Published January 1, 2017 | Version v1
Publication Metadata-only

Mesenchymal Stem Cell Therapy on Tendon/Ligament Healing

Creators

  • 1. University of Wisconsin–Madison
  • 2. Ministry of Health

Description

A normal healing response after ligament and tendon rupture results in scar formation and an inferior tissue that fails to emulate its original structure, composition, and function. More regenerative healing (closer to the original) can be obtained through early suppression of inflammatory cells and associated cytokines. Examination of the immune mediated response of mesenchymal stem/stromal cells (MSCs) during healing indicates that MSCs reprogram macrophages from a pro-inflammatory M1 phenotype to an anti-inflammatory M2 phenotype. Based on these studies our objective was to treat ligament and tendon injuries with MSCs in order to modulate their inflammatory response. Our initial studies using allogeneic cells demonstrated an in vivo dose dependency of MSCs on ligament healing. Medial collateral ligaments (MCLs) treated with 1 × 106 (low dose) MSCs exhibited less inflammation and a reduced number of M1 macrophages compared to ligaments treated with 4 × 106 (high dose) MSCs. Strength of ligament was also improved with the low dose treatment. We then examined the in vivo effects of MSCs that had been preconditioned to be more anti-inflammatory. Treatment with these preconditioned MSCs was compared with normally processed (unconditioned) MSCs using the rat Achilles tendon and MCL healing models. Pre-conditioned MSCs significantly reduced inflammation by increasing the M2 macrophages and decreasing the M1 macrophages. Most importantly, treatment with pre-conditioned MSCs improved tissue strength to levels comparable to intact tissue. Overall, pre-conditioned MSC-treatment out-performed unconditioned MSCs to improve ligament and tendon healing by stimulating a more robust, paracrine-mediated immunosuppressive response.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تؤدي استجابة الشفاء الطبيعية بعد تمزق الرباط والأوتار إلى تكوين ندبة ونسيج سفلي يفشل في محاكاة هيكله الأصلي وتكوينه ووظيفته. يمكن الحصول على المزيد من الشفاء المتجدد (الأقرب إلى الأصل) من خلال القمع المبكر للخلايا الالتهابية والسيتوكينات المرتبطة بها. يشير فحص الاستجابة المناعية الوسيطة للخلايا الجذعية/اللحمية الوسيطة أثناء الشفاء إلى أن الخلايا الجذعية الوسيطة تعيد برمجة البلاعم من النمط الظاهري M1 المؤيد للالتهابات إلى النمط الظاهري M2 المضاد للالتهابات. بناءً على هذه الدراسات، كان هدفنا هو علاج إصابات الأربطة والأوتار باستخدام MSCs من أجل تعديل استجابتها الالتهابية. أظهرت دراساتنا الأولية باستخدام الخلايا الخيفية اعتماد الجرعة في الجسم الحي على MSCS في التئام الرباط. أظهرت الأربطة الجانبية الإنسية (MCLs) التي عولجت بـ 1 × 106 (جرعة منخفضة) MSCs التهابًا أقل وعددًا أقل من البلاعم M1 مقارنة بالأربطة التي عولجت بـ 4 × 106 (جرعة عالية) MSCs. كما تحسنت قوة الرباط مع العلاج بجرعة منخفضة. ثم قمنا بفحص التأثيرات الموجودة في الجسم الحي لـ MSCs التي تم اشتراطها مسبقًا لتكون أكثر مقاومة للالتهابات. تمت مقارنة العلاج باستخدام MSCs المهيأة مسبقًا مع MSCs المعالجة بشكل طبيعي (غير المهيأة) باستخدام وتر أخيل الجرذ ونماذج شفاء MCL. قللت الخلايا الجذعية متعددة الخلايا المكيفة مسبقًا الالتهاب بشكل كبير عن طريق زيادة البلاعم M2 وتقليل البلاعم M1. والأهم من ذلك، أن العلاج باستخدام MSCS المكيف مسبقًا أدى إلى تحسين قوة الأنسجة إلى مستويات مماثلة للأنسجة السليمة. بشكل عام، تفوقت معالجة MSC المكيفة مسبقًا على MSCs غير المكيفة لتحسين التئام الأربطة والأوتار من خلال تحفيز استجابة مثبطة للمناعة أكثر قوة بوساطة الباراسيرين.

Translated Description (French)

Une réponse de guérison normale après une rupture du ligament et du tendon entraîne la formation de cicatrices et un tissu inférieur qui ne parvient pas à imiter sa structure, sa composition et sa fonction d'origine. Une guérison plus régénératrice (plus proche de l'original) peut être obtenue par la suppression précoce des cellules inflammatoires et des cytokines associées. L'examen de la réponse à médiation immunitaire des cellules souches/stromales mésenchymateuses (CSM) pendant la cicatrisation indique que les CSM reprogramment les macrophages d'un phénotype M1 pro-inflammatoire à un phénotype M2 anti-inflammatoire. Sur la base de ces études, notre objectif était de traiter les lésions ligamentaires et tendineuses avec des CSM afin de moduler leur réponse inflammatoire. Nos études initiales utilisant des cellules allogéniques ont démontré une dépendance de la dose in vivo des CSM à la cicatrisation ligamentaire. Les ligaments collatéraux médiaux (MCL) traités avec 1 × 106 (faible dose) CSM présentaient moins d'inflammation et un nombre réduit de macrophages M1 par rapport aux ligaments traités avec 4 × 106 (dose élevée) CSM. La force du ligament a également été améliorée avec le traitement à faible dose. Nous avons ensuite examiné les effets in vivo des CSM qui avaient été préconditionnés pour être plus anti-inflammatoires. Le traitement avec ces CSM préconditionnés a été comparé aux CSM normalement traités (non conditionnés) à l'aide des modèles de cicatrisation du tendon d'Achille et du MCL chez le rat. Les CSM préconditionnées réduisent significativement l'inflammation en augmentant les macrophages M2 et en diminuant les macrophages M1. Plus important encore, le traitement avec des CSM préconditionnés a amélioré la résistance des tissus à des niveaux comparables à ceux des tissus intacts. Dans l'ensemble, le traitement par CSM préconditionné a surpassé les CSM non conditionnés pour améliorer la cicatrisation des ligaments et des tendons en stimulant une réponse immunosuppressive plus robuste à médiation paracrine.

Translated Description (Spanish)

Una respuesta de curación normal después de la ruptura de ligamentos y tendones da como resultado la formación de cicatrices y un tejido inferior que no emula su estructura, composición y función originales. Se puede obtener una curación más regenerativa (más cercana a la original) mediante la supresión temprana de las células inflamatorias y las citocinas asociadas. El examen de la respuesta inmunitaria de las células madre/estromales (MSC) mesenquimales durante la cicatrización indica que las MSC reprograman los macrófagos de un fenotipo M1 proinflamatorio a un fenotipo M2 antiinflamatorio. En base a estos estudios, nuestro objetivo fue tratar las lesiones de ligamentos y tendones con MSC para modular su respuesta inflamatoria. Nuestros estudios iniciales utilizando células alogénicas demostraron una dependencia de la dosis in vivo de las MSC en la cicatrización de los ligamentos. Los ligamentos colaterales mediales (MCL) tratados con 1 × 106 (dosis baja) MSC mostraron menos inflamación y un número reducido de macrófagos M1 en comparación con los ligamentos tratados con 4 × 106 (dosis alta) MSC. La fuerza del ligamento también mejoró con el tratamiento de dosis baja. A continuación, examinamos los efectos in vivo de las MSC que habían sido precondicionadas para ser más antiinflamatorias. El tratamiento con estas MSC preacondicionadas se comparó con MSC procesadas normalmente (no condicionadas) utilizando los modelos de curación del tendón de Aquiles y MCL de rata. Las MSC preacondicionadas redujeron significativamente la inflamación al aumentar los macrófagos M2 y disminuir los macrófagos M1. Lo más importante es que el tratamiento con MSC preacondicionadas mejoró la resistencia del tejido a niveles comparables a los del tejido intacto. En general, el tratamiento con MSC preacondicionadas superó a las MSC no acondicionadas para mejorar la cicatrización de ligamentos y tendones al estimular una respuesta inmunosupresora mediada por paracrinos más robusta.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
العلاج بالخلايا الجذعية الوسيطة على شفاء الأوتار/الأربطة
Translated title (French)
Thérapie à base de cellules souches mésenchymateuses sur la guérison des tendons/ligaments
Translated title (Spanish)
Terapia con células madre mesenquimales en la cicatrización de tendones/ligamentos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2610189085
DOI
10.4172/2576-3881.1000112

Is supplement to
https://openalex.org/W78166789 (Other)
https://openalex.org/W1797702204 (Other)
https://openalex.org/W2154383697 (Other)
https://openalex.org/W2954578882 (Other)
https://openalex.org/W3197362775 (Other)
https://openalex.org/W4376112453 (Other)
https://openalex.org/W4376112202 (Other)
https://openalex.org/W4224737743 (Other)
https://openalex.org/W3014390127 (Other)
https://openalex.org/W2202080 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Turkey

References

  • https://openalex.org/W1669916856
  • https://openalex.org/W1973326127
  • https://openalex.org/W1987119410
  • https://openalex.org/W2018853844
  • https://openalex.org/W2024326908
  • https://openalex.org/W2031930652
  • https://openalex.org/W2060546592
  • https://openalex.org/W2069399162
  • https://openalex.org/W2071904806
  • https://openalex.org/W2073024911
  • https://openalex.org/W2077694466
  • https://openalex.org/W2086316164
  • https://openalex.org/W2093842115
  • https://openalex.org/W2111727066
  • https://openalex.org/W2118934189
  • https://openalex.org/W2122321550
  • https://openalex.org/W2279938184
  • https://openalex.org/W2342153014