Μεσεγχυματικά κύτταρα του μυελού των οστών και ρευματοειδής αρθρίτιδα: Επιδράσεις του μικροπεριβάλλοντος:
Creators: name: Τσιαμίτα, Μαρία Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2014
Subjects: Μεσεγχυματικά
Αρθρίτιδα
Μικροπεριβάλλον
Mesenchymal
Arthritis
Microenvironment

description: Οι πρόσφατα αναγνωρισμένες ιδιότητες των μεσεγχυματικών στρωματικών κυττάρων (MSCs) να μπορούν να διαφοροποιούνται προς ένα ευρύ φάσμα κυττάρων και να δρουν ανοσορρυθμιστικά έχουν εγείρει έντονο ερευνητικό ενδιαφέρον για τη πιθανή χρήση τους σε ποικίλες κλινικές οντότητες. Ο ρόλος τους στη ρευματοειδή αρθρίτιδα (ΡΑ) παραμένει αντικρουόμενος. Είναι γενικά παραδεκτό, ότι τα MSCs ρυθμίζουν in vitro την ανοσολογική ανοχή αναστέλλοντας τα Τ-λεμφοκύτταρα και τις φλεγμονώδεις αντιδράσεις καθώς και επάγοντας την παραγωγή/ ενεργοποίηση των Τregs ασθενών με ΡΑ. Αντίθετα in vivo, υπάρχουν αναφορές που υποστηρίζουν ότι τα MSCs βελτιώνουν την επαγόμενη αρθρίτιδα και άλλες που δείχνουν αναποτελεσματικότητα ή/ και αρνητική επίδραση στην πορεία της νόσου. Σε προηγούμενες έρευνες της ομάδας μας, διαπιστώθηκε ότι τα MSCs ή οι παράγοντες που εκκρίνουν αναστέλλουν in vitro κριτικής σημασίας κυτταρικούς υποπληθυσμούς της ΡΑ ενώ in vivo τα MSCs καθίστανται ενεργά μόνο μετά από τροποποίηση του ισχυρά φλεγμονώδους περιβάλλοντος της νόσου. Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η διερεύνηση της επίδρασης του φλεγμονώδους μικροπεριβάλλοντος στην δράση των MSCs και της δράσης των διαλυτών παραγόντων που εκκρίνονται από αυτά, σε επαγόμενο μοντέλο πειραματικής αρθρίτιδας (ΠΑ), που προσομοιάζει ιστολογικά και κλινικά στη ΡΑ. Απώτερος στόχος ήταν να ερμηνευτεί η αναντιστοιχία μεταξύ in vitro και in vivo δράσης των MSCs και να εξεταστούν εναλλακτικές προσεγγίσεις που θα μπορούσαν να καταστήσουν τα MSCs άμεσα δραστικά in vivo. Στη προσπάθειά μας αυτή, επιδιώξαμε να προσομοιώσουμε, κατά το δυνατό, in vitro το in vivo μικροπεριβάλλον της ΡΑ. Διαπιστώθηκε ότι παρουσία ενός in vitro παραγόμενου φλεγμονώδους περιβάλλοντος, χρησιμοποιώντας τις κυτοκίνες TNF-α, IFN-γ και IL-6 ή τους TLR2, TLR3 και TLR4 συνδέτες (PGN,PolyI:C και LPS, αντίστοιχα), τα MSCs δεν χάνουν τις ανοσοκατασταλτικές τους ιδιότητες και εξακολουθούν να αναστέλλουν τα Τ-λεμφοκύτταρα. Αντίθετα in vivo, σε συμφωνία με προηγούμενες αναφορές μας, επιβεβαιώθηκε ότι τα MSCs επίμυων δεν αποφέρουν κανένα θεραπευτικό όφελος σε εγκατεστημένη ΠΑ. Ακόλουθα, για πρώτη φορά, διαπιστώθηκε ότι οι MSCs-εκκρινόμενοι διαλυτοί παράγοντες, ο συνδυασμός MSCs και MSCs-εκκρινόμενων διαλυτών παραγόντων καθώς και τα ενεργοποιημένα MSCs με TLR2 και TLR4 συνδέτες δεν έχουν καμία θεραπευτική δράση στο ίδιο πειραματικό μοντέλο αρθρίτιδας. Στη συνέχεια, διαπιστώθηκε ότι τα MSCs ανθρώπου, σε μοντέλο ξενομεταμόσχευσης, παρουσιάζουν θεραπευτικό όφελος μόνο μετά από χορήγηση κυκλοσπορίνης Α (CsA). Παρά το θεραπευτικό όφελος αυτό, η διακοπή χορήγησης της CsA οδήγησε σε σταδιακή αύξηση του σκορ της αρθρίτιδας. Επομένως, τα hMSCs δεν έχουν κανένα θεραπευτικό όφελος στη πειραματική αρθρίτιδα. Συμπερασματικά, πιθανόν να απαιτούνται κατάλληλοι ανοσοτροποποιητικοί παράγοντες που θα καταστέλλουν ειδικά το έντονα φλεγμονώδες μικροπεριβάλλον της αρθρίτιδας, ώστε να καταστεί επιτρεπτικό για να επιτύχουν τα MSCs σημαντική και σταθερή βελτίωση της νόσου. Από την άλλη πλευρά, η πολυπαραγοντικότητα της παθογένειας της ΡΑ και οι πολύπλοκοι μηχανισμοί που διέπουν την εξέλιξη της νόσου αποτελούν ανασταλτικοί παράγοντες για την επιτυχή ανάπτυξη ενός in vitro φλεγμονώδους περιβάλλοντος που να προσομοιάζει το μικροπεριβάλλον της ΡΑ. Επιπρόσθετα, οι διαφορές μεταξύ ανθρώπου και ζωϊκών πειραματικών μοντέλων δυσχεραίνει τη διεξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων για τη δράση των MSCs στη ΡΑ. Επομένως, περαιτέρω έρευνες απαιτούνται με στόχο τη διασαφήνιση της δράσης των MSCs και κυρίως των διαφόρων παραγόντων που μπορεί να μεταβάλλουν τη συμπεριφορά τους στη ΡΑ.
description: The recently recognized potential of mesenchymal stromal cells (MSCs) to differentiate into a broad spectrum of tissues and to act as immune regulators has emerged intense research interest on their possible use in a wide range of clinical entities. However, their role in treating rheumatoid arthritis (RA) has been thus far contradictory. It is well known that MSCs regulate the immunological tolerance in vitro by inhibiting T-lymphocytes and inflammatory response and by inducing the production/ activation of Tregs in patients with RA. However, in vivo there are contradictory reports suggesting either no effect or disease amelioration. We have previously shown that in vitro, MSCs or their supernatant targeted two critical cell populations of RA. Despite their in vitro inhibitory effect, in vivo MSCs were allowed to exert their immunosuppressive function only after attenuation of the arthritic inflammatory milieu. The aim of the present study was to explore the effect of the inflammatory microenvironment of arthritis on the immunosuppressive effects of MSCs, as well as the in vivo immunomodulatory potential of their supernatant in a rat model resembling human rheumatoid arthritis, namely adjuvant-induced arthritis (AIA). Furthermore, we sought to explore the observed discrepancy between the in vitro and in vivo function of MSCs and investigate strategies which could circumvent the limitations of their in vivo performance. Towards this goal, we tried to reproduce the best possible the milieu of RA in vitro. We showed that MSCs could retain their immunosuppressive properties and inhibit T-lymphocytes even in an inflammatory microenvironment generated in vitro by the addition of the cytokines TNF-α, IFN-γ and IL-6 or TLR2, TLR3 and TLR4 ligands (PGN, PolyI: C and LPS, respectively). On the contrary, in vivo MSCs didn’t improve AIA, in agreement with our previous reports. Subsequently, we demonstrated for the first time that MSCs supernatant alone or in combination with MSCs, as well as TLR2/4-primed MSCs showed no beneficial effect in the same animal model. Furthermore, human MSCs proved to be effective in a xenograft model, only after administration of cyclosporin A (CsA). Despite the observed clinical benefit, AIA gradually developed after the discontinuation of CsA, implying that human MSCs couldn’t provide a clinical benefit. Overall, our data suggest that recipients’ conditioning aiming to alter the arthritic inflammatory microenvironment is probably required in order to generate a permissive milieu enabling MSCs to provide significant clinical benefit. Moreover, the multiplicity of the pathogenesis and development of RA result in an inflammatory milieu that cannot be successfully reproduced in vitro. Given the discrepancies between humans and animal models it wouldn’t be safe to predict whether similar microenvironmental limitations ablate proper MSC ‘licensing’ in human RA. Thus, further investigation is required in order to determine the mechanism of MSCs immunomodulatory action and the factors that can possibly limit their potential in RA.