Μεταμόσχευση στελεχιαίων προγονικών κυττάρων του κεντρικού νευρικού συστήματος και στρωματικών κυττάρων του μυελού των οστών σε πειραματικό πρότυπο ισχαιμικού αγγειακού εγκεφαλικού
Creators: name: Λουρμπόπουλος, Αθανάσιος Ι.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Αγγειακό εγκεφαλικό επεισόδιο
Στελεχιαία προγονικά κύτταρα
Στρωματικά κύτταρα μυελού των οστών
Κυτταρική μεταμόσχευση ενδοκοιλιακά
Νευροπροστασία
Εγκεφαλικά ισχαιμία
Cerebral focal ischemia
Neural precursor stem cells
Bone marrow stromal cells
Intraventicular transplantation
Neuroprotection
Stroke

description: Τα ενήλικα ΣΚΜΟ και τα νεογνικά ΣΠΚ αποτελούν υποψήφια κυτταρικά μοσχεύματα για θεραπευτική τους χορήγηση μετά το ΙΑΕΕ. Τα κύτταρα αυτά έχουν μελετηθεί μετά από ενδοαγγειακή ή ενδοπαρεγχυματική χορήγησή τους αλλά δεν έχει μελετηθεί ως τώρα η ενδοκοιλιακή χορήγησή τους στις πλάγιες κοιλίες του εγκεφάλου στις 6 ώρες μετά την έναρξη της ισχαιμίας, λόγω τεχνικών δυσκολιών πρόσβασης στο οιδηματώδες ισχαιμικό ημισφαίριο. Σε όλα τα πειράματα της παρούσας διατριβής χρησιμοποιήθηκαν επίμυες Wistar στους οποίους εφαρμόστηκε πειραματικό πρότυπο παροδικής ισχαιμίας με αποκλεισμό της ΜΕΑ για 2 ώρες και ακόλουθη επαναιμάτωση. Τα πειραματόζωα μελετήθηκαν κλινικά και ακολούθησε παθολογοανατομική μελέτη των εγκεφάλων στις 3 (οξεία) και 60 ημέρες (χρόνια φάση) μετά το ΙΑΕΕ. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, στην παρούσα διατριβή έγινε βελτίωση του μοντέλου αποκλεισμού της ΜΕΑ, με αποτέλεσμα ΙΑΕΕ υψηλής κλινικής βαρύτητας, με σταθερή επαναληψιμότητα (97,5% επιτυχές έμφρακτο), 0% ποσοστό ανεπιθύμητης ΥΠΑ και σημαντικά μεγαλύτερο όγκο εμφράκτου, ανεξάρτητα του βάρους του πειραματοζώου. Επιπλέον μελετήθηκε η στεροταξία των πλαγίων κοιλιών και έγινε επαναπροσδιορισμός των στερεοτακτικών συντεταγμένων με βάση την κλινική εικόνα του κάθε πειραματοζώου, για αξιόπιστη ενδοκοιλιακή πρόσβαση στις 6-18 ώρες μετά την ισχαιμία. Τα 2 κυτταρικά μοσχεύματα έχουν σημαντικά διαφορετική δράση και συμπεριφορά στον εγκέφαλο μετά την ενδοκοιλιακή χορήγησή τους. Τα ΣΚΜΟ, αλλά όχι τα ΣΠΚ, έχουν σημαντικά κλινικά οφέλη στα πειραματόζωα (αυξημένη οξεία μετεμφρακτική επιβίωση και βελτιωμένη κλινική εικόνα στους 2 μήνες). Ως πιθανοί μηχανισμοί προτείνονται: α) η σημαντική μειώση του μετεμφρακτικού οιδήματος, β) η σημαντική ελάττωση της χρόνιας νευρωνοπάθειας και αξονοπάθειας μετά το ΙΑΕΕ, γ) η σημαντική ελάττωση της περιεμφρακτικής και μετεμφρακτικής αστροκυτταρικής ενεργοποίησης και ουλής αντίστοιχα και δ) η έκφραση των τροφικών παραγόντων VEGF και HGF (αλλά όχι του BDNF) από τα ΣΚΜΟ και τον λήπτη εγκεφαλικό ιστό. Αμφότερα τα κυτταρικά μοσχεύματα διασπείρονται με την ροή του ΕΝΥ σε όλο το κοιλιακό σύστημα αλλά εμφανίζουν διαφορετική ενδοπαρεγχυματική μεταναστευτική ικανότητα (μικρή και βραχεία τα ΣΚΜΟ, μεγάλη και συνεχιζόμενη τα ΣΠΚ). Κανένα κυτταρικό μόσχευμα δεν ελάττωσε τον όγκο του εμφράκτου. Τα ΣΠΚ φαίνεται να αυξάνουν την μικρογλοιακή αντίδραση στην χρόνια φάση της μετεμφρακτικής ουλής και ο μηχανισμός αυτός πιθανώς σχετίζεται την παρατηρούμενη νευρωνοπάθεια. Τέλος, τα ΣΚΜΟ αναπτύσσουν αρχικά κυτταροβρίθεις και αργότερα ινώδεις μάζες, σε σύμφυση με το κοιλιακό τοίχωμα, πιθανότατα ως αντίδραση απόρριψής τους. Συμπερασματικά, και τα 2 τα κυτταρικά μοσχεύματα της παρούσας διατριβής δεν φαίνεται να μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως θεραπεία «κυτταρικής αντικατάστασης». Αντίθετα τα ΣΚΜΟ, αλλά όχι τα ΣΠΚ, μοιάζουν να λειτουργούν ως «τροφικοί αντιδραστήρες» μετά την μεταμόσχευσή τους, υποστηρίζοντας τον λαθροβιώντα ιστό.
description: Adult Bone Marrow Stromal Cells (BMSCs) and neonatal Neural Precursor Cells (NPCs) are both candidate cellular grafts for treatment of ischemic stroke. Intravenous, intraarterial or intraparenchymal routes of administration for these cells have been widely studied. However, the intraventricular (ICV) administration of both grafts 6 hours after severe stroke has not been studied so far due to significant displacement phenomena of the lateral ventricles caused by post-ischemic edema. Experimental procedures of the present PhD included adult male Wistar rats subjected to 2-hours transient occlusion of the middle cerebral artery (MCAO model). Animals were clinically monitored at specific time-intervals and their brains were studied for neuropathology at 3 (acute) and 60 (chronic phase) days post-infarction. Our results indicate that we successfully improved an already widely used MCAO model to induce severe stroke, higly reproducible (97,5% success rate), without the risk of Subarachnoid haemorrhage (0% SAH rate) and significantly bigger stroke volume, independently of the animal’s intial body weight. In addition, we studied the stereotaxia of the lateral ventricles and recalculated the stereotaxic coordinates based on the clinical scores of each animal, thus achieving highly reliable intraventricular invasion at 6-18 hours post-ischemia. The 2 different grafts exhibited significantly different effects and behaviour in the host brain. ICV infusion of BMSCs, but not NPCs, has significant clinical benfit (increased post-infarction survival and improved clinical scores at 2 months). Possible mechanisms for these effects include: a) significant reduction of post-ischemic edema, b) significant reduction of neuronopathy and axonopathy, c) significant reduction of astrocytic activation and scar during acute and chronic phase after stroke, d) expression of the trophic factors VEGF and HGF (but not BDNF) from BMSCs and host ischemic tissue. Both cellular grafts are widely dispersed throughout the ventricular system through the cerebrospinal fluid circulation, but display significantly different intraparenchymal migratory capability (BMSCs at a medium distance and for short period of time; NPCs at a long distance and continious through time). No cellular graft reduced the infarction volume. NPCs seemed to increase the microglial reaction of chronic periinfarction scar and this effect is possibly related to the increased neuronopathy of this phase. Finally, BMSCs develop masses, which are initially cellular and finally fibrotic, that are attached to the ventricular walls and possibly constitute a graft-rejection reaction. Conclusively, both cellular grafts do not seem to behave as “cellular replacement therapy” after stroke. On the contrary, BMSCs but not NPCs seem to function as “cellular trophic reactors” that support the penumbral tissue post-stroke.