Downloaded from shefayekhatam.ir at 3: on Tuesday December 4th 2018 [ DOI: /acadpub.shefa ]

Transcript

1 دوره دوم شماره دوم بهار 1393 Downloaded from shefayekhatam.ir at 3: on Tuesday December 4th 2018 [ DOI: /acadpub.shefa ] Reduction of Neuroinflammation in Epilepsy by Using Induced Pluripotent Stem (ips) Cells-Derived Astrocytes Azadeh Sajadian 1, Maryam Jafarian 1, 2, Babak Khodaie 1, Shahin Mohammad Sadeghi 3, Amir Ghaemi 4* ABSTRACT 1 Shefa Neuroscience Research Center, Khatam Alanbia Hospital, Tehran, Iran. 2 School of Advanced Technologies in Medicine, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, Iran. 3 Department of Plastic and Reconstructive Surgery, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Tehran, Iran. 4 Department of Microbiology, School of Medicine, Golestan University of Medical Sciences, Gorgan, Iran. Article Info: Received: 31 Dec 2013 Accepted: 19 Feb 2014 Introduction: The ability to induce pluripotency in somatic cells by reprogramming factors offers new opportunities for drug discovery and cell therapy. Induced pluripotent stem cells have the potential to differentiate to various cell types, such as neural and glial cells. Astrocytes, the major glial cells of the central nervous system, play an important role in the function of the brain by regulating of extracellular ions and neurotransmitters, feeding and protection of neurons as well as modulating the activity of microglia. Microglia over-activation can be resulted in brain inflammation with subsequent susceptibility to epileptic seizures. Hypothesis: For many years, embryonic Stem cell transplantation has been examined to prevent seizure attacks in epilepsy. These studies have indicated that adult cells from patient have the ability to be transformed to embryonic stage and convert to a pluripotent stem cell by using some Transcription factors (such as Oct4, Sox2, Nanog, Rex1, Klf, c-myc and LIN28). Accordingly, fibroblasts from an epileptic have also been reprogrammed to embryonic stage. The resulting ips cells are isogenic to patient and are able to transform to neurons or glia in a suitable culture condition. Previous studies on ES cell therapy have focused more on neurons than astrocytes. Astrocytes, by secretion of glial cell-derived neurotrophic factor, not only regulate the different microglial activities, such as proliferation, migration and cell adhesion, but can also reduce destructive effects of microglia. Conclusion: In this hypothesis, we suggest a reprogramming system for generating functional astrocyte from human pluripotent stem cell in the presence of neural growth factors. We hypothesize that these cells might reduce neuroinflammation induced by microglia and Key words: 1. Astrocytes 2.Seizures 3.Epilepsy 4. Microglia 5.Induced Pluripotent Stem Cells. subsequent susceptibility to seizure. The reprogrammed cells could be used in cell replacement therapy of epilepsy. *Corresponding Author: Amir Ghaemi ghaem_amir@yahoo.com 5656

2 بهار دوم شماره دوم دوره علمي فرضيه مقاله Downloaded from shefayekhatam.ir at 3: on Tuesday December 4th 2018 [ DOI: /acadpub.shefa ] القايی پرتوان بنیادی سلولهای از شده مشتق تهای آستروسی از استفاده با صرع در عصبی التهاب کاهش *4 قائمی امیر 3 محمدصادقی شاهین 1 خدائی بابک 1 2 جعفریان مریم 1 سجادیان آزاده ایران. تهران االنبیاء خاتم بیمارستان شفا اعصاب علوم تحقیقات مرکز 1 ایران. تهران پزشکی علوم دانشگاه پزشکی نوین آوریهای فن دانشکده 2 ایران. تهران بهشتی شهید پزشکی علوم دانشگاه ترمیمی و پالستیک جراحی گروه 3 ایران. گرگان گلستان پزشکی علوم دانشگاه پزشکی دانشکده میکروب شناسی گروه 4 مقاله: اطالعات 1392 بهمن 30 پذيرش: تاريخ 1392 دی 10 دريافت: تاريخ ه چكيد مجدد ریزی برنامه فاکتورهای از استفاده با سوماتیک سلول های به پرتوانی القای توانایی مقدمه: به تمایز توانایی القایی پرتوان بنیادی سلول های است. درمانی سلول و دارويي اكتشاف جهت فرصتی سیستم اصلی گلیال سلول های آستروسیت ها دارند. را گلیال و عصبی سلول های نظیر سلول ها انواع زا حمایت و تغذیه عصبی انتقالدهندههای و سلولی خارج یونهای تنظیم با که هستند مرکزی عصبی فعاليت میکنند. ایفا حیاتی نقش مغز در شده فعال میکروگلیای سلول های عملکرد تعدیل و نورون ها حمالت به شدن مستعد آن از پس و مغزي التهاب به منجر مي تواند ميكروگليا سلول های حد از بيش حملۀ از پيشگيري منظور به جنینی بنيادي لهای سلو پیوند که لهاست سا فرضیه: شود. تشنجي از شده گرفته بالغ سلول های که داد نشان مطالعات اين است. گرفته قرار آزمایش مورد صرع در تشنجی فاكتورهای برخی از استفاده با پرتوان بنیادی سلول های به تبديل و روياني مرحلۀ به تبدیل توانایی بيمار اساس این بر میباشند. دارا را LIN28 و c-myc Klf Rex1 Nanog Sox2 مانندOct4c رونويسي جنینی مرحلۀ به و شده ریزی برنامه مجددا می توانند مصروع بیمار از شده گرفته فیبروبالست سلول های به تمایز توانایی هستند ایزوژنیک بیمار خود به نسبت که حاصله پرتوان سلول های شوند. گردانده باز به بیشتری توجه گذشته مطالعات در دارند. كشت مناسب شرايط در را گلیال سلول های و نورون ها آستروسیتها است. گرفته صورت جنيني بنيادي سلولهاي با درمان در آستروسیت ها به نسبت نها نورو تکثیر نظیر میکروگلیال سلول های مختلف عملکردهای GDNF نظیر نوروتروفیک عوامل ترشح طریق از مخرب تأثیرات کاهش به قادر همچنین و یکنند م تنظیم را سلولی چسبندگی و مهاجرت سلول سيستم يك ما فرضیه اين در نتیجه گیری: هستند. عصبی التهاب نظیر میکروگلیال سلول های حضور در انسانی پرتوان بنیادی سلولهاي از عملکردی آسترويتهاي توليد براي مجدد ريزي برنامه کاهش با است ممکن لها سلو این که است این ما فرضیه ميكنيم. پيشنهاد را نوروني رشد فاكتورهاي مجدد سلول های دهند. کاهش را تشنج وقوع میکروگلیا سلولهای توسط شده ایجاد عصبی التهاب شوند. استفاده صرع در درمانی سلول جهت توانند می شده ريزي برنامه واژهها: كليد آستروسیت 1. تشنج.2 صرع 3. میکروگلیا سلول های 4. القايي پرتوان بنيادي سلولهاي 5. قائمی امیر مسئول: نويسنده * ghaem_amir@yahoo.com الكترونيكي: آدرس 57 57

3 بهار دوم شماره دوم دوره Downloaded from shefayekhatam.ir at 3: on Tuesday December 4th 2018 [ DOI: /acadpub.shefa ] مقدمه گیجگاهی صرع میشود اطالق عصبی مزمن ناهنجاریهای از گروهی به 1 صرع میشود. شناخته پیشبینی غیرقابل و مکرر حمالت با که طور به یا باشد مغز از خاصی منطقۀ در اینکه اساس بر حمالت صرع میشوند. بندی دسته شود شامل را مغز نقاط تمامی کامل صرع است. مکرر حمالت با منطقهای صرع از شکلی 2 گیجگاهی مبتال بیماران از %35 و است شناختی نقایص با همراه گیجگاهی از دادهاند. نشان مقاومت تشنج ضد داروهای به صرع نوع این به گیجگاهی صرع میتوان 3 هیپوکمپ برداشت با جراحی طریق ثانویه شناختی نقایص باعث روش این هرچند کرد. کنترل را داروهای از مدت طوالنی استفادۀ عالوه به )1(. میشود فرد در لزوم بنابراین میشوند فرد در جانبی عوارض سبب تشنج ضد در و کند جلوگیری بیماری از که جدیدی روشهای کارگیری به 2(. )3 میشود احساس باشد مؤثر حمالت کنترل عصبی سلولهای التهاب و صرع فعال گلیال سلولهای التهابی پاسخ بیانگر 4 عصبی التهاب هب شده وارد آسیبهای برابر در نورونها از که ميباشد 5 شدهای نامناسب تنظیم )4(. میکنند محافظت مرکزی عصبی سیستم پیشرفت به منجر میتواند گلیال سلولهای محافظتی عملکرد نتیجۀ خود که شود مکرر تشنجات و صرع نظیر عصبی بیماری است میکروگلیال سلولهای مدت طوالنی یا شدید شدن فعال.)3 5( آزمایشگاهی حیوانات در مکرر تشنجات و صرع مشخصات از یکی ایجاد عصبی التهاب نتیجۀ که است شده فعال دوباره گلیوزیز و میکروگلیال در ساختاری و متابولیک تغییرات با شده است. آستروسیتها مجدد آستروسیتهای در شده ایجاد تغییرات ساختاری نظر از 6 واسطهای فیالمنتهای بیان افزایش با میتوان را شده فعال )6(. کرد شناسایی سلولی خارج ترکیبات انبوه تولید آبی کم تنظیم در شده فعال مجدد آستروسیتهای توجه قابل فعالیت ترکیبات تولید طریق از مغزی خونی- سد ترمیم التهاب اندازه از بیش التهابی پاسخ از ممانعت سلولی خارج ماتریکس 7 گلیال آسیب تشکیل و ورم کاهش سلولی تحلیل محدودکردن مؤثری نقش آستروسیتها شدن فعال خالصه طور به دارد. نقش )7(. دارد جراحت از پس مرکزی عصبی سیستم ترمیم در واسطهای فیالمنتهای از نوع دو تجمع مغز جراحت از پس )8(. است مشاهده قابل 9 VIM و 8 GFAP پروتئین شامل گلیال پاسخ شدن فعال برای که است داده نشان اخیر مطالعات افزایش سبب GFAP بیان نبود ولی نیست GFAP بیان به نیازی GFAP بیان از VIM نبود شود. می مغزی ایسکمی به حساسیت مسئول و کرده جلوگیری شده فعال مجدد آستروسیتهای در دو این فقدان )9-11(. است GFAP غیرطبیعی ساختار تشکیل واسط حد فیالمنتهای تشکیل توانایی عدم به منجر پروتئین 10(. )12 میشود شده فعال مجدد گلیوزیز خالل در میتوانند شده فعال مجدد میكروگلیال سلولهای TNFα نظیر التهابی ضد و التهابي پیش مولکلولهای یا و مفید نتایج به منجر که کنند تولید را IL-1β و فعال به بستگی نتایج این که میشود مخربی حتی میزان تنظیم در که دارد بیان زمان و گیرندهها شدن 7(. )13 دارند اهمیت صرع به حساسیت و هستند گلیال سلولهای از انواعی میکروگلیال سلولهای سیستم در ایمنی دفاع شکل اصلیترین و اولین عنوان به بیماریهای و مغزی جراحات مقابل در مرکزی عصبی میکروگلیال سلولهای اکثر میشوند. عمل وارد عصبی منشعب صورت به و استراحت حال در عادی حالت در به سریع پاسخ و دسترسی امکان آنها به که هستند در و میدهد را مرکزی عصبی سیستم جراحت وضعیت میشوند. تکثیر و فعال میکروگلیا سلولهای التهاب طی و IL-1β و IL-1α نظیر نورونها به زننده آسیب عوامل هم سلولهای از IL-6 و TNFα نظیر محافظتکننده عوامل هم )14(. میشوند آزاد میکروگلیال مصروع بافتهای در که است داده نشان اخیر مطالعات گروههای از بیش شده فعال مجدد ایمنی سلولهای ساختاری خصوصیات سلولها این و هستند کنترل میکروگلیال سلولهای دارند. را شده فعال میکروگلیالی موضوعات در التهاب در کننده شرکت اصلی منابع از یکی )12(. هستند صرع با مرتبط سلولهای شکل تنظیم در مهمی نقش آستروسیتها و دارند عهده به آنها فعالیت و تمایز میکروگلیال از بیش فعالیت از کننده پیشگیری عامل است ممکن )15(. باشند میکروگلیال سلولهای حد صرع در درمانی سلول و عصبی آسیب طریق از مختلفی عصبی بیماریهای سلول طریق از شدهاند. شناخته سلولی عملکرد اختالل جای به سالم سلولهای کردن جایگزین با درمانی بهبود را بیماری عاليم میتوان دیده آسیب سلولهای )16(. کرد جلوگیری بیماری پیشرفت از حتی یا و داد از: است عبارت صرع بیماری در درمانی سلول از هدف حاد. صرع پیشرفت از 1 جلوگیری 1. مکرر. صرع درمان برای سلولی 2 جایگزینی 2. سلولهای از استفاده با درمانی سلول اینکه وجود با بعضی است مناسب بیماریها از انواعی برای بنیادی روش این از استفاده در تکنیکی و اخالقی محدودیتهای نقص بر مبنی شواهدی عالوه به 17(. )18 دارد وجود بنیادی سلول دهندۀ و میزبان بین ایمنی سازگاری 1 Epilepsy 2 Temporal Lobe Epilepsy 3 Hippocamp 4 Neuroinflammation 5 Activated Glial Cells 6 Intermediated filaments 7 Glial scar 8 Glial Fibrillary Acidic Protein 9 Vimentin 5858

4 بهار دوم شماره دوم دوره علمي فرضيه مقاله Downloaded from shefayekhatam.ir at 3: on Tuesday December 4th 2018 [ DOI: /acadpub.shefa ] خاص فرد بدن از شده جدا سلولهای چند هر هست. تبدیل 10 اولیه بنیادی سلولهای به مجددا میتوانند دیده آسیب انواع جایگزین سلولهای عنوان به و شوند )19(. شوند استفاده شخص همان در معمول غیر و (ips Cells) 11 القايي پرتوان بنیادی سلولهای خلق با توانایی دارای که پيكري سلولهای برنامهریزی طریق از سلولها انواع به تمایز و 12 بازیابی خود برای فوقالعاده درماني سلول تکنولوژی توسعۀ برای فرصتی هستند 20(. )21 آمد وجود به مختلف بیماریهای درمان در تواناییهای از گسترهای با بالقوه سلولهای خصوصیت یک 22(. )23 میگویند 13 سلولی پرتوانی را عملکردی و ژنها بنیادی سلول نظیر میتواند پرتوان سلول مشابه سلولهایی و کند بیان را سطحی پروتئینهای تولید آندودرم( و مزودرم )اکتودرم جنینی الیههای )23(. کند الیههای از مختلفی مشتقات رونویسی عوامل انتقال با برای مختلفی روشهای میشوند. متمایز اکتودرمی که شدهاند ایجاد پيكري سلولهای به پرتوانی القای عصارۀ از مجدد برنامهریزی 14 پيكري سلول انتقال شامل 24(. )25 باشند می سلول مستقیم برنامهریزی و 15 سلولی برنامهریزی با میتوان را پرتوان بنیادی سلولهای سلول هستۀ انتقال طریق از یا پيكري سلولهای مجدد که عواملی کردن ترکیب اووسیت داخل به عادی تجمع ادغام طریق از میشوند بیان پرتوان سلول در برنامهریزی و پيكري سلول کروماتین در مختلف عوامل 26(. )27 کرد تولید سلولی مستقیم c-myc Oct4 شده انتخاب رونویسی عوامل اضافهکردن با برنامهریزی مجددا بدن عادی سلول Nanog و Fbx15 Klf4 یکدیگر با ترکیب در یا تنهایی به یا عوامل این میشود. طور به دیگر سیستمهای یا ویروسی حامل توسط سلول تبدیل سبب و میشوند وارد سلول به مستقیم سلول یک تبدیل میشوند. پرتوان سلول یک به عادی یک نتیجۀ جنینی مرحلۀ در سلول یک به بالغ عادی )28(. ميباشد سلولی موفق برنامهریزی جهشزای عوامل است ممکن که داشت توجه باید البته میتوان جمله از باشند مؤثر صرع ایجاد روی بر مختلفی کانالهای بر مؤثر جهشهای و نقطهای جهشهای به این در کرد. اشاره کلسیم امواج و پتاسیم سدیم یونی ممکن فیبروبالست سلولهای مجدد برنامهریزی موارد موارد این در نباشد. موفقیتآمیز تنهایی به است ips سلولهای استخراج از پس که میشود پیشنهاد آسیبدیده ژنهای ژنتیک مهندسی روشهای طریق از منظور به سالم سلولهای این سپس و شوند اصالح داده کشت مناسب کشت محیط در آستروسیت تولید )29(. شوند درمانی سلول برای ویژه انتخاب یک آستروسیت: که هستند شکلی ستارهای سلولهای آستروسیتها آنها میکنند. شرکت نورونها حفاظت و تغذیه در و ميدهند تشكيل را انسان مغز سلولهای بیشترین از بیوشیمیایی حمایت و ریزهخواری در حیاتی عملکرد 16 مغزی خونی- سد دهندۀ تشکیل آندوتلیال سلولهای فیزیولوژی تنظیمکنندۀ عنوان به دیگر عبارت به دارند. عمل میکروگلیال حد از بیش فعالیت کنندۀ ممانعت و )7(. میکنند مغز در آستروسیتها ویژه عملکردهای خالصه طور به انتشار 17 پتاسیم تغییرات در شرکت از: عبارتند انسان کنترل تحریک به پاسخ در طوالنی فواصل به Ca +2 امواج یک ایجاد گلوتامات پايین غلظت حفظ بینابینی حجم در را نورونها و خونی رگهای که مانند صفحه فضای )30(. میدارد نگه هم کنار رفتن بین از و شیمیایی عاليم افزایش بر مبنی شواهدی آستروسیتهای توسط آب و پتاسیم توازن بین ارتباط همگی که دارد وجود مصروع بافت در شده فعال مجدد 18 هیپوکمپ محیط در ناحیهای انطباق افزایش موجب عاليم دادن با آستروسیتها عالوه به )5(. میشوند عوامل و تشنجی مدلهای تمامی در Ca +2 به وابسته سبب 21 فنیتوئین و 20 گاباپنتین 19 والپروات نظیر صرع ضد میشوند. Ca +2 به مربوط عاليم کاهش احتمالی درمانی عنوان به را آستروسیتها یافتهها این میگیرند نظر در صرع به مربوط ناهنجاریهای برای به که است 23 TGF خانوادۀ از عضوی 22 GDNF )30(. رشد القای سبب میکند کمک عصبی سلول بقای از یکی که میشود سیناپسی اثر افزایش و آکسونی استفاده گلیالی آستروسلولهای در 24 نوروتروپیک عوامل و تشنج ضد نقش و است 25 TLE درمان در شده ترشح مولکولهای میان در GDNF دارد. حمایتکننده سلولهای فعالیت تنظیم در آستروسیتها از شده میکند. دخالت میکروگلیال انتقال با صرع از ممانعت TLE آزمایشگاهی مدلهای در بالغی موشهای هیپوکمپ داخل به نوترکیب GDNF براساس )5(. است شده گزارش شدهاند صرع دچار که منبعی عنوان به آستروسیتها گرفته صورت مشاهدات 10 Embryonic Stem Cells 11 Induced Pluripotent Stem Cells 12 Self- Renew 13 Pluripotency 14 Somatic cell transfer 15 Reprogramming through cell extract 16 Blood Brain Barrier 17 Potassium buffering 18 Hippocampal microcircuit 19 Valproate 20 Gabapentin 21 Phenytoin 22 Glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) 23 Transforming Growth Factor 24 Neurotropic 25 Temporal Lobe Epilepsy

5 بهار دوم شماره دوم دوره Downloaded from shefayekhatam.ir at 3: on Tuesday December 4th 2018 [ DOI: /acadpub.shefa ] بیماریهای علیه مغز در محافظتی 26 ميانجيهای از یآیند. م شمار به عصبی برندۀ تحلیل فرضیه مربوط شده بررسی صرع موارد از %30 حدود در شامل که است اولیهای ژنتیکی ناهنجاریهای به یا یونی کانالهای در شده ایجاد جهشهای )31(. است نورونها مهاجرت به مربوط ناهنجاریهای جلوگیری در جنینی سلولهای پیوند دهه دو مدت به مختلفی نتایج که گرفت قرار آزمایش مورد تشنج از به بنیادی سلولهای از استفاده )32(. داشت پی در ژنتیکی الگوهای با بیماریهايی مورد در خصوص ips سلولهاي برتری )24(. بود دشوارتر ارثی پیچیدۀ دلیل به (hescs( 27 انسان جنینی مرحلۀ سلولهای به جهت در شخص خود 28 پيكري سلولهای از استفاده میباشد. عصبی بیماریهای مدلسازی بدن بالغ سلولهای که داد نشان شده انجام مطالعات را پرتوان بنیادی سلولهای به مجدد تبدیل توانایی شامل رونویسیکننده ژنهای از گروه چندین دارند. LIN28 و c-myc Klf4 Rex1 Nanog Sox2 Oct4 قرار استفاده مورد پرتوانی القاي منظور به میتوانند انواع به پرتوان سلولهای این سپس )23(. گیرند سلولهای )21(. میکنند پیدا تمایز سلولی 29 ردههای سلولهای از ارزشی با منبع به دسترسی القايی پرتوان میکنند آسان را عصبی بیماریهای درمان برای سالم شده گرفته فیبروبالست سلولهای اساس این بر )33(. و شده برنامهریزی مجددا میتوانند مصروع بیمار از پرتوان سلولهای و شوند بازگردانده جنینی مرحلۀ به هستند 30 ایزوژنیک بیمار خود به نسبت که حاصله مراحل در را گلیال سلولهای و نورونها به تمایز توانایی صرع مختلف مدلهای در سلولی پیوند دارند. مختلف صورت آستروسیتها نه و نورونها به خاص توجه با 24(. )34 است گرفته سلولهای عنوان به انسانی عصبی بنیادی سلولهای طریق از شده ایجاد TLE حیوانی مدل در پرتوان بالقوۀ خصوصیات با شدهای نشاندار سلولهای به پیلوکارپین پیدا تمایز 33 گلوتاماترژیک و 32 گابائرژیک 31 آستروسیتیک طریق از که تشنج تکرار و شدت کاهش با که میکنند )35 است همراه میشود پیگیری رفتاری آزمونهای.)32 ترشح طریق از آستروسیتها که شد مشخص طرفی از عملکردهای میتوانند GDNF نظیر نوروتروفیک عوامل سلول تکثیر نظیر میکروگلیال سلولهای مختلف قادر آنها کنند. تنظیم را سلولی چسبندگی و مهاجرت تولید هستند. میکروگلیاها مخرب تأثیرات کاهش به تولید یا میکروگلیاها توسط (LPS) 34 ساکارید پلی لیپو با همزمان کشت توسط 36 IFN-γ با شده القاء 35 IL-12 همچنین آستروسیتها میشود. ممانعت آستروسیت شده القاء سنتتاز اکسید نیتریک بیان کاهش سبب میکروگلیاها توسط اکسید نیتریک تولید و LPS با آستروسیتهای القاء اساس این بر 36(. )37 میشوند بنیادی سلولهای توسط عادی عملکرد با طبیعی مصروع فرد پيكري سلولهای از شده ایجاد پرتوان میتواند عملکرد نظر از ضعیف آستروسیتهای با التهاب و کند تنظیم را میکروگلیال سلولهای فعالیت از مختلفی انواع تولید با و دهد کاهش را عصبی مقابل در نورونها از نیاز زمان در حمایتکننده عوامل میکند. محافظت 37 آپوپتوز نظر مورد فرضیۀ آزمودن پيكري سلولهای از پرتوان سلولهای تولید اول مرحلۀ مجموعه از استفاده با که است فیبروبالستها نظیر بیمار یا ویروسی رترو حاملین طریق از رونویسیکننده عوامل عمل این 38 اپیزومال روشهای با یا و ویروسی لنتی باید پرتوان سلولهای این )20(. میگیرد صورت شامل که باشند داشته را شخص hescs ویژۀ خصوصیات )38(. است پرتوانی نشانگرهای بیان و ظاهری شکل تجمع 39 EBs صورت به پرتوان سلولهای سپس سلولهای به تمایز برای پلیت در و میکنند پیدا Ciliary نظیر رشد فاکتورهای حضور در 40 نورواپيتليال Basic و Leukemia inhibitory factor neurotropic factor.)24( میشوند داده قرار fibroblast growth factor میشوند ظاهر نورواپيتليال سلولی الیههای نهایت در زمان این در میدهند. تشکیل را 41 عصبی روزتهای و بروز خود سطح در را نشانگرهایی باید اجدادی سلولهای عنوان )به نستین به میتوان نشانگرها این از دهند. گلیال سلولهای و عصبی اجدادی سلولهای نشانگر سلولهای نشانگر عنوان )به A2B5 و شده( فعال مجدد )24(. کرد اشاره آستروسیت( اجدادی GFAP پروتئینهای باید سلولها تمایز از بعد هفته 5 خود سطح در آستروسیتی اختصاصی نشانگر عنوان به را سلولهای این که داشت توجه باید عالوه به دهند. بروز میگیرند قرار هم کنار خوشهای صورت به وقتی اجدادی که است صورتی در این دارند. را نورونها به تبدیل تمایل 26 Mediators 27 Human Embryonic Stem Cells 28 Somatic cell 29 Line 30 Isogenic 31 Astrocytic 32 GABA ergic 33 Glutamatergic 34 Lipopolysaccharide 35 Interleukin Interferon gamma 37 Apoptosis 38 Nonintegrating episomal 39 Embryoid Bodies 40 Neuro-Epithelial (NE) 41 Typical neural rossete 6060

6 بهار دوم شماره دوم دوره علمي فرضيه مقاله Downloaded from shefayekhatam.ir at 3: on Tuesday December 4th 2018 [ DOI: /acadpub.shefa ] به بگیرند قرار کشت محیط در پراکنده صورت به وقتی 32(. )33 شوند می تبدیل آستروسیت خصوص در را شده ایجاد آستروسیتهای باید ادامه در سلولهای فعالیت کاهش طریق از التهاب کاهش توانایی IL-1α) سایتوکاینها ترشح کاهش متعاقبا و میکروگلیال سنجید. (IL-1β و از آستروسیت به سلولها تمایز میزان بررسی منظور به استفاده بالتینگ وسترن و ایمونوسیتوشیمی نظیر روشهایی آستروسیتهای اجداد تکثیر میزان ارزیابی برای میشود. )39(. میشود استفاده Brdu روش از پرتوان بنیادی طریق از آستروسیتها صحیح عملکرد ارزیابی متعاقبا Calcium wave Glutamate clearance assay آزمونهای همزمان کشت طریق از 42 سیناپتوژنز مطالعۀ و imaging میشود. انجام نورون با آستروسیت کاهش روی بر سلولی پیوند تأثیر ارزیابی نهایتا صورت رفتاری آزمونهای توسط تشنج تظاهرات بیمار مغز در شده پیوند سلولهای اینکه و میگیرد بر آنها تأثیر نوع و میدهند نشان خود از رفتاری چه توجه قابل منطقه سلولهای دیگر و مغز محیط روی روی بر شده پیوند سلولهای تأثیر است. پیگیری و مدت طوالنی ثبت طریق از اطراف عصبی سلولهای )تصوير است ردیابی قابل پیوند مدل حیوانات در 43 EEG مناسب دستورالعمل اصالح برای اطالعاتی چنین 1(. مواجه همچنین و تشنج از ممانعت سلول پیوند برای بسیار مصروع بیماران در پیوند به مربوط مسایل با )40(. دارد اهمیت نظر مورد فرضیۀ شرح نورونها انواع تولید بررسی به پیوند زمینۀ در تحقیقات و صرع مدلهای با آنها کردن هماهنگ سپس گلیال مهاجرت روی بر تأثیری چه میزبان بدن محیط اینکه )17(. دارد نیاز دارد شده پیوند سلولهای تجمع و تمایز سلولهای فعالیت تنظیم در آستروسیتها کلیدی نقش در مرکزی عصبی سیستم در التهاب متعاقبا و میکروگلیا قابل اساس این بر است. شده بررسی اخیر مطالعات نقش شده فعال میکروگلیای سلولهای که است مشاهده دارند صرع در نوروني جمعیت تحریک قابلیت در مؤثری نامناسب عملکرد با آستروسیتها تعداد افزایش )7(. هیپوکمپال و TLE نظیر مرتبط بیماریهای و صرع در )36(. است شده گزارش 44 اسکلروزیس عملکردی. آستروسیتهای به آنها تمایز سپس و پرتوان سلوهای به تبدیل برای بیمار شخص فیبروبالست سلول مجدد برنامهریزی 1- تصوير Synaptogenesis 43 Electroencephalography 44 Hippocampal Sclerosis

7 دوره دوم شماره دوم بهار 1393 Downloaded from shefayekhatam.ir at 3: on Tuesday December 4th 2018 [ DOI: /acadpub.shefa ] میکروگلیاها یکی از سلولهای گلیال اصلی در مغز هستند و در بیماریزایی با تنظیم فعالیت نورونها نقش دارند. فعال شدن سلولهای میکروگلیال از ویژگیهای آسیبشناسی عصبی 45 بیشتر بیماریهای مغزی نظیر صرع میباشد. این فعال شدن ممکن است با تولید طیف وسیعی از سایتوکاینهای التهابی نظیر IL-1 و TNF-α منجر به التهاب عصبی شود )12(. در مطالعات اخیر آستروسیتهای نابالغ تولید شده از طریق In vitro عملکردهای برجستهای از آستروسیتهای اولیه را شامل پاسخ به گلوتامات پخش امواج کلسیم پیشبرد سیناپتوژنز و شرکت در ایجاد سد خونی- مغزی نشان میدهند )41,39(. باید توجه داشت که شرایط به صورتی فراهم شود که سلولهای نورواپيتليال در محیط کشت مورد نظر به سمت تولید نورون راهبری نشوند و زیر گروههای آستروسیت ایجاد شده از سلولهای نورواپيتليال اولیه از نظر شکل ظاهری و عملکردی مؤثر باشند. به عالوه مشخصات ویژۀ آستروسیتها بعد از زمان طوالنی در شرایط In vitro و پیوند به مغز موش مدل ادامه یابد. بنابراین آستروسیتهای نابالغ انسانی که در مقیاس باال از منبع سلولهای بنیادی تولید میشوند میتوانند منبع مناسبی برای تحقیقات پایهای دارویی و زیستی باشند. به عالوه بررسی تأثیرات سلولهای پیوند شده بر روی تحریک مغز و اینکه چه تعداد از این سلولها در مغز میزبان زنده میمانند و به آستروسیتهای عملکردی تغییر شکل پیدا میکنند و تا چه مسافتی از منطقۀ تزریق شده پیشروی میکنند در کنار بررسی تأثیرات پیوند بر تشنج خودبخودی از طریق آزمونهای رفتاری و الکتروگرافی اهمیت بهسزایی دارد. به منظور چنین بررسیهایی میتوان از نشانگرهای فلورسنت در آزمونهای ایمونوهیستوشیمی و ثبت الکتروفیزیولوژی استفاده کرد )40(. نتیجهگیری به طور خالصه در یک سیکل نادرست مرگ نورونها منجر به فعالیت سلولهای میکروگلیال شده که نتیجۀ آن از بین رفتن نورونها و التهاب عصبی است. التهاب عصبی پاسخ سلولهای میکروگلیال به آسیب سیستم عصب ی مرک زی اس ت. تنظی م نامناس ب نق ش محافظت ي سلولهای گلیال میتواند به طور بالقوه با افزایش تولید سایتوکاینهای پیش التهابی نظیر IL-1β و TNF-α در پیشرفت سیر بیماری مؤثر باشد )42 35(. یکی از شواهدی که از دخالت آستروسیتهای مجدد فعال شده در ایجاد صرع داللت میکند شرکت این سلولها در شرایط تحریکپذیری بیش از حد 46 مغز است )5(. مسیرهای هدایت کنندۀ التهاب عصبی 47 با مناطق سلولهای گلیال مجدد فعال شده درگیر است. بنابرای ن تنظی م معک وس فعالی ت س لولهای میکروگلی ال از طریق آستروسیتها توسط فاکتور محافظتي GDNF ممکن است اثر قابل توجهی بر روی بسیاری از نورو نها داشته باشد. پیوند سلولهای بنيادی در بیماری TLE هم گواه این فرضیه است که کاهش میزان تحریک میتواند سبب کاهش شدت و تکرار تشنج شود. در این فرضیه پیشنهاد میشود که ایجاد یک سیستم برنامهریزی مجدد برای تولید آستروسیتهای عملکردی از سلولهای پرتوان القايی خود بیمار در حضور فاکتورهای رشد نوروني ممکن است قویا تمایز گلیالی را پیش ببرد که این امر میتواند در جایگزینیهای سلولی برای درمان صرع کاربرد مؤثری داشته باشد. تولید سلولهای ips از طریق تبدیل یک سلول عادی بالغ از یک فرد بیمار به یک سلول در مرحلۀ جنینی توسط عوامل رونویسی Oct4( Fbx15 Klf4 c-myc و )Nanog با یک برنامهریزی موفق سلولی صورت میگیرد که این سلول قابلیت تبدیل به انواع مختلف سلولهای خود فرد از جمله سلولهای عصبی و آستروسیتها را دارد. در این مقاله پیشنهاد میشود که آستروسیتهای مشتق شده از سلولهای ips با عملکرد کارا قابلیت کاهش التهاب عصبی ناشی از فعالیت سلولهای میکروگلیال را دارند که خود منجر به کاهش شدت و تکرار تشنج در فرد مصروع خواهد شد. 45 Neuropathology 46 Hyperexcitable Condition 47 Neuroinflammatory Signaling Pathway 6262

8 مقاله فرضيه علمي دوره دوم شماره دوم بهار 1393 Downloaded from shefayekhatam.ir at 3: on Tuesday December 4th 2018 [ DOI: /acadpub.shefa ] 1. Shetty AK. Progress in cell grafting therapy for temporal lobe epilepsy. Neurotherapeutics. 2011; 8(4): Gorji A, Straub H, Speckmann EJ. Epilepsy surgery: perioperative investigations of intractable epilepsy. Anat Embryol (Berl). 2005; 210(5-6): Seifert G, Carmignoto G, Steinhäuser C. Astrocyte dysfunction in epilepsy. Brain Res Rev. 2010; 63(1-2): McCarty MF. Down-regulation of microglial activation may represent a practical strategy for combating neurodegenerative disorders. Med Hypotheses. 2006; 67(2): Wetherington J, Serrano G, Dingledine R. Astrocytes in the epileptic brain. Neuron. 2008; 58(2): Mirrione MM, Tsirka SE. A functional role for microglia in epilepsy. Zaid Afawi. Clinical and Genetic Aspects of Epilepsy. 1 th ed. Croatia. 2011; p Binder DK, Steinhäuser C. Functional changes in astroglial cells in epilepsy. Glia. 2006; 54(5): Contreras-Sesvold C. Reactive Astrocytes: Phenotypic and Functional Characteristics and Astrocytes as Neural Stem Cells. Master s thesis. Maryland. Uniformed Service University of the Health Sciences. Faculty of Neuroscience Ridet J, Privat A, Malhotra S, Gage F. Reactive astrocytes: cellular and molecular cues to biological function. Trends Neurosci. 1997; 20(12): Galou M, Colucci-Guyon E, Ensergueix D, Ridet JL, Gimenez y, Ribotta M, et al. Disrupted glial fibrillary acidic protein network in astrocytes from vimentin knockout mice. J Cell Biol. 1996; 133(4): Rinaldi R, Eliasson E, Swedmark S, Morgenstern R. Reactive intermediates and the dynamics of glutathione transferases. Drug Metab Dispos. 2002; 30(10): Pascual O, Achour SB, Rostaing P, Triller A, Bessis A. Microglia activation triggers astrocyte-mediated modulation of excitatory neurotransmission. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012; 109(4): E197-E Vezzani A. Inflammation and epilepsy. Epilepsy Curr. 2005; 5(1): 1-6. منابع 14. Block ML, Zecca L, Hong J-S. Microglia-mediated neurotoxicity: uncovering the molecular mechanisms. Nat Rev Neurosci. 2007; 8(1): Rocha SM, Cristovão AC, Campos FL, Fonseca CP, Baltazar G. Astrocyte-derived GDNF is a potent inhibitor of microglial activation. Neurobiol Dis. 2012; 47(3): Björklund A, Lindvall O. Cell replacement therapies for central nervous system disorders. Nat Neurosci. 2000; 3(6): Roper SN, Steindler DA. Stem cells as a potential therapy for epilepsy. Exp Neurol. 2013; 244: Muotri AR. Modeling epilepsy with pluripotent human cells. Epilepsy Behav. 2009; 14(1): Flake AW, Zanjani ED. In utero hematopoietic stem cell transplantation: ontogenic opportunities and biologic barriers. Blood. 1999; 94(7): Strong M, Farrugia A, Rebulla P. Stem cell and cellular therapy developments. Biologicals. 2009; 37(2): Patel M, Yang S. Advances in reprogramming somatic cells to induced pluripotent stem cells. Stem Cell Rev. 2010; 6(3): Modarres Mousavi M, Ghaemi A, Ghadiri T, Mohammad Sadeghi S. Application of patient-specific induced Pluripotent Stem cells produced by somatic cells reprogramming for treatment of neurodegenerative diseases. Shefaye Khatam. 2013; 1(1): Robinton DA, Daley GQ. The promise of induced pluripotent stem cells in research and therapy. Nature. 2012; 481(7381): Park IH, Arora N, Huo H, Maherali N, Ahfeldt T, Shimamura A, et al. Disease-specific induced pluripotent stem cells. Cell. 2008; 134(5): Okita K, Nakagawa M, Hyenjong H, Ichisaka T, Yamanaka S. Generation of mouse induced pluripotent stem cells without viral vectors. Science. 2008; 322(5903): Shi Y, Desponts C, Do JT, Hahm HS, Schöler HR, Ding S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic fibroblasts by Oct4 and Klf4 with smallmolecule compounds. Cell Stem Cell. 2008; 3(5):

9 دوره دوم شماره دوم بهار 1393 Downloaded from shefayekhatam.ir at 3: on Tuesday December 4th 2018 [ DOI: /acadpub.shefa ] 27. Fulka J, First NL, Loi P, Moor RM. Cloning by somatic cell nuclear transfer. Bioessays. 1998; 20(10): Takahashi K, Tanabe K, Ohnuki M, Narita M, Ichisaka T, Tomoda K, et al. Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell. 2007; 131(5): Naegele JR, Maisano X. Gene and stem cell therapies for treating epilepsy. Rho J, Sankar R, Stafstrom CE. Epilepsy: Mechanisms, Models, and Translational Perspectives (Neurological Disease and Therapy). 1 th ed. 2010; p Tian GF, Azmi H, Takano T, Xu Q, Peng W, Lin J, et al. An astrocytic basis of epilepsy. Nat Med. 2005; 11(9): Berkovic SF, Mulley JC, Scheffer IE, Petrou S. Human epilepsies: interaction of genetic and acquired factors. Trends Neurosci. 2006; 29(7): Pfurtscheller G. Event-related synchronization (ERS): an electrophysiological correlate of cortical areas at rest. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1992; 83(1): Sidhu KS. Induced pluripotent stem cells a slippery slope for neurodegenerative disease modeling. Open Stem Cell J. 2011; 3: Marchetto MC, Winner B, Gage FH. Pluripotent stem cells in neurodegenerative and neurodevelopmental diseases. Hum Mol Genet. 2010; 19(R1): R Naegele JR, Maisano X, Yang J, Royston S, Ribeiro E. Recent advancements in stem cell and gene therapies for neurological disorders and intractable epilepsy. Neuropharmacol. 2010; 58(6): Buffo A, Rolando C, Ceruti S. Astrocytes in the damaged brain: molecular and cellular insights into their reactive response and healing potential. Biochem Pharmacol. 2010; 79(2): de Lanerolle NC, Lee TS, Spencer DD. Astrocytes and epilepsy. Neurotherapeutics. 2010; 7(4): Emdad L, D Souza SL, Kothari HP, Qadeer ZA, Germano IM. Efficient differentiation of human embryonic and induced pluripotent stem cells into functional astrocytes. Stem Cells Dev. 2011; 21(3): Krencik R, Weick JP, Liu Y, Zhang ZJ, Zhang SC. Specification of transplantable astroglial subtypes from human pluripotent stem cells. Nat Biotechnol. 2011; 29(6): Sebe JY, Baraban SC. The promise of an interneuronbased cell therapy for epilepsy. Dev Neurobiol. 2011; 71(1): Krencik R, Zhang SC. Directed differentiation of functional astroglial subtypes from human pluripotent stem cells. Nat Protoc. 2011; 6(11): Somera-Molina KC, Nair S, Van Eldik LJ, Watterson DM, Wainwright MS. Enhanced microglial activation and proinflammatory cytokine upregulation are linked to increased susceptibility to seizures and neurologic injury in a two-hit seizure model. Brain Res. 2009; 1282: