Neuroprotection and immunomodulation following intraspinal axotomy of motoneurons by treatment with adult mesenchymal stem cells

dc.creatorAline Barroso Spejo
dc.creatorGabriela Bortolança Chiarotto
dc.creatorDawidson Assis Gomes
dc.creatorRui Seabra Ferreira Junior
dc.creatorBenedito Barraviera
dc.creatorAlexandre Leite Rodrigues de Oliveira
dc.date.accessioned2026-03-09T20:46:34Z
dc.date.issued2018
dc.description.abstractBackground Treatment of spinal cord injury is dependent on neuronal survival, appropriate synaptic circuit preservation, and inflammatory environment management. In this sense, mesenchymal stem cell (MSC) therapy is a promising tool that can reduce glial reaction and provide trophic factors to lesioned neurons. Methods Lewis adult female rats were submitted to a unilateral ventral funiculus cut at the spinal levels L4, L5, and L6. The animals were divided into the following groups: IA (intramedullary axotomy), IA + DMEM (Dulbecco’s modified Eagle’s medium), IA + FS (fibrin sealant), IA + MSC (106 cells), and IA + FS + MSC (106 cells). Seven days after injury, qPCR (n = 5) was performed to assess gene expression of VEGF, BDNF, iNOS2, arginase-1, TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-10, IL-4, IL-13, and TGF-β. The cellular infiltrate at the lesion site was analyzed by hematoxylin-eosin (HE) staining and immunohistochemistry (IH) for Iba1 (microglia and macrophage marker) and arginase-1. Fourteen days after injury, spinal alpha motor neurons (MNs), evidenced by Nissl staining (n = 5), were counted. For the analysis of astrogliosis in spinal lamina IX and synaptic detachment around lesioned motor neurons (GAP-43-positive cells), anti-GFAP and anti-synaptophysin immunohistochemistry (n = 5) was performed, respectively. Twenty-eight days after IA, the gait of the animals was evaluated by the walking track test (CatWalk; n = 7). Results The site of injury displayed strong monocyte infiltration, containing arginase-1-expressing macrophages. The FS-treated group showed upregulation of iNOS2, arginase-1, proinflammatory cytokine (TNF-α and IL-1β), and antiinflammatory cytokine (IL-10, IL-4, and IL-13) expression. Thus, FS enhanced early macrophage recruitment and proinflammatory cytokine expression, which accelerated inflammation. Rats treated with MSCs displayed high BDNF-positive immunolabeling, suggesting local delivery of this neurotrophin to lesioned motoneurons. This BDNF expression may have contributed to the increased neuronal survival and synapse preservation and decreased astrogliosis observed 14 days after injury. At 28 days after lesion, gait recovery was significantly improved in MSC-treated animals compared to that in the other groups. Conclusions Overall, the present data demonstrate that MSC therapy is neuroprotective and, when associated with a FS, shifts the immune response to a proinflammatory profile.
dc.identifier.doihttp://dx.doi.org/10.1186/s12974-018-1268-4
dc.identifier.issn1742-2094
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/2055
dc.languageInglêspt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.relation.ispartofJournal of Neuroinflammation
dc.rightsAcesso aberto
dc.subjectNeuroproteção
dc.subjectImunomodulação
dc.subjectCélulas-Tronco Mesenquimais
dc.subjectMedula Espinal
dc.subject.otherSpinal cord
dc.subject.otherFuniculus cut
dc.subject.otherMotoneuron
dc.subject.otherAstrogliosis
dc.subject.otherMicroglial reaction
dc.subject.otherImmunomodulation
dc.titleNeuroprotection and immunomodulation following intraspinal axotomy of motoneurons by treatment with adult mesenchymal stem cellspt_BR
dc.title.alternativeNeuroproteção e imunomodulação após axotomia intraespinhal de motoneurônios por tratamento com células-tronco mesenquimais adultas
dc.typeArtigo de periódico
local.citation.epage18
local.citation.spage1
local.citation.volume15
local.description.resumoO tratamento de lesões na medula espinhal depende da sobrevivência neuronal, da preservação adequada dos circuitos sinápticos e do controle do ambiente inflamatório. Nesse sentido, a terapia com células-tronco mesenquimais (MSC) surge como uma ferramenta promissora, capaz de reduzir a reação glial e fornecer fatores tróficos aos neurônios lesionados. Métodos: Ratas fêmeas adultas da linhagem Lewis foram submetidas a uma secção unilateral do funículo ventral nos níveis espinhais L4, L5 e L6. Os animais foram divididos nos seguintes grupos: IA (axotomia intramedular), IA + DMEM (meio de Eagle modificado por Dulbecco), IA + FS (selante de fibrina), IA + MSC (10⁶ células ) e IA + FS + MSC (10⁶ células ). Sete dias após a lesão, foi realizada qPCR ( n  = 5) para avaliar a expressão gênica de VEGF, BDNF, iNOS2, arginase-1, TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-10, IL-4, IL-13 e TGF-β. O infiltrado celular no local da lesão foi analisado por coloração com hematoxilina-eosina (HE) e imuno-histoquímica (IH) para Iba1 (marcador de microglia e macrófagos) e arginase-1. Quatorze dias após a lesão, os neurônios motores alfa (NMs) da medula espinhal, evidenciados pela coloração de Nissl ( n  = 5), foram contados. Para a análise da astrogliose na lâmina IX da medula espinhal e do desprendimento sináptico ao redor dos neurônios motores lesionados (células GAP-43-positivas), foram realizados imunohistoquímica anti-GFAP e anti-sinaptofisina ( n  = 5), respectivamente. Vinte e oito dias após a IA, a marcha dos animais foi avaliada pelo teste de caminhada em pista (CatWalk; n  = 7). Resultados: O local da lesão apresentou forte infiltração de monócitos, incluindo macrófagos que expressavam arginase-1. O grupo tratado com FS apresentou aumento na expressão de iNOS2, arginase-1, citocinas pró-inflamatórias (TNF-α e IL-1β) e citocinas anti-inflamatórias (IL-10, IL-4 e IL-13). Assim, o FS intensificou o recrutamento precoce de macrófagos e a expressão de citocinas pró-inflamatórias, acelerando a inflamação. Ratos tratados com MSCs apresentaram alta imunomarcação positiva para BDNF, sugerindo a entrega local desse neurotrofina aos motoneurônios lesionados. Essa expressão de BDNF pode ter contribuído para o aumento da sobrevivência neuronal e preservação sináptica, bem como para a diminuição da astrogliose observada 14 dias após a lesão. Aos 28 dias após a lesão, a recuperação da marcha foi significativamente melhor nos animais tratados com MSCs em comparação aos demais grupos. Conclusões: De forma geral, os dados atuais demonstram que a terapia com células-tronco mesenquimais (MSC) é neuroprotetora e, quando associada a um quadro de estresse, altera a resposta imune para um perfil pró-inflamatório.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICB - DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E IMUNOLOGIA
local.publisher.initialsUFMG
local.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS
local.url.externahttps://link.springer.com/article/10.1186/s12974-018-1268-4

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