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The role and mechanisms of mesenchymal stem cells regulating macrophage plasticity in spinal cord injury - 11/11/23

Doi : 10.1016/j.biopha.2023.115632 
Sheng-Ping Fu a, b, Xiang-Chong Wu b, Rui-Lin Yang a, De-Zhi Zhao a, Jie Cheng b, Hu Qian b, Jun Ao b, Qian Zhang c, , Tao Zhang a, b,
a Key Laboratory of Cell Engineering of Guizhou Province, Affiliated Hospital of Zunyi Medical University, Zunyi, Guizhou, China 
b Department of Orthopaedic Surgery, Affiliated Hospital of Zunyi Medical University, Zunyi, Guizhou, China 
c Department of Human Anatomy, Zunyi Medical University, Zunyi, Guizhou, China 

Corresponding author.⁎⁎Corresponding author at: Key Laboratory of Cell Engineering of Guizhou Province, Affiliated Hospital of Zunyi Medical University, Zunyi, Guizhou, China.Key Laboratory of Cell Engineering of Guizhou Province, Affiliated Hospital of Zunyi Medical UniversityZunyiGuizhouChina

Abstract

Spinal Cord Injury (SCI) is a devastating neurological disorder comprising primary mechanical injury and secondary inflammatory response-mediated injury for which an effective treatment is still unavailable. It is well known that secondary inflammatory responses are a significant cause of difficulties in neurological recovery. An immune imbalance between M1/M2 macrophages at the sites of injury is involved in developing and progressing the secondary inflammatory response. Recently, Mesenchymal Stem Cells (MSCs) have shown significant therapeutic potential in tissue engineering and regenerative medicine due to their potential multidirectional differentiation and immunomodulatory properties. Accumulating evidence shows that MSCs can regulate the balance of M1/M2 macrophage polarization, suppress downstream inflammatory responses, facilitate tissue repair and regeneration, and improve the prognosis of SCI. This article briefly overviews the impact of macrophages and MSCs on SCI and repair. It discusses the mechanisms by which MSCs regulate macrophage plasticity, including paracrine action, release of exosomes and apoptotic bodies, and metabolic reprogramming. Additionally, the article summarizes the relevant signaling pathways of MSCs that regulate macrophage polarization.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

The secondary inflammatory responses are a significant cause of difficulties in neurological recovery.
An immune imbalance between M1/M2 macrophages at the sites of injury is involved in developing and progressing the secondary inflammatory response.
An appropriate balance between M1 and M2 polarization states is required to facilitate tissue debris clearance, reduce secondary damage and promote tissue repair.
MSCs regulate macrophage plasticity through various mechanisms, including paracrine action, exosomes and apoptotic bodies release, and metabolic reprogramming.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abbreviations : SCI, CNS, MSCs, BSCB, ROS, LPS, CSPG, TBI, TGF-β, TNF-α, IFN-γ, IL, VEGF, PDGF, PBMSCs, Arg-1, BMMCs, BDNF, TSG-6, IDO, PGE2, Ern1, SCIRI, ABs, UC, IUA, VEGFA, IGF1, OXPHOS, HIF-1α, JAK, STAT, SOCS, NF-κB, TLR4, PI3K, AKT

Keywords : Spinal cord injury, Mesenchymal stem cells, Microglia, Macrophages


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