Repeated administration of bone marrow-derived mesenchymal stem cells improved the protective effects on a remnant kidney model

Abstract

Mesenchymal stem cell (MSC) has been implied to have the therapeutic potential on chronic kidney disease (CKD). However, the underlying mechanism is still unclear and administration frequency of MSCs could be an issue in a chronic disease model. We evaluated the effect of repeated administration of MSCs on a remnant kidney model. MSCs from 5-week male Sprague-Dawley rats were infused by tail vein into 7-week female 5/6 nephrectomized rats after tagging with a fluorescent probe, chloromethyl-1,1-dioctadecyl-3,3,3',3'-tetramethyl- indocarbocyanine perchlorate (CM-Dil). Effect of weekly administration of MSCs was compared with the effect of once injection of MSCs and mesangial cells (MCs) at 1 and 5 weeks, respectively. Engraftment of MSCs into the kidney was evaluated by the presence of CM-Dil fluorescence or SRY gene expression. Weekly MSCs administration showed significant improvement in systolic blood pressure (SBP), urinary protein excretion amount, and serum creatinine level at 5 weeks, whereas once MSCs or MCs administration did not. Although once MSCs administration attenuated glomerulosclerosis and infiltration of ED-1 positive cells at 5 weeks as compared with MCs, weekly MSC administration led to a more significant improvement. Renal SRY gene expression and presence of CM-Dil-tagged cells could be confirmed at 1 week after injection of MSCs or weekly injected group, but not at 5 weeks after once injection. MSCs attenuated cortical expression of interleukin (IL)-6 and elevated the expression of IL-10, but these effects were only sustained in the weekly group. Thus, repeated administration of MSCs improves the protective effect on remnant kidney injury, but primarily via the paracrine effect rather than differentiation.

Bone marrow-derived mesenchymal stem cells ameliorate nephrosis through repair of impaired podocytes

“…BMSC are the only cells other than hematopoietic stem cells found in the bone marrow capable of self-renewal and generating multiple cell lineages. Recent studies have investigated the efficacy of BMSC therapy in restoring function in various kidney diseases [15][16]. Zoja et al [17] used doxorubicin to create a rat model of focal segmental glomerulosclerosis.…”

<b>Avaliação sequencial do metabolismo de cálcio e fósforo com ênfase na determinação do fator de crescimento de fibroblastos 23 (FGF-23) e da excreção fracionada de fósforo urinária (uFEP) de cães com doença renal crônica submetidos a terapia com células-tronco mesenquimal</b>

“…A proteção renal inclui as ações anti-inflamatória, pró-angiogênico, antiapoptose, anti-fibrótico, propriedades anti-oxidantes, bem como estimulação da produção de células progenitoras endógena (DE ALMEIDA et al, 2013). Além disso, diversos parâmetros da função renal e do exame clínico tem melhorado em trabalhos que utilizaram a CTM na presença de lesão renal, como peso corpóreo, ureia e creatinina sérica, proteinúria, pressão arterial sistêmica e hematócrito (CAVAGLIERI et al, 2009;SEMEDO et al, 2009;LEE et al, 2010;VILLANUEVA et al, 2013). Também já foi utilizada diferentes vias de administração da CTM, como intra-renal, subcapsular e intravenosa em ratos e todas elas têm se mostrado efetivas (QUIMBY; DOW, 2015).…”

“…Recentemente, diversos estudos tem sugerido o uso de célula-tronco mesenquimal como uma nova opção de tratamento na doença renal crônica, encourajado a partir de estudos realizado em ratos e camundongos, bem como na espécie felina e canina (CAVAGLIERI et al, 2009;SEMEDO et al, 2009;LEE et al, 2010;QUIMBY et al, 2011;VILLANUEVA et al, 2011;QUIMBY et al, 2013;DOW, 2015;LIM et al, 2016).…”

“…As CTMs podem apresentar efeitos antiinflamatórios e antifibróticos por efeito parácrino e, desta forma, auxiliar na melhora da função renal por reduzir a inflamação e a fibrose usualmante envolvidas na progressão da DRC (CAVAGLIERI et al, 2009;SEMEDO et al, 2009;LEE et al, 2010;VILLANUEVA et al, 2011). Estudos prévios demonstraram que a CTM podem ser administradas por via intravenosa (IV) em humanos e roedores, porem em roedores foi relatado a ocorrência de tromboembolismo pulmonar quando administrada rapidamente por via intravenosa (DEAK et al, 2010).…”

“…Estudos prévios demonstraram que a CTM podem ser administradas por via intravenosa (IV) em humanos e roedores, porem em roedores foi relatado a ocorrência de tromboembolismo pulmonar quando administrada rapidamente por via intravenosa (DEAK et al, 2010). Outras vias para a aplicação incluem a artéria renal e a administração direta no parenquima renal ou no espaço subcapsular renal (CAVAGLIERI et al, 2009;SEMEDO et al, 2009;LEE et al, 2010;VILLANUEVA et al, 2011 Recentemente foi realizado dois estudos em gatos com DRC de curso natural com o uso de CTM, sendo que em um estudo a administração de CTM foi por via intra-renal guiado por ultrassom (QUIMBY et al, 2011) e em outro estudo por via intravenosa (QUIMBY et al, 2013), entretanto nessas referidas investigações, não foi observada melhora significante da função renal quando avaliada pela concentração sérica de creatinina, apenas uma melhora moderada quando analisada a partir da determinação da TFG (QUIMBY et al, 2011;QUIMBY et al, 2013).…”