velikost textu

Anti-inflammatory compounds and stem cells in treatment of spinal cord injury

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Anti-inflammatory compounds and stem cells in treatment of spinal cord injury
Název v češtině:
Léčba míšního poranění pomocí protizánětlivých látek nebo kmenových buněk
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Kristýna Kárová
Školitel:
RNDr. Pavla Jendelová, Ph.D.
Oponenti:
prof. MUDr. Martin Sameš, CSc.
doc. RNDr. Alexandr Chvátal, DrSc.
Id práce:
154371
Fakulta:
2. lékařská fakulta (2.LF)
Pracoviště:
Ústav neurověd (13-610)
Program studia:
Neurovědy (P5108)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
17. 9. 2018
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
Abstrakt Navzdory intenzivnímu vědeckému úsilí zůstává poranění míchy těžkým neurologickým stavem, které nemá žádnou léčbu. V současné době je terapie založena na zmírnění tlaku chirurgickou dekompresí míchy, podávání methylprednisolonu a fyzioterapie. Tato práce se zabývá terapeutickými účinky protizánětlivých sloučenin a tří typů kmenových buněk v modelu balónkové kompresní léze míchy u potkanů. Přírodní sloučeniny epigallocatechin-3-galát (EGCG) nebo kurkumin jsme aplikovali in situ a poté intraperitoneálně každý den až po dobu 28 dnů. Lidské mesenchymální kmenové buňky z kostní dřeně (MSC), lidské spinální neurální prekurzory (SPC-01) a neurální prekurzory derivované z lidských indukovaných pluripotentních kmenových buněk (iPS-NP) jsme transplantovali intratekálně (MSCs) nebo pomocí spinální injekce potkanům 7 dní po indukci míšního poranění. Změny motoriky a citlivosti zadních končetin jsme hodnotili behaviorálními testy. Sledovali jsme rovněž míru zachování šedé/bílé hmoty a velikost kavity léze. Přežití a diferenciaci transplantovaných buněk, aktivaci klasické dráhy NFκB, gliovou jizvu (GFAP+) a růst axonálních kolaterál (GAP43+) jsme studovali pomocí imunohistochemie. Pro stanovení hladin sekretovaných cytokinů a chemokinů (MIP1α, IL-4, IL-1β, IL-2, IL-6, IL-12p70, TNFα, RANTES) jsme použili analýzu Luminex. Hodnotili jsme i změny transkripce endogenních genů souvisejících s regenerací tkáně v prvním měsíci léčby. Zjistili jsme, že po míšním poranění dochází ke zvýšení aktivity NFκB ve dvou vlnách a to 3 a 28 dní po poranění, které doprovází zvýšení zánětlivých cytokinů. Obě protizánětlivé sloučeniny silně potlačily aktivaci NFkB (p65), zatímco buněčná terapie (SPC-01, MSC) inhibovala druhou vlnu aktivity 28 dní po poranění. Všechny testované způsoby léčby vedly ke zlepšení motorických funkcí, nejlepší výsledky byly pozorované u zvířat transplantovaných neurálními prekurzory z iPS. EGCG i kurkumin snížily produkci chemokinů MIP1α a RANTES, což bylo pozorováno i po aplikaci obou typů neurálních prekurzorů. Všechny léčebné přístupy snížily produkci prozánětlivých TNFα, IL-2 a IL-1β s výjimkou EGCG, kde došlo k počátečnímu nárůstu těchto proteinů a jejich postupnému snižování. Neuroprotektivní IL-4 byl významně zvýšen po léčbě EGCG a SPC-01. Zvýšená produkce IL-6 a IL-12p70 u zvířat léčených kurkuminem a oběma typy neurálních prekurzorů korelovala s výrazným růstem axonálních kolaterál a funkčním zotavením, ale nikoliv s klasickou dráhou NFκB. To naznačuje, že tyto cytokiny jsou regulovány jinými transkripčními faktory aktivovanými míšním poraněním. Všechny terapie s výjimkou EGCG vedly ke snížení astrogliózy. Naše výsledky ukazují na silné imunomodulační účinky všech testovaných terapií, které vedou ke zlepšení pohybových schopností léčených potkanů a k regeneraci míšní tkáně po poranění. Klíčová slova Míšní poranění, zánět centrálního nervového sytému, kanonická dráha NFκB (p65), imunomodulace, EGCG, kurkumin, terapie kmenovými buňkami, neuroregenerace
Abstract v angličtině:
Abstract Despite intense scientific efforts, spinal cord injury (SCI) remains to be a severe neurological condition that has no treatment. Currently, therapy is based on alleviating pressure by surgical spinal cord decompression, administration of methylprednisolone and physical therapy. In this study, therapeutic effects of anti-inflammatory compounds and of three types of stem cells were tested in a balloon compression model of spinal cord injury in rats. Natural compounds epigallocatechin-3-gallate (EGCG) or curcumin were administered in situ and then intraperitoneally every day for up to 28 days. Human bone marrow mesenchymal stem cells (MSCs), human spinal neural precursors (SPC-01) and neural precursors derived from human induced pluripotent stem cells (iPS-NPs) were transplanted intrathecally (MSCs) or via spinal injection into immunosuppressed rats 7 days after induction of SCI. To determine effects of therapies, changes in motor function was tested by open field test BBB, flat beam test and score, Plantar test and rotarod. Morphometric analysis was used to assess gray/matter sparing and cavity size. Immunohistochemistry was used to determine survival and differentiation of transplanted cells, activation of classical pathway of NFκB (p65 nuclear translocation), astroglial activation (GFAP) and axonal sprouting (GAP43). To determine levels of produced cytokines and chemokines (MIP1α, IL-4, IL-1β, IL-2, IL-6, IL-12p70, TNFα, RANTES), Luminex custom 8-plex assay was used. After SCI, there are two spikes in NFκB activity in the first month, 3 and 28 days after injury induction. Both anti-inflammatory compounds strongly inhibited NFκB (p65) activation, while MSCs and SPC-01 prevented the second spike of activity. All tested treatments resulted in improved motor function, with the best outcomes observed in animals transplanted with iPS-NPs. Both EGCG and curcumin lowered production of chemokines MIP1α and RANTES, which was also observed after treatment with NPs. All treatments caused downregulation of pro-inflammatory TNFα, IL- 2, IL-1β except for EGCG, where initial increase occurred and later subsided. Neuroprotective IL-4 was significantly higher after treatment with EGCG and SPC-01. We found strong upregulation of IL-6 and IL-12p70 in animals treated with curcumin and either type of neural precursors, which correlated with strong enhancement of axonal sprouting and functional recovery, but not with classical NFκB pathway suggesting that these cytokines are regulated by different transcription factor in SCI. All treatments except for EGCG resulted in lower astrogliosis. Our results demonstrate strong immunomodulatory effects of all treatments resulting in improved tissue preservation and regeneration and locomotor skills of treated rats. Keywords Spinal cord injury, neuroinflammation, NFκB (p65) canonical pathway, immunomodulation, EGCG, curcumin, stem cell therapy, neuroregeneration
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Kristýna Kárová 2.88 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Kristýna Kárová 255 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Kristýna Kárová 252 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. MUDr. Martin Sameš, CSc. 375 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Alexandr Chvátal, DrSc. 872 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 866 kB