der Unterschied zwischen Amniongewebe, Knochenmark und Fettgewebe-MSCs auf dermalen Fibroblasten an Wunden

In einer Studie aus dem Jahr 2013, bei der gleiche Zahlen von aus Amnion stammenden MSCs (hAMSCs), aus Knochenmark stammenden MSCs (hBMSCs) und aus Fettgewebe stammenden MSCs (hADSCs) in ein Mausmodell von Hautwunden transplantiert wurden, deuteten die Ergebnisse auf eine Injektion hin von hADSC hat den stärksten Effekt auf den Wundverschluss.

Die histologische Auswertung zeigte eine stärkere Reepithelisierung in der hADSC-Gruppe im Vergleich zu den hBMSC- und hAMSC-Gruppen. Obwohl es in den hAMSC- und hBMSC-Gruppen eine leichte Verbesserung der Wundheilung gab, waren die Unterschiede zwischen den Gruppen statistisch unbedeutend. (6)

hDFs, die 48 Stunden lang mit hADSCs kokultiviert wurden, erhöhten ihre mRNA-Expression des Zytokins vaskulärer endothelialer Wachstumsfaktor, des basischen Fibroblasten-Wachstumsfaktors, des Keratinozyten-Wachstumsfaktors und des transformierenden Wachstumsfaktors-β signifikant und erhöhten die m-Spiegel. Insgesamt: Diese Daten legen nahe, dass hADSCs ein Potenzial darstellen Quelle von MSCs für die therapeutische Heilung von Hautwunden im Hinblick auf Wirksamkeit, Zugänglichkeit und Verfügbarkeit.

Warum MSCs zur Wundregeneration verwenden?

Mesenchymale Stammzellen haben die Fähigkeit, sich selbst zu erneuern und in eine Vielzahl von Zellen und Geweben zu differenzieren. Sie können ihre Nische verlassen, um in entfernte Gewebe zu wandern und eine entscheidende Rolle bei der Wundreparatur und Geweberegeneration zu spielen.

Aufgrund ihrer Multipotenz, einfachen Isolierung und Kultivierung, ihres hohen Expansionspotenzials und ihrer immunsuppressiven Eigenschaften könnten diese Zellen ein attraktives therapeutisches Instrument für die regenerative Medizin und das Tissue Engineering sein. (7)

Zukunftsaussichten und Herausforderungen

Trotz der bisher erzielten vielversprechenden Ergebnisse gibt es bei der Verwendung von MSCs zur Wundheilung noch viele Herausforderungen zu bewältigen, darunter:

die Wahl der Quelle,
die optimale Art der Verabreichung

Weitere Studien sind erforderlich, um die molekularen Mechanismen, die an der Wirkung von MSCs beteiligt sind, vollständig zu verstehen und Patienten zu identifizieren, die am meisten von dieser Art der Therapie profitieren könnten.

Mesechmale Stammzellen stellen jedoch eine sehr wichtige therapeutische Option für die Wundheilung dar.

Ihre Fähigkeit, die Entzündungsreaktion zu modulieren, die Gewebebildung zu stimulieren und die Vaskularisierung zu verbessern, bietet zahlreiche Möglichkeiten zur Verbesserung der klinischen Ergebnisse bei der Wundbehandlung.

Schlussfolgerungen

Mesenchymale Stammzellen spielen eine entscheidende Rolle bei der Wundheilung durch Mechanismen, die über die einfache Zelldifferenzierung hinausgehen.

Ihre Fähigkeit, Wachstumsfaktoren und Zytokine abzusondern, die Umgebung zu modulieren und andere Zellen zu rekrutieren, macht sie zu vielversprechenden therapeutischen Wirkstoffen zur Beschleunigung und Verbesserung des Wundheilungsprozesses.

Trotz der immer noch bestehenden Herausforderungen belegen die bisher durchgeführten klinischen Studien die Wirksamkeit von MSCs bei der Wundheilung und liefern positive Ergebnisse.

Mit weiterer Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet könnten MSCs ein immer wichtigerer Bestandteil des therapeutischen Arsenals werden, um die Wundheilung zu fördern und die Lebensqualität von Patienten mit Hautläsionen zu verbessern.

Angesichts der ethischen Einschränkungen bei der Verwendung menschlicher mesechymaler Stammzellen hat NOAcademy für die Wundlösung eine völlig natürliche MSC-Behandlung tierischen Ursprungs ausgewählt.

Verweise:

Dah-Ching Ding 1,Woei-Cherng Shyu,Shinn-Zong Lin „Mesenchymale Stammzellen“. ell Transplantation. 2011, https://journals.sagepub.com/doi/10.3727/096368910X .
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Laverdet B, Micallef L, Lebreton C, Mollard J, Lataillade JJ, Coulomb B, Desmoulière A. Verwendung mesenchymaler Stammzellen zur Hautreparatur und Hautersatzherstellung. Pathol Biol (Paris). 2014 https://doi.org/10.1016/j.patbio.2014.01.002 .
Li Z, Wang H, Yang B, Sun Y, Huo R. Dreidimensionale Graphenschäume, beladen mit aus Knochenmark stammenden mesenchymalen Stammzellen, fördern die Wundheilung der Haut bei reduzierter Narbenbildung. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2015 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0928493115302484?via%3Dihub .
Kobayashi M, Spector M. In-vitro-Reaktion der aus dem Knochenmark stammenden mesenchymalen Stammzellen, die in ein Typ-I-Kollagen-Glykosaminoglykan-Gerüst eingepflanzt sind, zur Wundreparatur der Haut unter mechanischen Belastungsbedingungen. Mol Zellbiomech. 2009 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19899445/ .
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Fu X, Li H. Mesenchymale Stammzellen und Hautwundenreparatur und -regeneration: Möglichkeiten und Fragen. Zellgeweberes. 2009 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19034523/ .