Staphylococcus aureus (S. aureus) is known to induce apoptosis of host immune cells and impair phagocytic clearance, thereby being pivotal in the pathogenesis of atopic dermatitis (AD). Adipose-derived stem cells (ASCs) exert therapeutic effects against inflammatory and immune diseases. In the present study, we investigated whether systemic administration of ASCs restores the phagocytic activity of peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) and decolonizes cutaneous S. aureus under AD conditions. AD was induced by injecting capsaicin into neonatal rat pups. ASCs were extracted from the subcutaneous adipose tissues of naïve rats and administered to AD rats once a week for a month. Systemic administration of ASCs ameliorated AD-like symptoms, such as dermatitis scores, serum IgE, IFN-γ+/IL-4+ cell ratio, and skin colonization by S. aureus in AD rats. Increased FasL mRNA and annexin V+/7-AAD+ cells in the PBMCs obtained from AD rats were drastically reversed when co-cultured with ASCs. In contrast, both PBMCs and CD163+ cells bearing fluorescent zymosan particles significantly increased in AD rats treated with ASCs. Additionally, the administration of ASCs led to an increase in the mRNA levels of antimicrobial peptides, such as cathelicidin and β-defensin, in the skin of AD rats. Our results demonstrate that systemic administration of ASCs led to decolonization of S. aureus by attenuating apoptosis of immune cells in addition to restoring phagocytic activity. This contributes to the improvement of skin conditions in AD rats. Therefore, administration of ASCs may be helpful in the treatment of patients with intractable AD.
Meital Ben Dov;Bryan Krief;Moshe Benhamou;Ainat Klein;Shula Schwartz;Anat Loewenstein;Adiel Barak;Aya Barzelay
International Journal of Stem Cells
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v.16
no.2
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pp.244-249
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2023
Background and Objectives: To examine whether ischemic retinal ganglion cells (RGCs) will be salvaged from cell death by human adipose-derived mesenchymal stem cells (ADSCs) in an organotypic retina model. Methods and Results: Deprived of arterial oxygen supply, whole mice retinas were cultured as an ex vivo organotypic cultures on an insert membrane in a 24-well plate. The therapeutic potential of ADSCs was examined by co-culture with organotypic retinas. ADSCs were seeded on top of the RGCs allowing direct contact, or at the bottom of the well, sharing the same culture media and allowing a paracrine activity. The number of surviving RGCs was assessed using Brn3a staining and confocal microscopy. Cytokine secretion of ADSCs to medium was analyzed by cytokine array. When co-cultured with ADSCs, the number of surviving RGCs was similarly significantly higher in both treatment groups compared to controls. Analysis of ADSCs cytokines secretion profile, showed secretion of anti-apoptotic and pro-proliferative cytokines (threshold>1.4). Transplantation of ADSCs in a co-culture system with organotypic ischemic retinas resulted in RGCs recovery. Since there was no advantage to direct contact of ADSCs with RGCs, the beneficial effect seen may be related to paracrine activity of ADSCs. Conclusions: These data correlated with secretion profile of ADSCs' anti-apoptotic and pro-proliferative cytokines.
During the past decade, many studies using platelet-rich plasma (PRP) or adipose-derived stem cells (ASCs) have been conducted in various medical fields, from cardiovascular research to applications for corneal diseases. Nonetheless, there are several limitations of practical applications of PRP and ASCs. Most reports of PRP are anecdotal and few include controls to determine the specific role of PRP. There is little consensus regarding PRP production and characterization. Some have reported the development of an antibody to bovine thrombin, which was the initiator of platelet activation. In the case of ASCs, good manufacturing practices are needed for the production of clinical-grade human stem cells, and in vitro expansion of ASCs requires approval of the Korea Food and Drug Administration, such that considerable expense and time are required. Additionally, some have reported that ASCs could have a potential risk of transformation to malignant cells. Therefore, the authors tried to investigate the latest research on the efficacy and safety of PRP and ASCs and report on the current state and regulation of these stem cell-based therapies.
Aim of the study: An alternative source of adult stem cells that could be obtained in large quantities, under local anesthesia, with minimal discomfort would be advantageous. Adipose tissue could be processed to obtain a fibroblast-like population of cells or adipose tissue-derived stromal cells (ATSCs). This study was performed to confirm the availability of ATSCs in bone tissue engineering. Materials amp; Methods: In this study, adipose tissue-derived mesenchymal stem cell was extracted from the liposuctioned abdominal fat of 24-old human and cultivated, and the stem cell surface markers of CD 105 and SCF-R were confirmed by immunofluorescent staining. The proliferation of bone marrow mesenchymal stem cell and ATSCs were compared, and evaluated the osteogenic differentiation of ATSCs in a specific osteogenic induction medium. Osteogenic differentiation was assessed by von Kossa and alkaline phosphatase staining. Expression of osteocyte specific BMP-2, ALP, Cbfa-1, Osteopontin and osteocalcin were confirmed by RT-PCR. With differentiation of ATSCs, calcium concentration was assayed, and osteocalcin was evaluated by ELISA (Enzyme-linked immunosorbant assay). The bone formation by 5-week implantation of HA/TCP block loaded with bone marrow mesenchymal stem cells and ATSCs in the subcutaneous pocket of nude mouse was evaluated by histologic analysis. Results: ATSCs incubated in the osteogenic medium were stained positively for von Kossa and alkaline phosphatase staining. Expression of osteocyte specific genes was also detected. ATSCs could be easily identified through fluorescence microscopy, and bone formation in vivo was confirmed by using ATSC-loaded HA/TCP scaffold. Conclusions: The present results show that ATSCs have an ability to differentiate into osteoblasts and formed bone in vitro and in vivo. So ATSCs may be an ideal source for further experiments on stem cell biology and bone tissue engineering.
This study was performed to assess the antiapoptotic effect of canine platelet-rich plasma (PRP) treated on the canine adipose-derived mesenchymal stem cells (cMSCs) under cold ischemic conditions. The effect of preventing apoptosis of cMSCs was evaluated in the apoptotic condition induced by cold ischemic injury in vitro. To determine the progression of apoptosis, the changes in cell nucleus were observed using 4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) fluorescence staining. In addition, we examined the mitochondrial membrane potential (MMP) and caspase-3 activity. When the cold hypoxic injury was applied to cMSCs, the apoptotic change was observed by DAPI staining, mitochondrial staining for MMP, and caspase-3 assay. PRP significantly decreased the number of apoptotic cells. Nuclear shrinkage and fragmentation of apoptotic cells in control groups were observed by DAPI staining. The MMP was recovered by the treatment of PRP. In addition, when the luminescence intensity was measured for caspase-3 activity, the value was significantly higher in the PRP treated groups than the control groups. The results of this study showed that the PRP may have a beneficial effect on apoptosis induced by cold ischemic injury.
Jung, Cho-Rok;Kiran, Kondabagil R.;Kwon, Byoung S.
IMMUNE NETWORK
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v.1
no.3
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pp.179-186
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2001
Bone marrow stroma is a complex tissue encompassing a number of cell types and supports hematopiesis, differentiation of erythreid, nyel and lymphoid lineages, and also maintains undifferentiated hematopoietic stem cells. Marrow-derived stem cells were composed of two populations, namely, hematopoietic stem cells that can differentiate into blood elements and mesenchymal stem cells that can give rise to connective tissues such as bone, cartilage, muscle, tendon, adipose and stroma. Differentiation requires environmental factors and unique intracellular signaling. For example, $TGF-{\beta}$ or BMP2 induces osteoblastic differentiation of mesenchymal stem are very exciting. However, the intrinsic controls involved in differentiation of stem cells are yet to be understood properly in order to exploit the same. This review presents an overview of the recent developments made in mesenchymal stem cell research with respect to osteogenesis.
Adipose-derived stem cells (ADSCs) are considered promising tools for tissue regeneration. However, ADSCs have very poor proliferation capacity. Therefore, fetal bovine serum (FBS) is generally added to the culture media of ADSCs. As FBS contains many uncharacterized components that may affect cellular functions, methods for serum-free cultures of ADSCs have been widely investigated. In this study, to develop an efficient method for a serum-free culture of ADSC-T, we used an ADSC line established by introducing the simian virus 40 (SV40) T gene into primary ADSCs. We then investigated the effect of amino acids, vitamins, and other components on the growth of ADSC-T. When the ADSC-T cells were plated with DMEM/F12 serum-free medium, the cells did not proliferate, and the mixture of amino acids, vitamins, and B27 supplement did not increase the growth of the cells. However, when the ADSC-T cells were provided with serum-free DMEM/F12 after they had been cultured with serum-supplemented DMEM for 24 h, the cells proliferated, and the vitamins and B27 supplement increased the cell growth. Stem-Pro serum-free medium also appeared to be useful as a suspension culture for the ADSC-T cells. The ADSC-T cells secreted large amounts of proteins of around 70 kDa. Insulin-like growth factor (IGF) and fibroblast growth factor basic (FGF basic) were secreted by ADSC-T in larger amounts in the serum-free culture than in the serum-supplemented culture.
Kwonwoo Song;Gwang-Mo Yang;Jihae Han;Minchan Gil;Ahmed Abdal Dayem;Kyeongseok Kim;Kyung Min Lim;Geun-Ho Kang;Sejong Kim;Soo Bin Jang;Balachandar Vellingiri;Ssang-Goo Cho
International Journal of Stem Cells
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v.15
no.3
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pp.334-345
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2022
Background and Objectives: Flavonoids form the largest group of plant phenols and have various biological and pharmacological activities. In this study, we investigated the effect of a flavonoid, 3, 4'-dihydroxyflavone (3, 4'-DHF) on osteogenic differentiation of equine adipose-derived stromal cells (eADSCs). Methods and Results: Treatment of 3, 4'-DHF led to increased osteogenic differentiation of eADSCs by increasing phosphorylation of ERK and modulating Reactive Oxygen Species (ROS) generation. Although PD98059, an ERK inhibitor, suppressed osteogenic differentiation, another ERK inhibitor, U0126, apparently increased osteogenic differentiation of the 3, 4'-DHF-treated eADSCs, which may indicate that the effect of U0126 on bone morphogenetic protein signaling is involved in the regulation of 3, 4'-DHF in osteogenic differentiation of eADSCs. We revealed that 3, 4'-DHF could induce osteogenic differentiation of eADSCs by suppressing ROS generation and co-treatment of 3, 4'-DHF, U0126, and/or N-acetyl cysteine (NAC) resulted in the additive enhancement of osteogenic differentiation of eADSCs. Conclusions: Our results showed that co-treatment of 3, 4'-DHF, U0126, and/or NAC cumulatively regulated osteogenesis in eADSCs, suggesting that 3, 4'-DHF, a flavonoid, can provide a novel approach to the treatment of osteoporosis and can provide potential therapeutic applications in therapeutics and regenerative medicine for human and companion animals.
Mesenchymal stem cells (MSCs) have ability to differentiate into multi-lineage cells, which confer a great promise for regenerative medicine to the cells. The aim of this study was to establish a method for isolation and characterization of adipose tissue-derived MSC (pAD-MSC) and bone marrow-derived MSC (pBM-MSC) in pigs. Isolated cells from all tissues were positive for CD29, CD44, CD90 and CD105, but negative for hematopoietic stem cell associated markers, CD45. In addition, the cells expressed the transcription factors, such as Oct4, Sox2, and Nanog by RT-PCR. pAD-MSC and pBM-MSC at early passage successfully differentiated into chondrocytes, osteocytes and adipocytes. Collectively, pig AD-MSC and BM-MSC with multipotency were optimized in our study.
Jeewan Chun;Ji-Hoi Moon;Kyu Hwan Kwack;Eun-Young Jang;Saebyeol Lee;Hak Kyun Kim;Jae-Hyung Lee
BMB Reports
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v.57
no.5
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pp.232-237
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2024
This study investigated how adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (AT-MSCs) respond to chondrogenic induction using droplet-based single-cell RNA sequencing (scRNA-seq). We analyzed 37,219 high-quality transcripts from control cells and cells induced for 1 week (1W) and 2 weeks (2W). Four distinct cell clusters (0-3), undetectable by bulk analysis, exhibited varying proportions. Cluster 1 dominated in control and 1W cells, whereas clusters (3, 2, and 0) exclusively dominated in control, 1W, and 2W cells, respectively. Furthermore, heterogeneous chondrogenic markers expression within clusters emerged. Gene ontology (GO) enrichment analysis of differentially expressed genes unveiled cluster-specific variations in key biological processes (BP): (1) Cluster 1 exhibited up-regulation of GO-BP terms related to ribosome biogenesis and translational control, crucial for maintaining stem cell properties and homeostasis; (2) Additionally, cluster 1 showed up-regulation of GO-BP terms associated with mitochondrial oxidative metabolism; (3) Cluster 3 displayed up-regulation of GO-BP terms related to cell proliferation; (4) Clusters 0 and 2 demonstrated similar up-regulation of GO-BP terms linked to collagen fibril organization and supramolecular fiber organization. However, only cluster 0 showed a significant decrease in GO-BP terms related to ribosome production, implying a potential correlation between ribosome regulation and the differentiation stages of AT-MSCs. Overall, our findings highlight heterogeneous cell clusters with varying balances between proliferation and differentiation before, and after, chondrogenic stimulation. This provides enhanced insights into the single-cell dynamics of AT-MSCs during chondrogenic differentiation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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