Determination of the appropriate dosage of adipose tissue-derived stem cell secretome for spinal cord injury regenerative medicine approaches

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Gomes, Tiago André Moreira
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1822/83050
Resumo: Dissertação de mestrado em Ciências da Saúde
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spelling Determination of the appropriate dosage of adipose tissue-derived stem cell secretome for spinal cord injury regenerative medicine approachesCélulas estaminais derivadas do tecido adiposoSecretomaLesão medularNeuroinflamaçãoAdipose tissue-derived stem cellsSecretomeSpinal cord injuryNeuroinflammationCiências Médicas::Ciências da SaúdeDissertação de mestrado em Ciências da SaúdeA lesão medular traumática é uma condição neurológica que afeta várias funções corporais do paciente. Após a lesão, um conjunto de eventos celulares é iniciado envolvendo respostas imunológicas, rutura vascular e alterações neuronais. Atualmente, não existem tratamentos eficazes na regeneração do tecido e recuperação locomotora. Por este motivo, várias estratégias que visem os mecanismos subjacentes à fisiopatologia da lesão medular ou que promovam a neurorregeneração e a neuroprotecção têm sido exploradas. Terapias que utilizem produtos secretados pelas células estaminais mesenquimais têm revelado ser bastante promissoras no tratamento de lesões medulares. No caso das células estaminais derivadas do tecido adiposo (ASCs), estas demonstraram exercer efeitos benéficos no sistema nervoso central através da secreção de fatores e vesículas extracelulares, que, no conjunto, se designam como secretoma. Apesar do potencial do secretoma das ASCs em contexto de lesões medulares já ser conhecido, a concentração necessária para induzir um efeito terapêutico é desconhecida. Com o fim de clarificar esta questão, este trabalho teve como objetivo analisar a eficácia terapêutica de diferentes concentrações de secretoma das ASCs para o tratamento de lesões medulares. Em estudos in vitro, os diferentes tratamentos não pareceram afetar o fenótipo de células da microglia, através da análise da expressão dos genes IL-6 e IL-4. Em murganhos com lesão medular, diferentes concentrações (1x, 25x e 50x) de secretoma de ASCs foram testadas, induzindo uma melhoria da função locomotora dos membros inferiores. Apesar disso, os diferentes tratamentos não levaram a nenhuma alteração significativa da coordenação motora e função sensorial. Por fim, a análise imunohistoquímica para marcadores de inflamação e crescimento axonal não mostrou nenhuma alteração histológica significativa em resposta aos diferentes tratamentos utilizados. No entanto, com o aumento das concentrações de secretoma de ASCs, verificou-se uma possível diminuição da microglia ativada. Esta tendência foi confirmada pela análise Sholl de microglia, onde as células apresentaram uma menor complexidade em animais tratados com secretomas 25x e 50x, indicando uma maior presença de células não ativadas nos mesmos. No geral, os secretomas concentrados a 25x e a 50x parecem modular a inflamação mediada pela microglia ativada, o que pode explicar a recuperação locomotora dos animais tratados com dosagens mais elevadas. Este estudo destaca o potencial dos secretomas 25x e 50x para tratar a lesão medular.Traumatic spinal cord injury (SCI) is a neurological condition that leads to impairments of several body functions. Following the injury, a cascade of biological events is initiated involving immunological responses, vascular disruption and neuronal alterations. Currently, treatments for this condition have shown to be inefficient for tissue repair and functional recovery. Thus, different strategies that target the mechanisms underlying the pathophysiology of SCI, promoting neuroregeneration and neuroprotection, have been explored. Considering this, cell free-based therapies employing mesenchymal stem cell (MSC)-secreted products emerge as a novel therapy to treat SCI. MSCs, and among them Adipose tissue‐derived Stem Cells (ASCs), have shown to exert beneficial effects on the central nervous system through secreted soluble factors and small extracellular vesicles , commonly referred as secretome. Although the potential of ASC secretome in a SCI context is already known, its therapeutic concentration is still to be determined. In order to bridge this gap, this work aimed to analyze the therapeutic efficacy of different concentrations of ASC secretome for SCI repair. Different secretome concentrations seem to not affect microglial cell phenotype in vitro, as analyzed through IL-6 and IL-4 gene expression. In SCI mice, different concentrations (1x, 25x and 50x) of ASC secretome were tested, revealing an improvement of the locomotor function of the hindlimbs. In other functional readouts, no major alterations were found, including motor coordination, and sensation, namely perceived pain. Furthermore, immunohistochemistry analysis for several markers of inflammation and axonal sprouting showed that no histological changes occurred in response to different treatments. However, higher concentrations of ASC secretome appeared to induce a reduction of activated microglia. This trend was confirmed by Sholl analysis, where microglial cells from 25x and 50x concentrated secretome-treated animals presented lower complexity, indicating a higher presence of non-activated cells. Overall, 25x and 50x secretomes seem to modulate inflammation mediated by activated microglia, which can partially explain the locomotor recovery of animals treated with higher dosages. This study highlights the potential of 25x and 50x secretomes to treat SCI.The work presented in this thesis was performed in the Life and Health Sciences Research Institute (ICVS), University of Minho. Financial support was provided by grants from Prémios Santa Casa Neurociências ‐ Prize Melo e Castro for Spinal Cord Injury Research (MC-04/17); PORTUGAL 2020 Partnership Agreement, through the European Regional Development Fund (ERDF) FEDER, through the Competitiveness Internationalization Operational Programme (POCI), and by National funds, through the Foundation for Science and Technology (FCT), under the scope of the projects POCI-01- 0145-FEDER-007038; TUBITAK/0007/2014; PTDC/DTP-FTO/5109/2014; POCI-01-0145-FEDER 029206; POCI-01-0145-FEDER-031392; PTDC/MED-NEU/31417/2017 and NORTE-01-0145- FEDER-029968. ICVS Scientific Microscopy Platform, member of the national infrastructure PPBI - Portuguese Platform of Bioimaging (PPBI-POCI-01-0145-FEDER-022122; by National funds, through the Foundation for Science and Technology (FCT) - project UIDB/50026/2020 and UIDP/50026/2020; and by the projects NORTE-01-0145-FEDER-000013 and NORTE-01-0145- FEDER-000023, supported by Norte Portugal Regional Operational Programme (NORTE 2020), under the PORTUGAL 2020 Partnership Agreement, through the European Regional Development Fund (ERDF).Salgado, A. J.Gomes, Eduardo Domingos CorreiaUniversidade do MinhoGomes, Tiago André Moreira2021-02-052021-02-05T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/83050eng203016769info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:15:09Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/83050Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:07:35.622791Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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