Komórki macierzyste w neurologii

• Authors: Anna Gójska

Title variants

EN

Stem cells in neurology

• Languages of publication: EN PL

Abstracts

EN

Human brain is a very complex biological system considering its cytoarchitecture, neuronal network, localisation of functional regions and integration. Until second half of the XX century it was believed that CNS is deprived of regenerative processes. At present there are many studies that confirm constant formation of new neurones in the human brain. However, this process of cell exchange is far less effective in comparison with the regeneration and functional renewal of other tissues of our organism. In the following article we present current data on local neurogenesis in the adult brain. There are at least 3 regions of CNS where cell proliferembrioation takes place: subventricular zone – SVZ, subgranular zone – SGZ and posterior periventricular area – PPv. It has been estimated that single radial glial cell, which is the progenitor of cells residing in the aforementioned regions of the brain, would be enough to form 4×107 of new brains. Other tissues of our organism could become another source of stem cells for brain regeneration. This solution is tempting when we consider a theory of peripheral blood stem cells that reside in different organ niches. Injured tissue produces higher amounts of chemokines such as SDF-1 or LIF that causes increased migration of stem cells towards the “calling- for-help” organ. The last part of the article presents the progress that has been made in regeneration therapies of certain neurological disorders: cerebral stroke, Parkinson’s disease, multiple sclerosis, spinal cord injuries, amyotrophic lateral sclerosis, Huntigton’s disease and Alzheimer’s disease.

PL

Mózg człowieka jest bardzo skomplikowanym biologicznym systemem pod względem cytoarchitektury, sieci neuronalnej, lokalizacji ośrodków funkcjonalnych oraz integracji. Do drugiej połowy XX wieku panował pogląd, że po okresie rozwoju OUN jest pozbawiony jakiejkolwiek zdolności regeneracyjnej. Istnieje obecnie wiele badań potwierdzających fakt, iż w dorosłym mózgu ludzi ma miejsce ciągły proces tworzenia się nowych neuronów, chociaż oczywiście proces wymiany komórek ośrodkowego układu nerwowego prezentuje się nie najlepiej w porównaniu z regeneracją i funkcjonalną odnową, które mają miejsce w innych organach naszego organizmu. W poniższym artykule przedstawione zostały aktualne dane dotyczące miejscowej neurogenezy w dojrzałym mózgu. W mózgu człowieka znajdują się przynajmniej 3 obszary, gdzie mają miejsce procesy proliferacji komórkowej: strefa przykomorowa (subventricularzone, SVZ), strefa przyziarnista (subgranularzone, SGZ), oraz tylna strefa okołokomorowa (posterior periventricular area, PPv). Wyliczono, że pojedyncza komórka gleju radialnego, której mitotyczni potomkowie rezydują w wymienionych strefach rozrodczych, wystarczyłaby do utworzenia 4x107 mózgów. Innym źródłem odnowy dla mózgu mogłyby stać się komórki macierzyste pozyskiwane z innych tkanek naszego organizmu. Takie rozwiązanie znajduje swoje uzasadnienie w ramach teorii o krążących w krwi obwodowej komórkach macierzystych zasiedlających poszczególne nisze narządowe. Znacznie upraszczając, uszkodzony narząd wydziela zwiększoną ilość chemoatraktantów, takich jak SDF-1 czy LIF, i tym przyciąga do siebie zwiększoną ilość komórek macierzystych. W dalszej części artykułu przedstawiono postęp, jaki dokonał się w terapiach regeneracyjnych w przypadku niektórych schorzeń neurologicznych: udaru mózgu, choroby Parkinsona, stwardnienia rozsianego, urazów rdzenia, stwardnienia zanikowego bocznego, choroby Huntingtona oraz choroby Alzheimera.

Keywords

EN

cell therapy; komórki macierzyste; komórki progenitorowe; nervous system; neurogenesis; neurogeneza; progenitor cells; stem cells; terapia komórkowa; układ nerwowy

Discipline

• MEDICINE: MEDICINE

• Publisher: Medical Communications
• Journal: Aktualności Neurologiczne
• Year: 2008
• Volume: 8
• Issue: 1
• Pages: 39-48

Contributors

author

Anna Gójska

• Klinika Neurologii Dorosłych, ACK – Szpital AMG, ul. Dębinki 7, 80-952 Gdańsk, tel.: [phone]

References

• 1. Altman J.: Are new neurons formed in the brains of adult mammals? Science 1962; 135: 1127-1128.
• 2. Kaplan M.S., Hinds J.W.: Neurogenesis in the adult rat: electron microscopic analysis of light radioautographs. Science 1977; 197: 1092-1094.
• 3. Wiltrout C., Lang B., Yan Y. i wsp.: Repairing brain after stroke: A review on post-ischemic neurogenesis. Neurochem. Int. 2007; 50: 1028-1041.
• 4. Okano H., Sakaguchi M., Ohki K. i wsp.: Regeneration of the central nervous system using endogenous repair mechanisms. J. Neurochem. 2007; 102: 1459-1465.
• 5. Rice C.M., Halfpenny C.A., Scolding N.J.: Stem cells for the treatment of neurological disease. Transfus. Med. 2003; 13: 351-361.
• 6. Kucia M., Wysoczynski M., Ratajczak J., Ratajczak M.Z: Identification of very small embryonic like (VSEL) stem cells in bone marrow. Cell Tissue Res. 2008; 331: 125-134.
• 7. Pinto L., Gotz M.: Radial glial cell heterogeneity - The source of diverse progeny in the CNS. Prog. Neurobiol. 2007; 83: 2-23.
• 8. Hess D.C., Borlongan C.V: Stem cells and neurological diseases. Cell Prolif. 2008; 41 supl. 1: 94-114.
• 9. Walton N.M., Sutter B.M., Chen HX i wsp.: Derivation and large-scale expansion of multipotent astroglial neural progenitors from adult human brain. Development 2006; 133:3671-3681.
• 10. Zietlow R., Lane E.L., Dunnett S.B, Rosser A.E.: Human stem cells for CNS repair. Cell Tissue Res. 2008; 331: 301-322.
• 11. Kucia M., Goździk J., Majka M. iwsp.: Szpik kostny jako źródło niehematopoetycznych komórek macierzystych. Acta Haematol. Pol. 2005; 36 supl. 2: 19-31.
• 12. Imitola J., Raddassi K., Park K.I. i wsp.: Directed migration of neural stem cells to sites of CNS injury by the stromal cell-derived factor 1a/CXC chemokine receptor 4 pathway. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004; 101: 18117-18122.
• 13. Kabos P., Ehtesham M., Black K.L., Yu J.S.: Neural stem cells as delivery vehicles. Expert Opin. Biol. Ther. 2003: 3: 759-770.
• 14. Kucia M., Reca R., Campbell F. i wsp.: A population of very small embryonic-like (VSEL) CXCR4+, SSEA-1+, Oct-4+, stem cells identified in adult bone marrow. Leukemia 2006; 20: 857-869.
• 15. Kucia M., Zhang Y.P., Reca R. i wsp.: Cells enriched in markers of neural tissue-committed stem cells reside in bone marrow and are mobilized into the peripheral blood following stroke. Leukemia 2006; 20: 18-28.
• 16. Arvidsson A., Collin T., Kirik D. i wsp.: Neuronal replacement from endogenous precursors in the adult brain after stroke. Nat. Med. 2002; 8: 963-970.
• 17. Thored P., Arvidsson A., Cacci E. i wsp.: Persistent production of neurons from adult brain stem cells during recovery after stroke. Stem Cells 2006; 24: 739-747.
• 18. Tonchev A.B., Yamashima T., Guo J. i wsp.: Expression of angiogenic and neurotrophic factors in the progenitor cell niche of adult monkey subventricular zone. Neuroscience 2007; 144: 1425-1435.
• 19. Yagita Y., Kitagawa K., Ohtsuki T. i wsp.: Neurogenesis by progenitor cells in the ischemic adult rat hippocampus. Stroke 2001; 32: 1890-1896.
• 20. Dempsey R.J., Sailor K.A., Bowen K.K. i wsp.: Stroke-induced progenitor cell proliferation in adult spontaneously hypertensive rat brain: effect of exogenous IGF-1 and GdNF. J. Neurochem. 2003; 87: 586-597.
• 21. Zhu D.Y., Liu S.H., Sun H.S., Lu Y.M.: Expression of inducible nitric oxide synthase after focal cerebral ischemia stimulates neurogenesis in the adult rodent dentate gyrus. J. Neurosci. 2003; 23: 223-229.
• 22. Kondziolka D., Wechsler L., Goldstein S. i wsp.: Transplantation of cultured human neuronal cells for patients with stroke. Neurology 2000; 55: 565-569.
• 23. Kondziolka D., Steinberg G.K., Wechsler L. i wsp.: Neurotransplantation for patients with subcortical motor stroke: a phase 2 randomized trial. J. Neurosurg. 2005; 103: 38-45.
• 24. Vora N., Jovin T., Kondziolka D.: Cell transplantation for ischemic stroke. Neurodegener. Dis. 2005; 3: 101-105.
• 25. Bang O.Y., Lee J.S., Lee PH., Lee G.: Autologous mesenchymal stem cell transplantation in stroke patients. Ann. Neurol. 2005; 57: 874-882.
• 26. Brundin P., Pogarell O., Hagell P. i wsp.: Bilateral caudate and putamen grafts of embryonic mesencephalic tissue treated with lazaroids in Parkinson’s disease. Brain 2000; 123: 1380-1390.
• 27. Hauser R.A., Freeman T.B., Snow B.J. i wsp.: Long-term evaluation of bilateral fetal nigral transplantation in Parkinson disease. Arch. Neurol. 1999; 56: 179-187.
• 28. Freed C.R., Greene P.E., Breeze R.E. i wsp.: Transplantation of embryonic dopamine neurons for severe Parkinson’s disease. N. Engl. J. Med. 2001; 344: 710-719.
• 29. Olanow C.W, Goetz C.G., Kordower J.H. i wsp.: A double-blind controlled trial of bilateral fetal nigral transplantation in Parkinson’s disease. Ann. Neurol. 2003; 54: 403-414.
• 30. Singh N., Pillay V, Choonara Y.E.: Advances in treatment of Parkinson’s disease. Prog. Neurobiol. 2007; 81: 29-44.
• 31. Ludwin S.K.: The pathogenesis of multiple sclerosis: relating human pathology to experimental studies. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 2006; 65: 305-318.
• 32. Uccelli A., Zappia E., Benvenuto F. i wsp.: Stem cells in inflammatory demyelinating disorders: a dual role for immunosuppression and neuroprotection. Expert Opin. Biol. Ther. 2006; 6: 17-22.
• 33. Zawadzka M., Franklin R.J.: Myelin regeneration in demyeliniating disorders: new developments in biology and clinical pathology. Curr. Opin. Neurol. 2007; 20: 294-298.
• 34. Akiyama Y., Radtke C., Honmou O., Kocsis J.D.: Remyelination of the spinal cord following intravenous delivery of bone marrow cells. Glia 2002; 39: 229-236.
• 35. Pluchino S., Zanotti L., Mertino G.: Rationale for the use of neural stem/precursor cells in immunemediated demyelinating disorders. J. Neurol. 2007; 254 (supl. 1): I/23-I/28.

• Document Type: article