< Terug naar vorige pagina
Project
Het effect van adipeus-weefsel gederiveerde stamcellen voor de behandeling van erectiele dysfunctie na letsel van de caverneuze zenuwen en inzichten in de werkingsmechanismen van stamceltherapie.
Radicale prostatectomie wordt door veel urologen gezien als de beste behandelingsoptie voor gelokaliseerd prostaatcarcinoom in jonge patienten.Tijdens deze operatie treedt er, onafhankelijk van de mate waarin de neurovasculaire bundel naar de zwellichamen gespaard kan worden, schade opaan de caverneuze zenuwen, wat Walleriaanse degeneratie tot gevolg heeft. Dit resulteert op zijn beurt weer in denervatie van het erectile weefsel in het corpus cavernosum (het zwellichaam), met fibrose en verlies van essentiële gladde spiercellen tot gevolg. Deze veranderingen leiden tot een veranderde compliantie van het corpus cavernosum, waardoor het veno-occlusieve mechanisme niet meer in werking treedt bij het tot stand komen van een rigiede erectie. De erectiele dysfunctie (vroeger: impotentie) die hierdoor ontstaat, is moeilijk te behandelen en kan tijdelijk zijn, in afwachting van neuroregeneratie van de caverneuze zenuwen, maar is bij een groot deel van de patiënten definitief.
Klinischepogingen tot het behouden van de erectiele functie na radicale prostatectomie met het gebruik van zogenaamde penis-revalidatie schemata, waren teleurstellend. Daarom zijn verschillende onderzoeken naar alternatieve behandelingen gericht op het behoud van gladde spiercellen, het beschermen van de caverneuze zenuwen tegen degeneratie na het letsel, of het bespoedigen van de endogene neuroregeneratie. In de veronderstelling dat stamcellen zich zouden kunnen nestelen in het erectiel weefsel en daarmee verloren gladde spiercellen zouden kunnen vervangen, zijn er onderzoeken opgezet om te onderzoeken of stemcellen een bevorderend effect kunnenhebben op het herstel van de erectiele functie.
In deze doctoraatsthesis was ons eerste doel te bekijken of de intracaverneuze injectie van stamcellen uit het vetweefsel (ADSC) in een diermodel voor caverneus zenuwletsel werkzaam is in het bevorderen van het herstel van de erectie. Wij hebben daarbij gekozen voor een model waarin de zenuw geplet wordt, wat de beste manier is om neuropraxia te simuleren. In een eerste studie zagen we na 4 weken een gunstig effect van injectie van ADSC op het herstel van de erectile functie in deze dieren, wat gemeten werd door de druk in het zwellichaam te meten terwijl de zenuw elektrisch gestimuleerd werd. We noteerden een herstel van de expressie van neuronal nitric oxide synthase (nNOS, het enzyme dat NO produceert, de belangrijkste pro-erectiele neurotransmitter in de penis). Verder werd fibrose van het corpus cavernosum voorkomen, en was een behoud van gladde spiercellenin de penis.
Vier weken na injectie van ADSC, welke gemerkt waren, vonden we weinig geïnjecteerde cellen terug in het erectiel weefsel, eigenlijk te weinig om het positieve effect van de behandeling te verklaren. Verder zagen we ook dat als we de stamcellen vervingen door lysaat van deze cellen, dat er tevens een gedeeltelijke verbetering was van structurele en functionele parameters. Met deze benadering stellen wehet weefsel bloot aan opgeloste molecules in ADSC, zonder dat de cellende kans krijgen om echt in het weefsel te nestelen. We kunnen dus stellen dat ADSC niet werken door in te nestelen en te differentiëren naar glad spierweefsel, maar vermoeden dat er een paracriene interactie plaats vindt tussen ADSC en het gastheerweefsel.
Gezien ADSC niet innestelen, werden we nieuwsgierig naar het lot van deze cellen na injectie. ADSC werden daarom gemerkt met EdU, een DNA-merker, en geïnjecteerd in ratten met en zonder zenuwletsel. Als deze cellen vervolgens opgezocht werden in verschillende weefsels, observeerden we dat deze zeer snel na de injectie verdwijnen uit de injectieplaats, het zwellichaam, om te verschijnen in het majeur pelvisch ganglion, waaruit de caverneuze zenuw ontstaat. Achtentwintig dagen na injectie waren de cellen uit beide organen grotendeels verdwenen. Verder vonden we in de ratten met zenuwletsel dat die met ADSC behandeld werden, er een tijdsafhankelijke toename was van de expressie van nNOS, wat wijst op neuroregeneratie, eerder dan neuroprotectie als behandelingseffect van stamcellen in dit diermodel.
Chemokines zijn kleine signaalmoleculen die instaan voor chemo-attractie, dat is het migreren van cellen in de richting van hoge concentraties van een bepaald molecule. We wilden testen welke chemokines belangrijk waren in de aantrekking van ADSC naar het majeur pelvisch ganglion na caverneus zenuwletsel. We vonden bij een grondige analyse van chemokine-receptor expressie in ADSC dat de ligand/receptor-paren CCL2/CCR4, CX3CL1/CX3CR1 en XCL1/XCR1 vermoedelijk verantwoordelijk zijn voor deze aantrekking. In tegenstelling tot wat eerder gedacht werd, stellen wij dat de interactie tussen CXCL12 (SDF-1) en zijn receptor CXCR4, niet zeer belangrijk is in het migratieproces van ADSC.
We weten nu dat neuro-inflammatie een belangrijke rol speelt in het vrijzetten van chemokines, en dat de aantrekking van ontstekingscellen zoals macrofagen door dezechemokines zeer noodzakelijk is maar in het geval van zenuwschade soms meer schade toebrengt dan wenselijk (voor het regeneratieproces). Wij stelden ons daarom de vraag of het blokkeren van de ontstekingscascade op het niveau van TNFA en TGF-β signalisatie middels het oraal toedienen van Pentoxifylline een bevorderend effect zou hebben op erectiele functie volgend op caverneus zenuwletsel. Inderdaad zagen we dat behandelde ratten een betere erectiele functie hadden, en dat dit effect gecorreleerd was met de dosis Pentoxifylline die deze ratten toegediend kregen. Verder zagen we in vitro een toename van groei van zenuwuiteinden, wat er op duidt dat Pentoxifylline mogelijk ook direct inwerkt op neurotrofe stimuli.
We kunnen uit deze thesis besluiten dat ADSC in staat zijn neuroregeneratie te induceren in ratten met caverneus zenuwletsel. Deze effecten zijn het resultaat van neuro-inflammatie in het majeur pelvisch ganglion waardoor ADSC naar dit ganglion aangetrokken worden en in situ neuroregeneratie bevorderen. Deze inzichten kunnen ons helpen omdeze autologe celtherapie naar het klinische niveau te tillen. Verder kunnen we met deze informatie trachten de effecten van celtherapie te versterken.
Klinischepogingen tot het behouden van de erectiele functie na radicale prostatectomie met het gebruik van zogenaamde penis-revalidatie schemata, waren teleurstellend. Daarom zijn verschillende onderzoeken naar alternatieve behandelingen gericht op het behoud van gladde spiercellen, het beschermen van de caverneuze zenuwen tegen degeneratie na het letsel, of het bespoedigen van de endogene neuroregeneratie. In de veronderstelling dat stamcellen zich zouden kunnen nestelen in het erectiel weefsel en daarmee verloren gladde spiercellen zouden kunnen vervangen, zijn er onderzoeken opgezet om te onderzoeken of stemcellen een bevorderend effect kunnenhebben op het herstel van de erectiele functie.
In deze doctoraatsthesis was ons eerste doel te bekijken of de intracaverneuze injectie van stamcellen uit het vetweefsel (ADSC) in een diermodel voor caverneus zenuwletsel werkzaam is in het bevorderen van het herstel van de erectie. Wij hebben daarbij gekozen voor een model waarin de zenuw geplet wordt, wat de beste manier is om neuropraxia te simuleren. In een eerste studie zagen we na 4 weken een gunstig effect van injectie van ADSC op het herstel van de erectile functie in deze dieren, wat gemeten werd door de druk in het zwellichaam te meten terwijl de zenuw elektrisch gestimuleerd werd. We noteerden een herstel van de expressie van neuronal nitric oxide synthase (nNOS, het enzyme dat NO produceert, de belangrijkste pro-erectiele neurotransmitter in de penis). Verder werd fibrose van het corpus cavernosum voorkomen, en was een behoud van gladde spiercellenin de penis.
Vier weken na injectie van ADSC, welke gemerkt waren, vonden we weinig geïnjecteerde cellen terug in het erectiel weefsel, eigenlijk te weinig om het positieve effect van de behandeling te verklaren. Verder zagen we ook dat als we de stamcellen vervingen door lysaat van deze cellen, dat er tevens een gedeeltelijke verbetering was van structurele en functionele parameters. Met deze benadering stellen wehet weefsel bloot aan opgeloste molecules in ADSC, zonder dat de cellende kans krijgen om echt in het weefsel te nestelen. We kunnen dus stellen dat ADSC niet werken door in te nestelen en te differentiëren naar glad spierweefsel, maar vermoeden dat er een paracriene interactie plaats vindt tussen ADSC en het gastheerweefsel.
Gezien ADSC niet innestelen, werden we nieuwsgierig naar het lot van deze cellen na injectie. ADSC werden daarom gemerkt met EdU, een DNA-merker, en geïnjecteerd in ratten met en zonder zenuwletsel. Als deze cellen vervolgens opgezocht werden in verschillende weefsels, observeerden we dat deze zeer snel na de injectie verdwijnen uit de injectieplaats, het zwellichaam, om te verschijnen in het majeur pelvisch ganglion, waaruit de caverneuze zenuw ontstaat. Achtentwintig dagen na injectie waren de cellen uit beide organen grotendeels verdwenen. Verder vonden we in de ratten met zenuwletsel dat die met ADSC behandeld werden, er een tijdsafhankelijke toename was van de expressie van nNOS, wat wijst op neuroregeneratie, eerder dan neuroprotectie als behandelingseffect van stamcellen in dit diermodel.
Chemokines zijn kleine signaalmoleculen die instaan voor chemo-attractie, dat is het migreren van cellen in de richting van hoge concentraties van een bepaald molecule. We wilden testen welke chemokines belangrijk waren in de aantrekking van ADSC naar het majeur pelvisch ganglion na caverneus zenuwletsel. We vonden bij een grondige analyse van chemokine-receptor expressie in ADSC dat de ligand/receptor-paren CCL2/CCR4, CX3CL1/CX3CR1 en XCL1/XCR1 vermoedelijk verantwoordelijk zijn voor deze aantrekking. In tegenstelling tot wat eerder gedacht werd, stellen wij dat de interactie tussen CXCL12 (SDF-1) en zijn receptor CXCR4, niet zeer belangrijk is in het migratieproces van ADSC.
We weten nu dat neuro-inflammatie een belangrijke rol speelt in het vrijzetten van chemokines, en dat de aantrekking van ontstekingscellen zoals macrofagen door dezechemokines zeer noodzakelijk is maar in het geval van zenuwschade soms meer schade toebrengt dan wenselijk (voor het regeneratieproces). Wij stelden ons daarom de vraag of het blokkeren van de ontstekingscascade op het niveau van TNFA en TGF-β signalisatie middels het oraal toedienen van Pentoxifylline een bevorderend effect zou hebben op erectiele functie volgend op caverneus zenuwletsel. Inderdaad zagen we dat behandelde ratten een betere erectiele functie hadden, en dat dit effect gecorreleerd was met de dosis Pentoxifylline die deze ratten toegediend kregen. Verder zagen we in vitro een toename van groei van zenuwuiteinden, wat er op duidt dat Pentoxifylline mogelijk ook direct inwerkt op neurotrofe stimuli.
We kunnen uit deze thesis besluiten dat ADSC in staat zijn neuroregeneratie te induceren in ratten met caverneus zenuwletsel. Deze effecten zijn het resultaat van neuro-inflammatie in het majeur pelvisch ganglion waardoor ADSC naar dit ganglion aangetrokken worden en in situ neuroregeneratie bevorderen. Deze inzichten kunnen ons helpen omdeze autologe celtherapie naar het klinische niveau te tillen. Verder kunnen we met deze informatie trachten de effecten van celtherapie te versterken.
Datum:3 aug 2009 → 30 sep 2012
Trefwoorden:Radical prostatectomy, Erectile dysfunction, Stem cell, Apoptosis, Adipose-tissue stem cell, Nerve regeneration, Cavernous nerve injury, Fibrosis
Disciplines:Orthopedie, Heelkunde, Verpleegkunde, Endocrinologie en metabole ziekten, Gynaecologie en verloskunde, Urologie en nefrologie
Project type:PhD project