CC BY
15
Оглядова стаття = Review article = Обзорная статья
Ukr Neurosurg J. 2020;26(2):5-13 doi: 10.25305/unj.191943
Кл^инна тераniя при експериментальнiй черепно-мозковiй TpaBMi
Лiсяний M.I.
Вiддiл нейроiмунолопT, 1нститут нейрохiрурпT iM. акад. А.П. Ромоданова НАМН Укратни, Китв, Укратна
Над1йшла до редакцп 15.01.2020 Прийнята до публ1кацп 24.03.2020
Адреса для листування:
Л'юяний Микола 1ванович, Вддл нейро'тунологи, 1нститут нейрох1рурп1 ¡м. акад. А.П. Ромоданова, вул. Платона Майбороди, 32, Ки/в, 04050, Укра/на, e-mail: nimun.neuro@gmail. com
Огляд л^ератури присвячений аналiзу результат використання кл^инноТ терапи при експериментальнш черепно-мозковш травмi (ЧМТ) у тварин. Проаналiзовано стовбуровi кл^ини рiзного походження та ступеня диферен^ювання - нейрональнi ембрiональнi, мезенхiмальнi мультипотентш, тотипотентнi бластогеннi, ендотелiальнi клiтини тощо. Першi дослiдження було проведено з нейрогенними (нервовими) стовбуровими ^тинами та Тх прогенiторами, якi отримували з рiзних структур головного мозку ембрюна чи дорослоТ тварини. Найбiльше дослщжень проведено з використанням мезенхiмальних стовбурових ^тин (МСК), що пов'язано з тим, що цi клiтини здатш трансформуватися в нервовi та ендотелiальнi клiтини. МСК отримували iз рiзних джерел: iз жировоТ та юстковоТ тканини, плаценти, пуповини, амнiотичноТ мембрани тощо. Рашше вважали, що трансплантоваш стовбуровi клiтини здатнi трансформуватися в нейрони, але згодом дшшли висновку, що вони лише секретують паракринш гуморальнi чинники, якi стимулюють вщновлення нейронiв. Установлено, що чим бтьше клiтин введено, тим бiльша кшьюсть нейронiв може вiдновитися. Стовбуровi ^тини вводили рiзними способами. Найчастiше це було стереотаксичне або внутршньовенне введення. Описано й шшм методи. ^тини ввводили як вiдразу пiсля ЧМТ, так i через 24 год або декшька днiв. Накопичення МСК у травмованому мозку при внутршньовенному введены було малим - вщ 1,4 до 0,01%, виживання -коротким незалежно вщ способу введення (близько 14% кл^ин протягом тижня i лише 0,6% - протягом 1 мю). Не юнуе единого уявлення про мехашзм дiТ стовбурових ^тин при ЧМТ. Запропоновано щонайменше 6 гiпотез. В оглядi висв^лено iнформацiю щодо власних стовбурових кл^ин дорослого органiзму i пошуку шляхiв Тх активацiТ та мiграцiТ в зону пошкодження при ЧМТ, що може бути одним з нових пiдходiв до лкування наслiдкiв ЧМТ у людини.
Ключовi слова: черепно-мозкова травма у тварин; кл/тинна терап/я; стовбуровI кл/тини; трансплантация
Cell therapy in experimental TBI
Mykola I. Lisianyi
Neuroimmunology Department, Romodanov Neurosurgery Institute, Kyiv, Ukraine
Received: 15 January 2020 Accepted: 24 March 2020
Address for correspondence:
Mykola I. Lisianyi, Neuroimmunology Department, Romodanov Neurosurgery Institute, 32 Platona Mayborody st., Kyiv, 04050, Ukraine, e-mail: nimun.neuro@gmail.com
The review of the literature deals with the results of the use of cell therapy in experimental TBI in animals, which analyses stem cells of different origin and degree of differentiation — neuronal embryonic, mesenchymal multipotent, totipotent blastogenic, endothelial cells and others.
The very first studies were conducted with neurogenic (nerve) stem cells (NSCs) and their progenitors, which were received from various brain structures of the embryo or adult animal. Most studies have been conducted using the mesenchymal stem cells (MSCs), due to the capacity of these cells to transform into nerve cells and endothelial cells. MSCs were obtained from various sources — adipose and bone tissue, placenta, umbilical cord or amniotic membrane and others.
The primary hypothesis was that transplanted stem cells were able to transform into neurons. Eventually, they were found to only secrete paracrine humoral factors that stimulate neuronal regeneration. It was established that the more stells were administered the more effective neuron restoration was. The stem cells were injected in various ways, mostly through stereotaxic or intravenous administration, although other methods were described, and cell introduction was either immediately after TBI or after 24 hours or several days. The accumulation of MSCs in the injured brain when administered intravenously was slight ranging from 1.4% to 0.01 %, survival was short, regardless of the route of administration — to 14 % of cells within the week and
Copyright © 2020 Mykola I. Lisianyi
[icci (D 1 wor'<'s licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License ^^gnJ https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
only 0.6% within a month. Today, there is no consensus about the mechanism of action of stem cells in TBI and there are at least six different hypotheses on this issue. The review also focuses on adult stem cells and the search for ways to activate and migrate them to the TBI injury zone, which may serve as one of the new approaches to treating the effects of TBI in humans. Keywords: traumatic brain injury in animals; cell therapy; stem cells; transplantation
Клеточная терапия при экспериментальной черепно-мозговой травме
Лисяный Н.И.
Отдел нейроиммунологии, Институт нейрохирургии им. акад. А.П. Ромоданова НАМН Украины, Киев, Украина
Поступила в редакцию 15.01.2020 Принята к публикации 24.03.2020
Адрес для переписки: Лисяный Николай Иванович, Отдел нейроиммунологии, Институт нейрохирургии им. акад. А.П. Ромоданова, ул. Платона Майбороды, 32, Киев, 04050, Украина, e-mail: nimun.neuro@ gmail.com
Обзор литературы посвящен анализу результатов использования клеточной терапии при экспериментальной черепно-мозговой травме (ЧМТ) у животных. Проанализированы стволовые клетки разного происхождения и степени дифференцировки - нейрональные эмбриональные, мезенхимальные мультипотентные, тотипотентные бластогенные, эндотелиальные клетки и др.
Первые исследования были проведены с нейрогенными (нервными) стволовыми клетками и их прогениторами, которые получали из разных структур головного мозга эмбриона или взрослого животного. Больше всего исследований проведено с использованием мезенхимальных стволовых клеток (МСК), что связано с тем, что эти клетки способны трансформироваться в нервные и эндотелиальные клетки. МСК получали из разных источников: из жировой и костной ткани, плаценты, пуповины, амниотической мембраны и др.
Ранее считали, что трансплантированные стволовые клетки способны трансформироваться в нейроны, но впоследствии пришли к выводу, что они только секретируют паракринные гуморальные факторы, стимулирующие восстановление нейронов. Установлено, что чем больше клеток введено, тем большое количество нейронов может восстановиться. Стволовые клетки вводили разными способами. Чаще всего это было стереотаксическое или внутривенное введение. Описаны и другие методы. Клетки вводили как сразу после ЧМТ, так и через 24 ч или несколько дней. Накопление МСК в травмированном мозге при внутривенном введении было малым - от 1,4 до 0,01%, выживание - коротким независимо от способа введения (около 14% клеток в течение недели и только 0,6% - в течение 1 мес). Не существует единого представления о механизме действия стволовых клеток при ЧМТ. Предложено не менее 6 гипотез. В обзоре освещена информация о собственных стволовых клетках взрослого организма и поиске путей их активации и миграции в зону повреждения при ЧМТ, что может быть одним из новых подходов к лечению последствий ЧМТ у человека.
Ключевые слова: черепно-мозговая травма у животных; клеточная терапия; стволовые клетки; трансплантация
Черепно-мозкова травма (ЧМТ) е дуже поширеним нешфекцшним захворюванням, тяжка форма якого характеризуеться великою смертшстю та прогресу-ючою швалщшстю. За прогнозом Всесв^ньоТ оргаш-зацп охорони здоров'я, ЧМТ стане основною причиною смертносп та захворюваносп людей тсля 2020 р., що е великим економiчним тягарем як для краТн, так i для пащен^в та Тх амей [1,2]. Накопичено великий експериментальний матерiал, який свщчить як про позитивну, так i про негативну д^ кл^инноТ терапп стовбуровими ^тинами (СК) при ЧМТ. У сучасних кл^чних умовах у хворих з тяжкою ЧМТ ^тинну тератю широко не застосовують, що, можливо, пов'язано як iз етично-медичними, так i з науковими питаннями. Вс дослщники вщзначають перспектив-шсть цього методу лкування ЧМТ, але вказують на велику кшьюсть питань, яю потребують дослщження, основними з яких е: здатшсть СК спричиняти розвиток пухлин, низька життездатшсть, труднощi спрямо-ваного диференшювання в нейрони, iмунне вщтор-
гнення алогенних ^тин тощо [3]. Даш багаторiчних досл^жень, суперечливi результати i складнощi використання кл^инноТ терапи при ЧМТ потребують аналiзу та визначення напрямiв нових дослщжень.
У патогенезi ЧМТ традицшно вид^яють двi фази. Перша зумовлена пошкодженням головного мозку внаслщок безпосередньоТ дм травмувального чинника, що призводить до мехашчного пошкодження цшюносп нейрошв, гли, судин мозку та видтення запальних медiаторiв i нейротрансмiтерiв, активацп мкроглм та дифузноТ дисфункци нейрошв [4,5]. Пщ дiею травмувальноТ сили може порушуватися гема-тоенцефалiчний бар'ер (ГЕБ), виникнути крововилив у мозок та церебральна iшемiя [4-6]. Друга фаза починаеться через декшька годин тсля ЧМТ i тривае вщ декшькох дшв до декшькох тижшв. Ця фаза пере -важно характеризуеться надходженням кальщю в нейрони, утворенням вшьних радикалiв, дисфункшею мтохондрш, збшьшенням рiвня глутамата i аспартата, активашею переюсного окиснення лт^в та бшюв,
що призводить до некрозу i апоптозу нейрошв, нако -пичення кл^инного дебрису в napeHxiMi мозку [5,6]. Вторинну фазу пошкодження роздшяють на ранню, пpомiжну та пiзню пiдфaзи (пepiоди) ЧМТ [5,7]. Некроз i апоптоз нейрошв можуть бути як локальними, так i дифузними, залежно вщ характеру травми. Пюля ЧМТ у piзниx дшянках головного мозку спостертаеться пошкодження нейрошв, особливо в зош ппокампа, де aпоптичнi нейрони можна виявити нав^ь через 12 мiс тсля ЧМТ [8-10].
Важливим чинником пошкодження нейрошв тсля ЧМТ е розвиток iмунного запалення з фагоцитозом та цитолiзом нервових ^тин, спричинений моноцитами, макрофагами кров^ мiкpоглiaльними клiтинaми мозку та комплементом. Запальш peaкцiï тсля ЧМТ можуть довго тривати тсля травми [4,10].
Одночасно з розвитком вторинних патолопчних реакцш тсля ЧМТ вщбуваеться стимуляшя регенера-тивних процеав, насамперед астроцитарних клiтин з розвитком астроглюзу, який сприяе вiддiлeнню зони пошкодження вщ здоpовоï пapeнxiми мозку. Активуються aнгiогeнeз i нейрогенез у головному мозку за рахунок стимуляци пpолiфepaцiï нервових СК у субвентрикулярнш зонi та гiпокaмпi. В експе-pимeнтi на тваринах показано, що в тсилатеральнш субвeнтpикуляpнiй зонi кшьюсть СК збiльшуеться у 2-4 рази поpiвняно з контралатеральною дiлянкою мозку [11]. Активоваш нepвовi стовбуpовi кл^ини мiгpують в зону ушкодження та сприяють виживанню нeйpонiв i дальних клiтин [11,12]. Також видiляються нeйpотpофiчнi фактори росту, тaкi як нейрональний фактор росту (NGF), мозковий нeйpотpофiчний фактор (BDNF), нейротрофш та штерлейюн (1Л)-10, трансформувальний фактор росту ß (TGF-ß), якi спри -яють процесам peгeнepaцiï.
Однак лише ендогенних СК недостатньо для вщновлення функци нeйpонiв або ïx зaмiни в пошко-джених зонах мозку. Часто peaлiзaцiï програм peгeнepaцiï пiсля ЧМТ заважають iмуннi та зaпaльнi реакци, якi гальмують peгeнepaтивнi процеси [11,12]. Це зумовлюе нeобxiднiсть спрямувати л^ування на гальмування iмунозaпaльниx peaкцiй у мозку та стимуляшю ендогенних СК або введення екзогенних кл^ин для корекци порушень пiсля ЧМТ [13].
Для ^тинно!' тepaпiï нaслiдкiв ЧМТ використо-вували СК практично вах ступeнiв дифepeнцiювaння (тотипотeнтнi, полiпотeнтнi, мультипотентш, олтопо-тeнтнi, пpогeнiтоpнi клiтини на piзниx стaдiяx дозрЬ вання, ^тини головного мозку eмбpiонiв i дорослих тварин, субпопуляци клiтин кiсткового мозку тощо). Нaйчaстiшe для клiтинноï терапи використовували нeйpогeннi (нeйpонaльнi) eмбpiонaльнi кл^ини, мeзeнxiмaльнi, мультипотeнтнi клiтини дорослих тварин, стовбуpовi eндотeлiaльнi та гeмопоeтичнi кл^ини, eмбpiонaльнi бластоцити щуpiв i мишей тощо [2,11].
Пepшi дослiджeння були пpовeдeнi з нервовими (нейрогенними) СК (НСК) та ïx прогешторами, якi отримували iз piзниx структур головного мозку ембрюна чи доpослоï тварини, нюxовоï цибулини, мозочку постнатальних тварин, ембр^нальних мишиних гaнглiïв, eмбpiонaльного гiпокaмпa, тканин i кл^ин мозку плода людини першого триместра розвитку.
Вщомо,що тривалого виживання НСК людини, пересаджених тваринам iз ЧМТ, важко досягти через вщторгнення цих кл^ин iмунною системою, тодi як у щурiв з ЧМТ на ™ пригнiченоТ iмунноТ системи ^ штучним iмунодефiцитом) при введенi НСК людини спостер^али тривале вiдновлення когштивних функцiй пiсля травми мозку (понад 2 мю), а 9-25% НСК переживали принаймш 5 мiс i диференцiювалися в зрiлi нейрони, астроцити та олтодендроцити [14,15]. Це дослщження свiдчить про те, що трансплантоваш НСК людини можуть диференцiюватися i бути ефек-тивним методом л^уванням пiсля травми мозку не лише у тварин, а i у людей.
Для трансплантаци пiсля ЧМТ у тварин використо -вували рiзну дозу НСК - вщ 1-105 до 2,5-107 клiтин, але найчастiше доза становила 1-105-1-106. Спосiб уведення клiтин також був рiзним: переважно - стере -отаксичний, хоча були i внутршньовенш введення. За даними деяких автор [16-19], споаб уведення не впливае на результат, хоча е даш, що внутрш-ньошлуночкове введення НСК сприяе Тх приживленню бiльшою мiрою, нiж стереотаксичне [20,21].
Найчастiше НСК вводили через 24 год або тиждень тсля ЧМТ. Хоча були спроби введення ^тин через 1 м^ тсля ЧМТ, але полтшення моторних i когнiтивних функцiй не встановлено [22]. Показано, що трансплантоваш ^тини зменшують об'ем пошкодження [22], мтрують в iшемiчну зону, тсилатеральну паренхiму та гiпокамп бшьше, нiж у контралатеральну зону. Виживання трансплантованих кл^ин було низьким - вщ 1,9 до 4,0% [23-25] упродовж 1-2 м^. НСК, як виживали бiльше 2 мiс тсля трансплантаци, експресували деяк нейрональнi та тальш маркери [24,25]. У бшьшосп дослiджень установлено, що пiсля введення НСК у тварин полтшувалися руховi функцiТ, когнiтивнi показники та здатшсть до навчання i змен -шувався об'ем ураження головного мозку [20,25].
З огляду на те, що приживання та результати л^ування НСК були незначними, проведено багато дослщжень, в яких НСК вводили на ™ iмуносупресiТ циклоспоршом або введення факторiв росту чи ростових факторiв, таких як FGF-2, BDNF [27]. НСК, трансфiкованi геном BDNF, спричиняли полiпшення рухових функцiй i краще виживали, нiж звичайнi НСК [28]. Для полтшення виживання НСК використовували капсули iз фiбронектину, ламшину, колагену, в якi помчали НСК [29].
Окрiм ембрiональних НСК, для кл^инноТ терапiТ використовували ембр^нальш СК, отриманi з мишиних бластоци^в у раннi термiни ембрюналь-ного розвитку. Дослщження проводили як на мишах, так i на щурах. Для тдсилення диференцiювання в нейрогенному напрямi попередньо Тх iнкубували з ретиноловою кислотою [30]. Ембрiональнi СК вводили стереотаксично в зону пошкодження на 7-8-му добу тсля ЧМТ. На жаль, авторам не вдалось отримати полтшення моторних i когштивних порушень [31], хоча трансплантоваш кл^ини експресували деяк ^альш та нейрональш маркери. На м^ц трансплантаци через 7 тиж тсля ш'екци ^тин могли виникнути пухлиноподiбнi утворення [32].
Найб^ьше дослiджень проведено з викори-станням мезенхiмальних стовбурових кл^ин (МСК) при ЧМТ, що пояснюеться тим, що ц клiтини широко
використовують для терапи при пошкодженнях рiзних оргашв (серце, нирки, печшка тощо), а також тим, що вони здатш трансформуватися в нервовi та ендотелiальнi кл^ини [35-38]. МСК отримували i3 рiзних джерел: жировоТ та кiстковоï тканини, плаценти, пуповини, амнютично!' мембрани людини тощо [35-38].
Ранiше вважали, що МСК здатш трансформуватися в нейрони та штегруватися в нейронну мережу мозку рецитента, але згодом дшшли висновку, що вони лише секретують паракринш гуморальш чинники, як стимулюють вiдновлення нейронiв, стабiлiзують ендотелiй i функцiï ГЕБ, пригнiчують активнiсть врод-жено' i адаптивно' iмунноï системи [36,37]. За даними морфолопчних дослщжень установлено, що чим бiльше ^тин введено, тим бiльшим було вщновлення нейронiв i виживання МСК [31,38]. Велику кшьюсть рiзноманiтних дослiджень проведено з МСК, активо-ваними рiзними стимулювальними факторами росту, такими як етдермальш та фiбробластнi фактори росту (EGF, EGF-2) нейронстимулювальний фактор росту тощо, як збiльшували виживання МСК i тдсилювали експресiю деяких нейроспецифiчних генiв [40-42], але без вщновлення поведiнкових реакцiй тварин.
У дослщженш S. Wang та спiвавт. (2013) [43] виявлено, що, ^м секреторной' здатностi, МСК можуть вибiрково м^рувати до травмовано' тканини мозку щурiв, а потiм диференцiюватися в нейрони i астро-цити та вщновлювати пошкоджену тканину мозку, полiпшуючи руховi функцiï пiсля ЧМТ. Неврологiчнi функци тварин, яких лiкували МСК, значно полтшу-валися в перiод з 3-ï до 28-ï доби, при цьому набряк мозку значно зменшувався [44]. Л^ування МСК може зменшити кiлькiсть мiкроглiï, макрофагiв, нейтрофiлiв, CD3+-лiмфоцитiв, апоптотичних клiтин i протизапальних цитоюшв у травмованiй корi, що пригшчуе запальну реакцiю пiсля ЧМТ [45]. Аналопчш результати отриманiо в мишей iз ЧМТ, яких лiкували МСК [46]. Порiвняно з контрольною групою лiкування MCK сприяло вiдновленню невролопчних функцiй у мишей, полiпшувало здатшсть до навчання та вiдновлення пам'ят^ зменшувало апоптоз нейронiв [45]. У бшьшосл робiт показано, що активоваш або трансфiкованi геном BDGF чи шшими ростковими чинникам МСК, краще виживали та експресували нейро^альш маркери [40-43]. Позитивну д^ як для нативних, так i для трансфкованих факторами росту МСК, вщзначено на рiзних моделях ЧМТ.
МСК вводили рiзними способами, найчастiше -стереотаксично або внутршньовенно. Також описано внутршньошлуночков^ внутрiшньотекальнi та внутрiшньоартерiальнi методи введення [47] в дозах вщ 1-106 до 1-107 клiтин. Термши введення МСК вiдрiз-нялися - як вщразу пiсля ЧМТ, так i через 24 год або декшька дшв пiсля травми. Мало роб^, у яких в одних i тих самих умовах порiвнювали д^ МСК, уведених рiзними способами [2,47].
При трансплантацiï МСК використовували капсули iз желатину, хитозану, фiбрину, метригелю тощо, що дало змогу збтьшити термiн виживання iмпланто-ваних клiтин, а iнодi полтшувало вiдновлення пору-шених функцiй нейрошв пiсля ЧМТ [48,50].
Трансплантованi МСК знижували концентрашю прозапальних цитокiнiв у сироватц кровi (1Л-1, 1Л-6,
фактор некрозу пухлин, 1Л-8) та тдвищували рiвень нейротрофiчного фактора в лiкворi [45].
Локалiзацiя МСК у мозку залежить вщ способу введення. Так, стереотаксичне введення МСК спри-чиняе 1х мiграцiю в пограничну зону мюця пошкод-ження, iпсилатеральну паренхiму та ппокамп мозку, менше накопичення кл^ин спостерiгали в контра-латеральнiй пiвкулi мозку [50,51], внутрiшньовенне введення - м^ращю до рiзних органiв, а саме в легеш, печiнку, нирки, селезшку [51,52]. Накопичення МСК у травмованому мозку при внутршньовенному введенш було нижчим - вiд 1,4 до 0,01% [47,48], що робить неможливим вплив поодиноких кл^ин, як проникли в мозок, на вщновлення функци мозку [47]. Виживання трансплантованих МСК дуже низьке. Так, незалежно вщ способу введення близько 14% кл^ин були життездатними протягом тижня i лише 0,6% - протягом 1 мю [52]. О^м експресп рiзних нейро-нальних та дальних маркерiв, у низцi робiт виявлено пролiферацiю введених МСК [40,47,48].
Установлено позитивний вплив на процеси вщновлення тсля ЧМТ не лише МСК, а i кондицш-ного середовища, в якому in vitro культивували ш клiтини, що пiдтверджуеться пстолопчно змен-шенням пошкодження мозку [53]. ^ результати свiдчать, що позитивний вплив МСК пов'язаний не лише з контактною взаемодiею МСК i кл^ин мозку або замшою ними пошкоджених при ЧМТ нервових кл^ин, а i з шшими мехашзмами, такими як стиму-ляцiя пролiферацiï нервових клiтин, гальмування запальних реакцш та набряку мозку. З шшого боку, результати дослiдження дiï кондицшного середовища на ЧМТ указують на можливють розробки препаратiв на основi культуральних середовищ для вирощування МСК, дiя яких була б спрямована на певну ланку пато -генезу ЧМТ (запалення, некроз, апоптоз нейрошв, набряк i стабтьшсть ГЕБ, стимуляшю анпогенезу тощо).
Отримання стимулювальних культуральних (кондицшних) середовищ i активованих «поляризо-ваних» у певному напрямi диференцiйованих МСК дасть змогу керувати процесом регенераци не лише нейрошв, а й шших клiтин паренхiми мозку (глiï, ендотелiю судин), а також гальмувати iмуннi реакцiï тощо. МСК, як i шшл стовбуровi клiтини, можуть синтезувати та видтяти в культуральне середовище велику кшьюсть екзосом - невеликих везикул, котрi мiстять рiзнi РНК (мРНК, мiРНК тощо), та бiлки дiаме-тром 30-100 нм, яю можуть вившьнятися з рiзних типiв клiтин при нормальних або патолопчних умовах [54] Екзосоми мають низьку антигеншсть i тривалий перюд напiввиведення з периферичного кровооб^у, можуть проникати крiзь ГЕБ [55]. При внутршньовенному введенi екзосом, отриманих iз МСК, тваринам iз ЧМТ спостерiгали полiпшення неврологiчних функцш, що зумовлено сприянням ендогенному анпогенезу та нейрогенезу, а також зниженням запальноï реакцп пiсля травми [56].
Для кл^инно: терапiï також дослщжували дiю iнших клiтин-попередникiв, а саме мультипотентних кл^ин прогенiторiв, отриманих iз кiсткового мозку дорослих тварин, яю здатнi трансформуватися за певних умов у кровотворш, ендотелiальнi та нервовi клiтини [50,51,57]. Так, використання МСК iз кiст-
кового мозку людини у щуpiв iз ЧМТ, яю вводили внутршньовенно, сприяло вiдновлeнню функцiï ГЕБ, збшьшенню piвня протизапальних цитокiнiв (1Л-10), гальмуванню peaкцiй мiсцeвиx iмунниx пpоцeсiв [58-60]) та полтшенню нeвpологiчниx порушень у щуpiв [57] та мишей [60].
Подiбними властивостями володiли також ендо-тeлiaльнi клiтини-пpогeнiтоpи, якi можна отримати iз жиpовоï тканини або юсткового мозку. Введення таких клiтин у мозок тсля ЧМТ сприяло полтшенню мкроциркуляци, зниженню запалення та астроглюзу i залученню цих клiтин у мкрокапшяри в зонi пошкодження мозку [61-63].
Про шдуковаш плюрипотентш стовбуpовi клiтини (iПСК) вперше було повщомлено у 2006 р., коли япон-ськi вчeнi використали вipуснi вектори для перене-сення фaктоpiв транскрипци Oct3/4, Sox2, c-Myc i Klf4 у дифepeнцiйовaнi сомaтичнi ^тини, що спричинило ïx перепрограмування в ембрюнальш стовбуpовi клiтини [67]. Таю кл^ини можуть бути отpимaнi вщ пaцiентa з ЧМТ i перепрограмоваш in vitro в iПСК, а потм ввeдeнi хворому, що запобтае етичним проблемам та iмунному вщторгненню. Вони мають здaтнiсть до самостшного оновлення i дифepeнцiювaння клiтин piзниx типiв, тому пepспeктивнi для ключного засто-сування. При травматичному пошкодженш спинного мозку у тварин було використано ^СК людини [68]. Виявлено, що пересаджеш iПСК можуть виживати у тварин i диференшюватися на три нейронш клiтиннi л i н iï, що сприяло аксональнш регенераци та запобЬ гало пошкодженню тканин мозку. Перепрограмування реактивних дальних кл^ин в iПСК показало, що вони здатш дифepeнцiювaтися у велику юльюсть НСК i можуть бути дaлi дифepeнцiйовaнi в нейрони та тальш клiтини [68,69]. Хоча ^СК мають багато переваг, вони не позбавлеш нeдолiкiв [70]. По-перше, осюльки цi клiтини пepeпpогpaмовaнi вipусом, вона мають певну онкогеншсть, по-друге, ефектившсть вiд перепрограмування соматичних клiтин низька [2]. ^м того, оскiльки ^тини, котpi утворюються при пepeпpогpaмувaннi, мають невщоме генетичне та eпiгeнeтичнe тло, питання безпечност слiд ретельно оцшити до використання iПСК у клш^ [2,70].
Таким чином, тpaнсплaнтaцiя piзниx типiв СК та ïx пpогeнiтоpiв або введення кондицiйниx середовищ чи екзосом показали певну ефектившсть, що доведено на piзниx моделях ЧМТ у тварин. Це дало тдставу вважати, що кл^инна тератя може бути перспек-тивним методом для л^ування тяжкоï ЧМТ. 1снують перепони для широкого ключного використання клiтинноï тepaпiï. Зокрема вiдсуте едине уявлення про мехашзм дiï СК. Запропоновано багато ппотез щодо мexaнiзмiв дм СК при ЧМТ [47]. Основними з них е таю:
1) рашше вважали, що трансплантоваш СК i особливо НСК здатш замшити пошкоджеш нейрони та штегруватися з нейронами мозку, про що свщчило багато публ^ацш, але подaльшi дослщження не пiдтвepдили це припущення;
2) мехашзм дм СК зумовлений ïx гуморальними чинниками, яю здaтнi впливати на регенерашю, а саме стимулювати ендогенний нейрогенез;
3) СК здатш до мiжклiтинноï пepeдaчi гeнiв, екзосом i протеМв шляхом мiжклiтинного контакту та злиття з нервовими ^тинами [71];
4) СК регулюють набряк i запалення, яке виникае тсля ЧМТ, за рахунок синтезу протизапальних цитоюшв типу 1Л-10 та гальмування продукци проза-пальних цитоюшв, таких як 1Л-1,6,17;
5) СК тдсилюють ангюгенез в iшeмiчнiй зонi, зб^ьшуючи синтез вaскуляpно-eндотeлiaльного фактора росту (VEGF);
6) мтрашя трансплантованих СК у зону пошкодження та створення «бюмютка» для мтраци iз субвен -трикулярно1' дiлянки та ппокампа в зону пошкодження ендогенних власних СК [72].
Ппотеза про «бюмют» мiж СК i зоною пошкодження, запропонована Naoki Taj i n i та ствавт. (2013) [72], полягае в тому, що трансплантоваш СК за допомогою хемоюшв i металопротеаз, особливо метопротеази-9, та екстрацелюлярного матриксу прокладають шлях до зони пошкодження, а також якимось чином стимулюють мтрашю (приваблюють) власш СК ппокампа та субвeнтpикуляpноï дшянки по слщах трансплантованих СК у зону пошкодження. Трансплантоваш СК завдяки свош бюлопчнш актив-ностi «торують» шлях для власних СК i створюють «бюмют». Протягом 1 мю у пограничному paйонi бiля зони пошкодження перебувають як трансплантоваш, так i власш СК, а через 3 мю тсля трансплантаци в зош ушкодження виявляють лише власш СК, юльюсть яких у рази бшьша, шж без трансплантаци СК. Це свщчить про те, що трансплантоваш СК стимулюють мтрашю та пpолiфepaцiю власних СК у зош пошкодження. Докaзiв на користь цього мехашзму ди СК небагато, але в цьому дослщженш використано мeзeнxiмaльнi кл^ини людини, отри-маш iз кiсткового мозку, що могло бути причиною ïx вщторгнення у вщдшеш строки. Отже, ксeногeннi МСК можуть не лише накопичуватися в зош пошкодження, a i стимулювати пpолiфepaцiю власних СК та прокладати |'м шлях до зони пошкодження за рахунок екстракл^иного матриксу i металопротеаз СК, яю виконують регенеративш та вщновш функци в зош пошкодження. Напрям ди цих активованих власних СК потребуе подальшого дослщження.
Можна сподiвaтися, що будуть вщкри^ й iншi мexaнiзми ди СК. Причому початкова гiпотeзa про диференшювання СК у peгiонaльнi типи нервових кл^ин i зaмiнa ними пошкоджених нейрошв зали-шаеться найприваблившою, незважаючи на те, що тривале ïx приживання незначне. Можливо, в майбут-ньому новi тexнологiï дадуть змогу досягти тривалого приживання СК, а також замшити ними пошкоджеш нepвовi кл^ини, що сприятиме вщновленню рухових i когштивних функцш особливо в paзi виникнення вегетативних сташв пiсля ЧМТ. Для виpiшeння цього складного завдання необхщне всeбiчнe дослщження СК, вивчення патогенезу ЧМТ та управлшня проце-сами iмунного запалення, астроглюзу в зош пошкодження, яю гальмують взаемод^ СК iз пошкодженими нейронами.
Анaлiз великой' кiлькостi даних щодо використання клiтинноï тepaпiï при ЧМТ свщчить, що бiльшiсть невиршених питань можна звести до двох основних стратепчних завдань. Перше - створення умов для пpолiфepaцiï, м^раци, спpямовaноï дифepeнцiaцiï ендогенних, власних СК нepвовоï системи або СК шших оpгaнiв i тканин. Виpiшeнню цього завдання
заважае вщсутшсть повного уявлення про м^ращю та диференшашю власних НСК, управлшня проце-сами трансформацiï СК у тальш клiтини, якi разом зi зрiлими глiальними та сполучнотканинними ^тинами створюють глiальний рубець, який вщмежовуе пошкоджену зону вщ неушкодженоï паренхiми. Ми не знаемо, добре це чи погано для трансплантованих кл^ин i чи ва нейрони в зош травми незворотно пошкоджеш.
Вiдомо, що у дорослому мозку нейрогенез можливий лише в певних дтянках ЦНС - субвентрикулярнш та субгранулярнiй зона зубчастоï звивини гiпокампа мозку, де локалiзованi стовбуровi нервовi клiтини дорослого мозку (СНКДМ). Актившсть ïх регулюеться великою кшьюстю молекул, сигналiв вiд оточуючих кл^ин, найважливiшими з яких е етдермальний, фiбробластний та тромбоцитарний фактори росту i деяк нейротрофини, потрiбнi також для пiдтримування ембрiональних кл^ин [65-67]. Особливу роль у такш спрямованiй регуляцiï СНКДМ вiдводять медiаторам iмунноï системи.
СНКДМ локалiзованi в субвентрикулярнш зонi бiчних шлуночкiв та зубчастш звивинi гiпокампа i за структурою та молекулярною характеристиками нагадують астроцити [73]. Видтяють декшька титв астроцитарних СНКДМ субвентрикулярноïзони: В-1 -клiтини, якi дiляться i тдтримують популяцiю СНКДМ у шшах, а також можуть починати пролiферувати i диференцiюватися в так зваш клiтини С-типу - тран -зиторш прогенiтори, якi мiгрують. Останш перетворю-ються на нейробласти (^тини А-типу), якi мiгрують по растрально м^рацшному шляху в нюхову цибулину, де перетворюються на штернейрони [74-76]. Роль новостворених штернейрошв iз СНКДМ субвентрику-лярноï зони остаточно не з'ясовано. Вони м^тяться в нюховш цибулини та, ймовiрно, виконують функци цього органа. Шляхи м^раци Тх з нюховоï цибулини чiтко не встановлено.
СНКДМ, локалiзованi в гранулярному ii^i зубча-стоï звивини ппокампа, мають вiдмiнностi вiд СНКДМ, розташованих у субвентрикулярнш зош. Цей тип ^тин асиметрично дшиться i утворюе ^тини D-типу, якi е нейрональними прогешторами [75,77]. D-тип клiтин проходить декшька стадш дозрiвання (D-1, D-2, D-2n, D-3) i зрештою диференшюеться в гранулярнi нейрони зубчастоï звивини [77,78]. Часто СНКДМ субгранулярноï зони зубчаста звивини називають нейрональними прогешторами замють НСК. Функцiя цих новостворених нейрошв полягае у формуванш пам'ят^ навчаннi. Ймовiрно вони мають вщношення до розвитку депресiï [73,75,79]. Подальша мiграцiя прогенiторiв i новостворених нейрошв по мозкових структурах недостатньо вивчено.
Таким чином, як у субвентрикулярнш зош бiчних шлуночюв, так i в субгранулярнш зош зубчато; звивини, СНКДМ не лише збер^аються, а i мають схильшсть до диференцiювання та мiграцiï за дм певних сигналiв, якi надходять вщ мiкрооточення мозку.
Управлiння процесами спрямованого диферен-цiювання СНКДМ у потрiбний тип нейронiв (рухових, iнтернейронiв, серотонш-, дофамiн-, ацетилхолинер-гiчних тощо) е недосконалим, хоча ^нуе можливiсть диференшювання на глiальному, ол^одендроцитар-
ному, ендотелiально-васкулярному шляхах iCHye, що дае тдставу сподiватися на вирiшення цього завдання.
1ншим завданням е визначення ролi м^роото-чення та запалення, набряку мозку, як можуть як стимулювати, так i гальмувати активнiсть власних СК. Про можливють такот активаци власних СК свiдчать данi щодо вiдновлення рухових i когнiтивних функцш пiсля перенесених iнсyльтiв i ЧМТ у вщдалений перiод, що пояснюеться як пластичною перебудовою нервових кл^ин, так i стимyляцieю регенерацiT за рахунок власних СК. При рiзних нейродегенеративних захворюваннях (хвороби Альгеймера i Паркiнсона) спостерiгаeться збiльшення неврологiчного дефЬ циту, що свiдчить про те, що процес вщновлення за рахунок власних СК може бути загальмований з певних причин.
Ще одним завданням е подальше вивчення бюлоги екзогенних НСК або СК ненейронального походження для полтшення Тх властивостей. Для СК характерним е низьке виживання тсля трансплантаци (близько 2-4% кл^ин виживають протягом 2 мiс), повiльна м^ращя в зону пошкодження, неконтрольоване диференщювання i накопичення зайвих аксонiв, як не можуть iнтегрyватися з нервовими кланами реципieнта, що суттево обмежуе ефектившсть клiтинноT терапiT.
1снують також iншi проблеми клiтинноT терапи ЧМТ. Лише експериментальне Тх виршення дасть тдставу сподiватися на широке клiнiчне викори-стання цього методу лкування при ЧМТ.
Розкриття шформацп
Конфликт ¡нтереав
Автори заявляють про вiдсyтнiсть конфлiктy iнтересiв.
Етичнiнорми
Ця стаття являе собою огляд л^ератури, тому схвалення етичного ком^ету не було потрiбно.
Фiнaнсувaння
Дослщження не мало спонсорськот тдтримки.
References
1. Maas AIR, Menon DK, Adelson PD, Andelic N, Bell MJ, Belli A, Bragge P, Brazinova A, Buki A, Chesnut RM, Citerio G, Coburn M, Cooper DJ, Crowder AT, Czeiter E, Czosnyka M, Diaz-Arrastia R, Dreier JP, Duhaime AC, Ercole A. Traumatic brain injury: integrated approaches to improve prevention, clinical care, and research. Lancet Neurol. 2017 Dec;16(12):987-1048. doi: 10.1016/S1474-4422(17)30371-X. PMID: 29122524.
2. Zhou Y, Shao A, Xu W, Wu H, Deng Y. Advance of Stem Cell Treatment for Traumatic Brain Injury. Front Cell Neurosci. 2019 Aug; 13:301. doi: 10.3389/fncel.2019.00301. PMID: 31456663; PMCID: PMC6700304.
3. Chayka AV, Zabenko YY, Labunets IF, Pivneva TA. Traumatic unjury: pathogenesis, experimental models, prospects of cell therapy. Cell and Organ Transplantology. 2017;5(2):209-215. doi: 10.22494/cot.v512.78.
4. Jain KK. Neuroprotection in traumatic brain injury. Drug Discov Today. 2008 Dec;13(23-24):1082-9. doi: 10.1016/j. drudis.2008.09.006. PMID: 18848641.
5. Umile EM, Sandel ME, Alavi A, Terry CM, Plotkin RC. Dynamic imaging in mild traumatic brain injury: support for the theory of medial temporal vulnerability. Arch Phys Med Rehabil. 2002 Nov;83(11):1506-13. doi: 10.1053/apmr.2002.35092. PMID: 12422317.
6. Kelley BJ, Lifshitz J, Povlishock JT. Neuroinflammatory responses after experimental diffuse traumatic brain injury.
J Neuropathol Exp Neurol. 2007 Nov;66(11):989-1001. doi: 10.1097/NEN.0b013e3181588245. PMID: 17984681.
7. Algattas H, Huang JH. Traumatic Brain Injury pathophysiology and treatments: early, intermediate, and late phases postinjury. Int J Mol Sci. 2013 Dec;15(1):309-41. doi: 10.3390/ ijms15010309. PMID: 24381049; PMCID: PMC3907812.
8. Kotapka MJ, Graham DI, Adams JH, Gennarelli TA. Hippocampal pathology in fatal human head injury without high intracranial pressure. J Neurotrauma. 1994 Jun;11(3):317-24. doi: 10.1089/neu.1994.11.317. PMID: 7996585.
9. Ugoya SO, Tu J. Bench to bedside of neural stem cell in traumatic brain injury. Stem Cells Int. 2012;2012:141624. doi: 10.1155/2012/141624. PMID: 23028389; PMCID: PMC3458287.
10. Bedi SS, Walker PA, Shah SK, Jimenez F, Thomas CP, Smith P, Hetz RA, Xue H, Pati S, Dash PK, Cox CS Jr. Autologous bone marrow mononuclear cells therapy attenuates activated microglial/macrophage response and improves spatial learning after traumatic brain injury. J Trauma Acute Care Surg. 2013 Sep;75(3):410-6. doi: 10.1097/TA.0b013e31829617c6. PMID: 23928737; PMCID: PMC4086922.
11. Richardson RM, Singh A, Sun D, Fillmore HL, Dietrich DW 3rd, Bullock MR. Stem cell biology in traumatic brain injury: effects of injury and strategies for repair. J Neurosurg. 2010 May;112(5):1125-38. doi: 10.3171/2009.4.JNS081087. PMID: 19499984.
12. Molcanyi M, Riess P, Bentz K, Maegele M, Hescheler J, Schäfke B, Trapp T, Neugebauer E, Klug N, Schäfer U. Trauma-associated inflammatory response impairs embryonic stem cell survival and integration after implantation into injured rat brain. J Neurotrauma. 2007 Apr;24(4):625-37. doi: 10.1089/ neu.2006.0180. PMID: 17439346.
13. Cox CS Jr. Cellular therapy for traumatic neurological injury. Pediatr Res. 2018 Jan;83(1-2):325-332. doi: 10.1038/ pr.2017.253. PMID: 28985200.
14. Riess P, Zhang C, Saatman KE, Laurer HL, Longhi LG, Raghupathi R, Lenzlinger PM, Lifshitz J, Boockvar J, Neugebauer E, Snyder EY, McIntosh TK. Transplanted neural stem cells survive, differentiate, and improve neurological motor function after experimental traumatic brain injury. Neurosurgery. 2002 0ct;51(4):1043-52; discussion 1052-4. doi: 10.1097/00006123-200210000-00035. PMID: 12234415.
15. Philips MF, Mattiasson G, Wieloch T, Björklund A, Johansson BB, Tomasevic G, Martinez-Serrano A, Lenzlinger PM, Sinson
G, Grady MS, McIntosh TK. Neuroprotective and behavioral efficacy of nerve growth factor-transfected hippocampal progenitor cell transplants after experimental traumatic brain injury. J Neurosurg. 2001 May;94(5):765-74. doi: 10.3171/ jns.2001.94.5.0765. PMID: 11354408.
16. Haus DL, Lopez-Velazquez L, Gold EM, Cunningham KM, Perez
H, Anderson AJ, Cummings BJ. Transplantation of human neural stem cells restores cognition in an immunodeficient rodent model of traumatic brain injury. Exp Neurol. 2016 Jul;281:1-16. doi: 10.1016/j.expneurol.2016.04.008. PMID: 27079998.
17. Elias PZ, Spector M. Implantation of a collagen scaffold seeded with adult rat hippocampal progenitors in a rat model of penetrating brain injury. J Neurosci Methods. 2012 Jul;209(1):199-211. doi: 10.1016/j.jneumeth.2012.06.003. PMID: 22698665.
18. Hagan M, Wennersten A, Meijer X, Holmin S, Wahlberg L, Mathiesen T. Neuroprotection by human neural progenitor cells after experimental contusion in rats. Neurosci Lett. 2003 Nov 20;351(3):149-52. doi: 10.1016/j.neulet.2003.07.021. PMID: 14623128.
19. Skardelly M, Gaber K, Burdack S, Scheidt F, Hilbig H, Boltze J, Förschler A, Schwarz S, Schwarz J, Meixensberger J, Schuhmann MU. Long-term benefit of human fetal neuronal progenitor cell transplantation in a clinically adapted model after traumatic brain injury. J Neurotrauma. 2011 Mar;28(3):401-14. doi: 10.1089/neu.2010.1526. PMID: 21083415.
20. Wallenquist U, Brännvall K, Clausen F, Lewen A, Hillered L, Forsberg-Nilsson K. Grafted neural progenitors migrate and form neurons after experimental traumatic brain injury. Restor Neurol Neurosci. 2009;27(4):323-34. doi: 10.3233/
RNN-2009-0481. PMID: 19738325.
21. Wennersten A, Meier X, Holmin S, Wahlberg L, Mathiesen T. Proliferation, migration, and differentiation of human neural stem/progenitor cells after transplantation into a rat model of traumatic brain injury. J Neurosurg. 2004 Jan;100(1):88-96. doi: 10.3171/jns.2004.100.1.0088. PMID: 14743917.
22. Zhang C, Saatman KE, Royo NC, Soltesz KM, Millard M, Schouten JW, Motta M, Hoover RC, McMillan A, Watson DJ, Lee VM, Trojanowski JQ, McIntosh TK. Delayed transplantation of human neurons following brain injury in rats: a long-term graft survival and behavior study. J Neurotrauma. 2005 Dec;22(12):1456-74. doi: 10.1089/neu.2005.22.1456. PMID: 16379583.
23. Harting MT, Sloan LE, Jimenez F, Baumgartner J, Cox CS Jr. Subacute neural stem cell therapy for traumatic brain injury. J Surg Res. 2009 May 15;153(2):188-94. doi: 10.1016/j. jss.2008.03.037. PMID: 18694578; PMCID: PMC2874889.
24. Ma H, Yu B, Kong L, Zhang Y, Shi Y. Transplantation of neural stem cells enhances expression of synaptic protein and promotes functional recovery in a rat model of traumatic brain injury. Mol Med Rep. 2011 Sep-Oct;4(5):849-56. doi: 10.3892/mmr.2011.510. PMID: 21687946.
25. Dunkerson J, Moritz KE, Young J, Pionk T, Fink K, Rossignol J, Dunbar G, Smith JS. Combining enriched environment and induced pluripotent stem cell therapy results in improved cognitive and motor function following traumatic brain injury. Restor Neurol Neurosci. 2014;32(5):675-87. doi: 10.3233/ RNN-140408. PMID: 25079980.
26. Wennersten A, Holmin S, Al Nimer F, Meijer X, Wahlberg LU, Mathiesen T. Sustained survival of xenografted human neural stem/progenitor cells in experimental brain trauma despite discontinuation of immunosuppression. Exp Neurol. 2006 Jun;199(2):339-47. doi: 10.1016/j.expneurol.2005.12.035. PMID: 16490195.
27. Bakshi A, Shimizu S, Keck CA, Cho S, LeBold DG, Morales D, Arenas E, Snyder EY, Watson DJ, McIntosh TK. Neural progenitor cells engineered to secrete GDNF show enhanced survival, neuronal differentiation and improve cognitive function following traumatic brain injury. Eur J Neurosci. 2006 Apr;23(8):2119-34. doi: 10.1111/j.1460-9568.2006.04743.x. PMID: 16630059.
28. Trojanowski JQ, Kleppner SR, Hartley RS, Miyazono M, Fraser NW, Kesari S, Lee VM. Transfectable and transplantable postmitotic human neurons: a potential «platform» for gene therapy of nervous system diseases. Exp Neurol. 1997 Mar;144(1):92-7. doi: 10.1006/exnr.1996.6393. PMID: 9126157.
29. Tate CC, Shear DA, Tate MC, Archer DR, Stein DG, LaPlaca MC. Laminin and fibronectin scaffolds enhance neural stem cell transplantation into the injured brain. J Tissue Eng Regen Med. 2009 Mar;3(3):208-17. doi: 10.1002/term.154. PMID: 19229887.
30. Ikeda R, Kurokawa MS, Chiba S, Yoshikawa H, Ide M, Tadokoro M, Nito S, Nakatsuji N, Kondoh Y, Nagata K, Hashimoto T, Suzuki N. Transplantation of neural cells derived from retinoic acid-treated cynomolgus monkey embryonic stem cells successfully improved motor function of hemiplegic mice with experimental brain injury. Neurobiol Dis. 2005 0ct;20(1):38-48. doi: 10.1016/j.nbd.2005.01.031. PMID: 16137565.
31. Chiba S, Iwasaki Y, Sekino H, Suzuki N. Transplantation of motoneuron-enriched neural cells derived from mouse embryonic stem cells improves motor function of hemiplegic mice. Cell Transplant. 2003;12(5):457-68. doi: 10.3727/000000003108747019. PMID: 12953919.
32. Chiba S, Ikeda R, Kurokawa MS, Yoshikawa H, Takeno M, Nagafuchi H, Tadokoro M, Sekino H, Hashimoto T, Suzuki N. Anatomical and functional recovery by embryonic stem cell-derived neural tissue of a mouse model of brain damage. J Neurol Sci. 2004 Apr 15;219(1-2):107-17. doi: 10.1016/j. jns.2004.01.006. PMID: 15050446.
33. Walker PA, Bedi SS, Shah SK, Jimenez F, Xue H, Hamilton JA, Smith P, Thomas CP, Mays RW, Pati S, Cox CS Jr. Intravenous multipotent adult progenitor cell therapy after traumatic brain injury: modulation of the resident microglia population. J Neuroinflammation. 2012 Sep 28;9:228. doi: 10.1186/17422094-9-228. PMID: 23020860; PMCID: PMC3546881.
34. Mahmood A, Lu D, Wang L, Li Y, Lu M, Chopp M. Treatment of traumatic brain injury in female rats with intravenous
administration of bone marrow stromal cells. Neurosurgery. 2001 Nov;49(5):1196-203; discussion 1203-4. PMID: 11846913.
35. Castro RF, Jackson KA, Goodell MA, Robertson CS, Liu H, Shine HD. Failure of bone marrow cells to transdifferentiate into neural cells in vivo. Science. 2002 Aug 23;297(5585):1299. doi: 10.1126/science.297.5585.1299. PMID: 12193778.
36. Sanchez-Ramos J, Song S, Cardozo-Pelaez F, Hazzi C, Stedeford T, Willing A, Freeman TB, Saporta S, Janssen W, Patel N, Cooper DR, Sanberg PR. Adult bone marrow stromal cells differentiate into neural cells in vitro. Exp Neurol. 2000 Aug;164(2):247-56. doi: 10.1006/exnr.2000.7389. PMID: 10915564.
37. Qu K, Ortoleva P. Understanding stem cell differentiation through self-organization theory. J Theor Biol. 2008 Feb 21;250(4):606-20. doi: 10.1016/j.jtbi.2007.10.019. PMID: 18076908.
38. Walker PA, Shah SK, Harting MT, Cox CS Jr. Progenitor cell therapies for traumatic brain injury: barriers and opportunities in translation. Dis Model Mech. 2009 Jan-Feb;2(1-2):23-38. doi: 10.1242/dmm.001198. PMID: 19132123; PMCID: PMC2615170.
39. Galindo LT, Filippo TR, Semedo P, Ariza CB, Moreira CM, Camara NO, Porcionatto MA. Mesenchymal stem cell therapy modulates the inflammatory response in experimental traumatic brain injury. Neurol Res Int. 2011;2011:564089. doi: 10.1155/2011/564089. PMID: 21766025; PMCID: PMC3135112.
40. Chen XH, Iwata A, Nonaka M, Browne KD, Smith DH. Neurogenesis and glial proliferation persist for at least one year in the subventricular zone following brain trauma in rats. J Neurotrauma. 2003 Jul;20(7):623-31. doi: 10.1089/089771503322144545. PMID: 12908924.
41. Hong SQ, Zhang HT, You J, Zhang MY, Cai YQ, Jiang XD, Xu RX. Comparison of transdifferentiated and untransdifferentiated human umbilical mesenchymal stem cells in rats after traumatic brain injury. Neurochem Res. 2011 Dec;36(12):2391-400. doi: 10.1007/s11064-011-0567-2. PMID: 21877237.
42. Liu Y, Yi XC, Guo G, Long QF, Wang XA, Zhong J, Liu WP, Fei Z, Wang DM, Liu J. Basic fibroblast growth factor increases the transplantation-mediated therapeutic effect of bone mesenchymal stem cells following traumatic brain injury. Mol Med Rep. 2014 Jan;9(1):333-9. doi: 10.3892/mmr.2013.1803. PMID: 24248266.
43. Wang S, Kan Q, Sun Y, Han R, Zhang G, Peng T, Jia Y. Caveolin-1 regulates neural differentiation of rat bone mesenchymal stem cells into neurons by modulating Notch signaling. Int J Dev Neurosci. 2013 Feb;31(1):30-5. doi: 10.1016/j.ijdevneu.2012.09.004. PMID: 23031836.
44. Huang SH, Wang L, Chi F, Wu CH, Cao H, Zhang A, Jong A. Circulating brain microvascular endothelial cells (cBMECs) as potential biomarkers of the bloodbrain barrier disorders caused by microbial and non-microbial factors. PLoS One. 2013.8(4):e62164. doi: 10.1371/journal.pone.0062164. PMC3637435.
45. Zhang R, Liu Y, Yan K, Chen L, Chen XR, Li P, Chen FF, Jiang XD. Anti-inflammatory and immunomodulatory mechanisms of mesenchymal stem cell transplantation in experimental traumatic brain injury. J Neuroinflammation. 2013 Aug 23;10:106. doi: 10.1186/1742-2094-10-106. PMID: 23971414; PMCID: PMC3765323.
46. Guo XB, Deng X, Wei Y. Homing of Cultured Endothelial Progenitor Cells and Their Effect on Traumatic Brain Injury in Rat Model. Sci Rep. 2017 Jun 23;7(1):4164. doi: 10.1038/s41598-017-04153-2. PMID: 28646184; PMCID: PMC5482798.
47. Gennai S, Monsel A, Hao Q, Liu J, Gudapati V, Barbier EL, Lee JW. Cell-based therapy for traumatic brain injury. Br J Anaesth. 2015 Aug;115(2):203-12. doi: 10.1093/bja/aev229. PMID: 26170348; PMCID: PMC4500763.
48. Guan J, Zhu Z, Zhao RC, Xiao Z, Wu C, Han Q, Chen L, Tong W, Zhang J, Han Q, Gao J, Feng M, Bao X, Dai J, Wang R. Transplantation of human mesenchymal stem cells loaded on collagen scaffolds for the treatment of traumatic brain injury in rats. Biomaterials. 2013 Aug;34(24):5937-46. doi: 10.1016/j.biomaterials.2013.04.047. PMID: 23664090.
49. Mahmood A, Lu D, Chopp M. Intravenous administration
of marrow stromal cells (MSCs) increases the expression of growth factors in rat brain after traumatic brain injury. J Neurotrauma. 2004 Ja n;21 (1) : 33-9. doi: 10.1089/089771504772695922. PMID: 14987463.
50. Walker PA, Aroom KR, Jimenez F, Shah SK, Harting MT, Gill BS, Cox CS Jr. Advances in progenitor cell therapy using scaffolding constructs for central nervous system injury. Stem Cell Rev Rep. 2009 Sep;5(3):283-300. doi: 10.1007/ s12015-009-9081-1. PMID: 19644777; PMCID: PMC2874887.
51. Lu D, Mahmood A, Wang L, Li Y, Lu M, Chopp M. Adult bone marrow stromal cells administered intravenously to rats after traumatic brain injury migrate into brain and improve neurological outcome. Neuroreport. 2001 Mar 5;12(3):559-63. doi: 10.1097/00001756-200103050-00025. PMID: 11234763.
52. Mahmood A, Lu D, Lu M, Chopp M. Treatment of traumatic brain injury in adult rats with intravenous administration of human bone marrow stromal cells. Neurosurgery. 2003 Sep;53(3):697-702; discussion 702-3. doi: 10.1227/01. neu.0000079333.61863.aa. PMID: 12943585.
53. Chang CP, Chio CC, Cheong CU, Chao CM, Cheng BC, Lin MT. Hypoxic preconditioning enhances the therapeutic potential of the secretome from cultured human mesenchymal stem cells in experimental traumatic brain injury. Clin Sci (Lond). 2013 Feb;124(3):165-76. doi: 10.1042/CS20120226. PMID: 22876972.
54. Barteneva NS, Maltsev N, Vorobjev IA. Microvesicles and intercellular communication in the context of parasitism. Front Cell Infect Microbiol. 2013 Sep 6;3:49. doi: 10.3389/ fcimb.2013.00049. PMID: 24032108; PMCID: PMC3764926.
55. Escudero CA, Herlitz K, Troncoso F, Acurio J, Aguayo C, Roberts JM, Truong G, Duncombe G, Rice G, Salomon C. Role of Extracellular Vesicles and microRNAs on Dysfunctional Angiogenesis during Preeclamptic Pregnancies. Front Physiol. 2016 Mar 18;7:98. doi: 10.3389/fphys.2016.00098. PMID: 27047385; PMCID: PMC4796029.
56. Zhang Y, Chopp M, Meng Y, Katakowski M, Xin H, Mahmood A, Xiong Y. Effect of exosomes derived from multipluripotent mesenchymal stromal cells on functional recovery and neurovascular plasticity in rats after traumatic brain injury. J Neurosurg. 2015 Apr;122(4):856-67. doi: 10.3171/2014.11. JNS14770. PMID: 25594326; PMCID: PMC4382456.
57. Mahmood A, Lu D, Chopp M. Marrow stromal cell transplantation after traumatic brain injury promotes cellular proliferation within the brain. Neurosurgery. 2004 Nov;55(5):1185-93. doi: 10.1227/01.neu.0000141042.14476.3c. PMID: 15509325.
58. Park BN, Shim W, Lee G, Bang OY, An YS, Yoon JK, Ahn YH. Early distribution of intravenously injected mesenchymal stem cells in rats with acute brain trauma evaluated by (99m) Tc-HMPAO labeling. Nucl Med Biol. 2011 Nov;38(8):1175-82. doi: 10.1016/j.nucmedbio.2011.05.009. PMID: 21831649.
59. Li L, Jiang Q, Qu CS, Ding GL, Li QJ, Wang SY, Lee JH, Lu M, Mahmood A, Chopp M. Transplantation of marrow stromal cells restores cerebral blood flow and reduces cerebral atrophy in rats with traumatic brain injury: in vivo MRI study. J Neurotrauma. 2011 Apr;28(4):535-45. doi: 10.1089/ neu.2010.1619. PMID: 21275806; PMCID: PMC3070142.
60. Zanier ER, Montinaro M, Vigano M, Villa P, Fumagalli S, Pischiutta F, Longhi L, Leoni ML, Rebulla P, Stocchetti N, Lazzari L, De Simoni MG. Human umbilical cord blood mesenchymal stem cells protect mice brain after trauma. Crit Care Med. 2011 Nov;39(11):2501-10. doi: 10.1097/ CCM.0b013e31822629ba. PMID: 21725237.
61. Wang Z, Yao W, Deng Q, Zhang X, Zhang J. Protective effects of BDNF overexpression bone marrow stromal cell transplantation in rat models of traumatic brain injury. J Mol Neurosci. 2013 Feb;49(2):409-16. doi: 10.1007/s12031-012-9908-0. PMID: 23143881.
62. Bedi SS, Hetz R, Thomas C, Smith P, Olsen AB, Williams S, Xue H, Aroom K, Uray K, Hamilton J, Mays RW, Cox CS Jr. Intravenous multipotent adult progenitor cell therapy attenuates activated microglial/macrophage response and improves spatial learning after traumatic brain injury. Stem Cells Transl Med. 2013 Dec;2(12):953-60. doi: 10.5966/ sctm.2013-0100. PMID: 24191266; PMCID: PMC3841090.
63. Dominici M, Le Blanc K, Mueller I, Slaper-Cortenbach I, Marini F, Krause D, Deans R, Keating A, Prockop Dj, Horwitz E. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal
stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy. 2006;8(4):315-7. doi: 10.1080/14653240600855905. PMID: 16923606.
64. Jiang Y, Jahagirdar BN, Reinhardt RL, Schwartz RE, Keene CD, Ortiz-Gonzalez XR, Reyes M, Lenvik T, Lund T, Blackstad M, Du J, Aldrich S, Lisberg A, Low WC, Largaespada DA, Verfaillie CM. Pluripotency of mesenchymal stem cells derived from adult marrow. Nature. 2002 Jul 4;418(6893):41-9. doi: 10.1038/nature00870. PMID: 12077603.
65. Walker PA, Shah SK, Jimenez F, Gerber MH, Xue H, Cutrone R, Hamilton JA, Mays RW, Deans R, Pati S, Dash PK, Cox CS Jr. Intravenous multipotent adult progenitor cell therapy for traumatic brain injury: preserving the blood brain barrier via an interaction with splenocytes. Exp Neurol. 2010 Oct;225(2):341-52. doi: 10.1016/j.expneurol.2010.07.005. PMID: 20637752; PMCID: PMC3774549.
66. Takahashi K, Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell. 2006 Aug 25;126(4):663-76. doi: 10.1016/j.cell.2006.07.024. PMID: 16904174.
67. Kobayashi Y, Okada Y, Itakura G, Iwai H, Nishimura S, Yasuda A, Nori S, Hikishima K, Konomi T, Fujiyoshi K, Tsuji O, Toyama Y, Yamanaka S, Nakamura M, Okano H. Pre-evaluated safe human iPSC-derived neural stem cells promote functional recovery after spinal cord injury in common marmoset without tumorigenicity. PLoS One. 2012;7(12):e52787. doi: 10.1371/journal.pone.0052787. PMID: 23300777; PMCID: PMC3531369.
68. Gao X, Wang X, Xiong W, Chen J. In vivo reprogramming reactive glia into iPSCs to produce new neurons in the cortex following traumatic brain injury. Sci Rep. 2016 Mar 9;6:22490. doi: 10.1038/srep22490. PMID: 26957147; PMCID: PMC4783661.
69. Lyu Q, Zhang ZB, Fu SJ, Xiong LL, Liu J, Wang TH. Microarray Expression Profile of lncRNAs and mRNAs in Rats with Traumatic Brain Injury after A2B5+ Cell Transplantation. Cell Transplant. 2017 Oct;26(10):1622-1635. doi: 10.1177/0963689717723014. PMID: 29251113; PMCID: PMC5753980.
70. Dekmak A, Mantash S, Shaito A, Toutonji A, Ramadan N, Ghazale H, Kassem N, Darwish H, Zibara K. Stem cells and combination therapy for the treatment of traumatic brain injury. Behav Brain Res. 2018 Mar 15;340:49-62. doi: 10.1016/j.bbr.2016.12.039. PMID: 28043902.
71. Spees JL, Olson SD, Ylostalo J, Lynch PJ, Smith J, Perry A, Peister A, Wang MY, Prockop DJ. Differentiation, cell fusion,
and nuclear fusion during ex vivo repair of epithelium by human adult stem cells from bone marrow stroma. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003 Mar 4;100(5):2397-402. doi: 10.1073/ pnas.0437997100. Epub 2003 Feb 26. PMID: 12606728; PMCID: PMC151352.
72. Tajiri N, Kaneko Y, Shinozuka K, Ishikawa H, Yankee E, McGrogan M, Case C, Borlongan CV. Stem cell recruitment of newly formed host cells via a successful seduction? Filling the gap between neurogenic niche and injured brain site. PLoS One. 2013 Sep 4;8(9):e74857. doi: 10.1371/journal. pone.0074857. PMID: 24023965; PMCID: PMC3762783.
73. Alvarez-Buylla A, Garcia-Verdugo JM. Neurogenesis in adult subventricular zone. J Neurosci. 2002 Feb 1;22(3):629-34. doi: 10.1523/JNEUR0SCI.22-03-00629.2002. PMID: 11826091; PMCID: PMC6758521.
74. Gonzalez-Perez O, Romero-Rodriguez R, Soriano-Navarro M, Garcia-Verdugo JM, Alvarez-Buylla A. Epidermal growth factor induces the progeny of subventricular zone type B cells to migrate and differentiate into oligodendrocytes. Stem Cells. 2009 Aug;27(8):2032-43. doi: 10.1002/stem.119. PMID: 19544429; PMCID: PMC3346259.
75. Liu XS, Zhang ZG, Zhang RL, Gregg SR, Wang L, Yier T, Chopp M. Chemokine ligand 2 (CCL2) induces migration and differentiation of subventricular zone cells after stroke. J Neurosci Res. 2007 Aug 1;85(10):2120-5. doi: 10.1002/ jnr.21359. PMID: 17510981.
76. Lois C, Alvarez-Buylla A. Proliferating subventricular zone cells in the adult mammalian forebrain can differentiate into neurons and glia. Proc Natl Acad Sci U S A. 1993 Mar 1;90(5):2074-7. doi: 10.1073/pnas.90.5.2074. PMID: 8446631; PMCID: PMC46023.
77. Seri B, García-Verdugo JM, McEwen BS, Alvarez-Buylla A. Astrocytes give rise to new neurons in the adult mammalian hippocampus. J Neurosci. 2001 Sep 15;21(18):7153-60. doi: 10.1523/JNEUR0SCI.21-18-07153.2001. PMID: 11549726; PMCID: PMC6762987.
78. Seri B, García-Verdugo JM, Collado-Morente L, McEwen BS, Alvarez-Buylla A. Cell types, lineage, and architecture of the germinal zone in the adult dentate gyrus. J Comp Neurol. 2004 Oct 25;478(4):359-78. doi: 10.1002/cne.20288. PMID: 15384070.
79. So K, Moriya T, Nishitani S, Takahashi H, Shinohara K. The olfactory conditioning in the early postnatal period stimulated neural stem/progenitor cells in the subventricular zone and increased neurogenesis in the olfactory bulb of rats. Neuroscience. 2008 Jan 2;151(1):120-8. doi: 10.1016/j. neuroscience.2007.07.051. PMID: 18093744.
