Regeneracja tkanek
Macierz zewnątrzkomórkowa jest podstawowym wymaganym czynnikiem w procesie tworzenia nowej sieci i tkanki. Wraz ze znalezionym rozwojem wiele różnych czynników może wywołać wzrost ECM lub może być użyte do stworzenia syntetycznej ECM. Obecnie ECM bierze udział w różnych mechanizmach, takich jak gojenie się ran z lub bez udziału kondycjonowanego podłoża mezenchymalnego oraz zdolności regeneracji neuronów związanej z chorobami patologicznymi i / lub neurodegeneracyjnymi.
Na proces gojenia się ran silnie wpływa rola migracji i proliferacji fibroblastów w miejscu uszkodzenia. Rzeczywiście, fibroblast jest częścią ECM. Proliferacja fibroblastów determinuje wynik gojenia się ran. Fibroblasty będą wytwarzać kolagen, który będzie łączył się z raną, a fibroblasty będą również wpływać na proces ponownego nabłonka, który zamknie ranę. Fibroblasty wytwarzają kolagen typu III podczas proliferacji i ułatwiają zamykanie ran. Na etapie proliferacji aktywność proliferacji fibroblastów jest wyższa ze względu na obecność stymulowanych przez TGF fibroblastów do wydzielania bFGF. Większa liczba fibroblastów powoduje również wzrost syntezy kolagenu. Włókno kolagenowe jest głównym białkiem wydzielanym przez fibroblasty, składającym się z macierzy zewnątrzkomórkowej, która zastępuje siłę i funkcję tkanki rany. Odkładanie się włókien kolagenowych było znaczne 8–10 dni po urazie. Liczba fibroblastów znacznie wzrasta, w korelacji z obecnością obfitości bFGF w 8–10 dni po zranieniu.
Podłoże kondycjonowane mezenchymalnymi komórkami macierzystymi (MSCM) można zdefiniować jako czynnik wydzielany, który określa się jako sekretarz, mikropęcherzyk lub egzosom bez komórek macierzystych, które mogą znajdować się w pożywce, w której rosną komórki macierzyste. Zastosowanie MSCM jako terapii bezkomórkowej ma większe zalety w porównaniu z wykorzystaniem komórek macierzystych, głównie w celu uniknięcia konieczności dopasowania HLA między dawcą a biorcą, co w konsekwencji zmniejsza prawdopodobieństwo odrzucenia przeszczepu. Ponadto MSCM jest łatwiejszy w produkcji i oszczędza w dużych ilościach. Obecność ludzkiego mezenchymalnego podłoża mezenchymalnego z pępowiny (HU-MSCM) przyspieszy gojenie ostrej i przewlekłej rany ciętej i / lub oparzeniowej poprzez zwiększenie liczby miofibroblastów i pobudzenie ekspresji VEGF, TGF, bFGF, a także PDGF w celu promowania zamknięcie rany.
Ostatnio wspomniano, że powszechna śmierć komórek neuronalnych w korze nowej i hipokampie jest nieuniknionym towarzyszącym starzeniem się mózgu spowodowanym chorobami i urazami. Jednak ostatnie badania sugerują, że śmierć neuronów występuje również w funkcjonalnym starzeniu i wydaje się być związana z upośledzeniem funkcji kory nowej i hipokampu podczas procesów starzenia. Dane z raportu WHO i Alzheimera pokazują rosnącą liczbę osób cierpiących na demencję wraz z wiekiem. Dogłębne zrozumienie roli macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM) we wpływie na neurogenezę pozwoliło na przedstawienie nowych strategii regeneracji tkanek (ryc. 5).
Rysunek 5.
Mikroskopowa anatomia macierzy zewnątrzkomórkowej w ośrodkowym układzie nerwowym (OUN). Trzy główne przedziały macierzy zewnątrzkomórkowej w OUN to błona podstawna, siatka okołonerwowa i macierz śródmiąższowa neuronów. Błona podstawna otacza mózgowe naczynia krwionośne, siatka okołonerwowa jest gęstą macierzą bezpośrednio otaczającą ciała komórek nerwowych i dendryty, a macierz śródmiąższowa neuronów zajmuje przestrzeń między neuronami a komórkami glejowymi. Na podstawie Lau et al. .
Uszkodzenie ośrodkowego układu nerwowego w wyniku udaru naczyniowego i nagromadzenie blaszki amyloidowej, ponieważ choroba Alzheimera może powodować zaburzenia w astrocytach, fibroblastach, oraz proliferacja komórek prekursorów oligodendrocytów, które mogą tworzyć blizny glejowe. W obrębie tej blizny glejowej, regulowane w górę proteoglikany, takie jak CSPG i zmiany we wzorcach siarczanowania w ECM, skutkują budową zahamowania regeneracji.
Aby rozwiązać problem, należy dokonać pewnych manipulacji na wewnętrznej macierzy zewnątrzkomórkowej przy użyciu tradycyjnych ziół, takich jak Wyciąg z Ocimum sanctum został już zrobiony. W modelu in vivo i in vitro z wykorzystaniem komórek śródbłonka mikronaczyniowego ludzkiego mózgu (HBMEC), które naśladują barierę krew-mózg, działanie ekstraktu może sprzyjać proliferacji komórek w obszarze hipokampu i HBMEC w stanie zwiększonej ekspresji acetylotransferazy choliny (ChAT) enzym. Dodatkowo istnieje również szansa na zastosowanie rusztowań nanometrowych w obecności innych substratów, takich jak czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego czy kwas hialuronowy z lamininą.To rusztowanie może stanowić drogę do zdolności regeneracyjnych i przywrócenia funkcji OUN w celu zrekonstruowania uformowanych ubytków i ponownego połączenia procesów neuronalnych. W ten sposób sztuczne rusztowanie wzmacnia komunikację między komórkami, umożliwiając poprawę proliferacji, migracji i różnicowania. Ten dowód daje nową szansę w zaangażowaniu HU-MSCM do promowania i powrotu do zdrowia po uszkodzeniu neuronów.
Ponadto w przypadku uszkodzenia nerwów obwodowych istnieje szansa na użycie rusztowania w procesie chemicznej decelularyzacji, alloprzeszczep bezkomórkowy nerwu, który eliminuje antygeny odpowiedzialne za odrzucenie alloprzeszczepu i utrzymuje większość składników ECM, które mogą skutecznie kierować i wzmacniać regenerację nerwów. W dziedzinie inżynierii tkankowej za pomocą modelu in vivo, wiele udanych nośników i macierzy zostało wykorzystanych jako rusztowanie do promowania bezpośredniego wzrostu aksonów w przypadku uszkodzenia nerwów obwodowych.
Podsumowując, macierz zewnątrzkomórkowa jest podstawowy czynnik wymagany w procesie tworzenia nowej sieci i tkanki. Wraz ze znalezionym rozwojem, do stworzenia syntetycznej ECM wykorzystuje się wiele różnych czynników, które mogą wywołać wzrost ECM. Ostatnio ECM bierze udział w różnych mechanizmach, takich jak gojenie się ran z udziałem lub bez udziału kondycjonowanej pożywki mezenchymalnej oraz zdolności do regeneracji neuronów związanej z chorobami patologicznymi lub neurodegeneracyjnymi. Ponadto w przypadku uszkodzenia nerwu obwodowego istnieje szansa zastosowania rusztowania w procesie chemicznej decelularyzacji, alloprzeszczepu nerwu bezkomórkowego w celu wyeliminowania antygenów odpowiedzialnych za odrzucenie alloprzeszczepu i utrzymania większości składników ECM, które mogą skutecznie kierować i wzmacniać regenerację nerwów. W dziedzinie inżynierii tkankowej za pomocą modelu in vivo znaczący postęp w rozwoju macierzy został wykorzystany jako rusztowanie do promowania bezpośredniego wzrostu aksonów w przypadku uszkodzenia nerwów obwodowych.