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O saco vitelino é o único anexo embrionário presente em todas as espécies dos embriões vertebrados, répteis, aves e mamíferos. Em mamíferos domésticos o saco vitelino é inicialmente grande, pois nestas espécies ele é transitório. Após a implantação, surge no mesênquima lateral à notocorda agrupamentos de células, denominados ilhotas sanguíneas, que representam os progenitores dos sistemas vascular e hematopoético: os hemangioblastos. Os hemangioblastos centrais das ilhas sanguíneas formam as primeiras células-tronco hematopoéticas, enquanto os hemangioblastos periféricos se diferenciam em angioblastos, os precursores dos vasos sanguíneos. O desenvolvimento inicial da atividade hematopoética no saco vitelino conduz a hipótese de que esse tecido é o local primário de desenvolvimento hematopoético e que as células-tronco derivadas dele semeiam os outros sítios intraembriônicos. Foi possível observar nas análises microscópicas que realmente existe uma relação entre ambas linhagens. Nas análises de expressão gênica, alguns genes expressos pelo hemangioblasto apresentaram alta expressão nas análises D+0 e outros genes também específicos do hemangioblasto, porém em estágios secundários de diferenciação como os encontrados na região aórtica, a nível de endotélio hemogênico apresentaram altos níveis de expressão após 3 dias em cultivo. Concluímos portanto, que o saco vitelino por ser o local primário de formação das células sanguíneas e endoteliais nos estágios iniciais da embriogênese, por serem primitivas e, portanto não expressarem marcadores de células maduras na sua superfície, tornam estas células uma importante fonte de células-tronco relevante para a Terapia Celular para hemofilia e muitas outras doenças humanas. / The yolk sac is the single attachment embryo present in all species of vertebrate embryos, reptiles, birds and mammals. In domestic mammals the yolk sac is initially large, since these species it is transient. After implantation, appears in the lateral mesenchyme to the notochord cell clusters, called \"blood islands\" that represent the progenitors of vascular and hematopoietic systems: the hemangioblasts. The central islands hemangioblasts form the first blood hematopoietic stem cells, while peripheral hemangioblasts, the angioblastic differentiate into the precursors of blood vessels. The initial development of the yolk sac hematopoietic activity leads to the hypothesis that this tissue is the primary site of development and that hematopoietic stem cells derived from them sow other intraembryos sites. It was observed in the microscopic analysis that there is indeed a relationship between the two lineages. In the analysis of gene expression, some genes expressed by hemangioblasts showed high expression in D+0 and other specific genes also hemangioblasts, but in secondary stages of differentiation as found in the aortic region, the level of hemogenic endothelium showed high levels of expression after 3 days in culture. We therefore conclude that the yolk sac to be the primary site of formation of blood and endothelial cells in the early stages of embryogenesis, for its cells be primitive and therefore do not express markers of mature cells on the surface, these cells become an important source of cells relevant to stem cell therapy for hemophilia and many other human diseases.

Les cellules progénitrices endothéliales formant des colonies (EFCFs) sont issues decellules CD34+ de la moelle osseuse humaine. Peu de données concernent l’expression dufacteur tissulaire (FT) lors de cette différenciation endothéliale. Outre son rôle dansl’initiation de la génération de thrombine, le FT est impliqué dans l’angiogenèse.Nous montrons que les cellules CD34+ expriment le FT mais non ses isoformes. LesECFCs expriment peu de FT à l’état basal. En revanche, leur stimulation par le TNF-α induitune augmentation de l’expression de FT, et la génération de microparticules pro-coagulantes.Nous avons analysé les modifications fonctionnelles induites par cette stimulation. Nosrésultats montrent que l’expression de FT par les ECFCs est responsable d’une activité procoagulante majeure, alors que les propriétés angiogéniques ne semblent pas affectées.L’expression du tissue factor pathway inhibitor (TFPI) a été évaluée, ainsi que la capacité desmicroparticules issues de ECFCs à générer des métalloprotéinases (MMP2-, MMP-9).Une évaluation de la stabilité chromosomique des cb-ECFCs durant leur expansion aété réalisée, mettant en évidence des anomalies de nombre, mais pas d’anomalies destructures. Les conséquences de ces résultats en termes de thérapie cellulaire appliquées auxpathologies cardio-vasculaires sont discutées. Enfin, nous évoquons la possibilité deconsidérer l’expression de FT comme un marqueur de différenciation cellulaire. / Endothelial colony-forming cells (ECFCs) can be obtained from human bone marrowCD34+ cells. In spite of the essential role of the tissue factor (TF) in coagulation triggeringand angiogenesis, its expression during endothelial differentiation is not established. We showthat CD34+ cells express TF, but not TF splicing forms. ECFCs express a small amount of TFat baseline level. In contrast, ECFCs express TF high levels of TF on response to TNF-α andcan generated highly pro-coagulant microparticles. We have examined the functionalproperties induced by TNF-α stimulation. TF expression confers to ECFCs a strong thrombingeneration capacity without influencing their non-coagulant properties. We have examinedthe co-expression of the tissue factor pathway inhibitor (TFPI) and the ability of ECFCs togenerate microparticles producing metalloproteins (MMP-2, MMP-9).We have performed an evaluation of cb-ECFCs chromosomal stability during theirexpansion. We found quantitative but no structural chromosomal abnormalities. Theconsequences of our observations in the use of cell therapy in cardiovascular diseases arediscussed. We conclude that TF expression may be considered as cell differentiation marker

Stem cell therapy may present an effective treatment for metastatic brain cancer and glioblastoma. Here we posit the critical role of a leaky blood-brain barrier (BBB) as a key element for the development of brain metastases, specifically melanoma. By reviewing the immunological and inflammatory responses associated with BBB damage secondary to tumoral activity, we identify the involvement of this pathological process in the growth and formation of metastatic brain cancers. Likewise, we evaluate the hypothesis of regenerating impaired endothelial cells of the BBB and alleviating the damaged neurovascular unit to attenuate brain metastasis, using the endothelial progenitor cell (EPC) phenotype of bone marrow-derived mesenchymal stem cells. Specifically, there is a need to evaluate the efficacy for stem cell therapy to repair disruptions in the BBB and reduce inflammation in the brain, thereby causing attenuation of metastatic brain cancers. To establish the viability of stem cell therapy for the prevention and treatment of metastatic brain tumors, it is crucial to demonstrate BBB repair through augmentation of vasculogenesis and angiogenesis. BBB disruption is strongly linked to metastatic melanoma, worsens neuroinflammation during metastasis, and negatively influences the prognosis of metastatic brain cancer. Using stem cell therapy to interrupt inflammation secondary to this leaky BBB represents a paradigm-shifting approach for brain cancer treatment. In this review article, we critically assess the advantages and disadvantages of using stem cell therapy for brain metastases and glioblastoma. / National Institutes of Health / Revisión por pares

Stem cell transplantation with rehabilitation therapy presents an effective stroke treatment. Here, we discuss current breakthroughs in stem cell research along with rehabilitation strategies that may have a synergistic outcome when combined together after stroke. Indeed, stem cell transplantation offers a promising new approach and may add to current rehabilitation therapies. By reviewing the pathophysiology of stroke and the mechanisms by which stem cells and rehabilitation attenuate this inflammatory process, we hypothesize that a combined therapy will provide better functional outcomes for patients. Using current preclinical data, we explore the prominent types of stem cells, the existing theories for stem cell repair, rehabilitation treatments inside the brain, rehabilitation modalities outside the brain, and evidence pertaining to the benefits of combined therapy. In this review article, we assess the advantages and disadvantages of using stem cell transplantation with rehabilitation to mitigate the devastating effects of stroke. / Revisión por pares

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L’athérosclérose est à l’origine d’importantes obstructions vasculaires. La sévérité de l’ischémie tissulaire provoquée par l’athérosclérose dépend en partie de la capacité de l’organisme à former de nouveaux vaisseaux (néovascularisation). Les mécanismes de néovascularisation sont modulés par la balance oxydo-réductive. Une exacerbation du stress oxydant est retrouvée dans tous les facteurs de risque cardiovasculaire, et en particulier lors du vieillissement. Au niveau vasculaire, la CuZnSOD est la principale enzyme antioxydante. Cependant, son rôle spécifique dans le vieillissement vasculaire et dans le développement de nouveaux vaisseaux en réponse à l’ischémie n’est pas connu. Nos hypothèses de recherche sont: 1) qu’une absence de CuZnSOD diminue la néovascularisation réparatrice en réponse à l’ischémie 2) que cette diminution de la néovascularisation est dûe au vieillissement de la vasculature affectant à la fois les cellules endothéliales matures et les cellules progénitrices endothéliales. Nous avons démontré qu’une déficience en CuZnSOD diminue significativement la néovascularisation en réponse à l’ischémie. Cette diminution de néovascularisation est associée à une augmentation du stress oxydant et une réduction de la biodisponibilité du NO. La déficience en CuZnSOD réduit significativement le nombre de EPCs (moelle, rate). De plus, ces EPCs présentent une augmentation significative des niveaux de stress oxydant, une diminution de la production de NO et une capacité réduite à migrer et à s’intégrer à un réseau tubulaire. Fait important, il iv est possible d’améliorer la néovascularisation des souris déficientes en CuZnSOD par une supplémentation en EPCs provenant de souris contrôles. Nous avons également démontré que la récupération du flot sanguin suivant l’ischémie est significativement réduite par l’âge. À la fois chez les jeunes et les vieilles souris, la déficience en CuZnSOD mène à une réduction additionnelle de la néovascularisation. Fait intéressant, le potentiel néovasculaire des jeunes souris déficiente en CuZnSOD est similaire à celui des vieilles souris contrôles. Les niveaux de stress oxydant sont également augmentés de façon similaire dans ces deux groupes de souris. L’âge et la déficience en CuZnSOD sont tous deux associés à une réduction du nombre d’EPCs isolées de la moelle et de la rate. L’effet de l’âge seul sur la fonction des EPCs est modeste. Par contre, la déficience en CuZnSOD en condition de vieillissement est associée à d’importants effets délétères sur l’activité fonctionnelle des EPCs. En résumé, nos résultats suggèrent que la protection contre le stress oxydant par la CuZnSOD est essentielle pour préserver la fonction des EPCs et la néovascularisation réparatrice en réponse à l’ischémie. Le défaut de néovascularisation observé en absence de CuZnSOD est associé à un vieillissement vasculaire accéléré. Nos résultats suggèrent que dans le contexte du vieillissement, la CuZnSOD a un rôle encore plus important pour limiter les niveaux de stress oxydant, préserver la fonction des EPCs et maintenir l’intégrité des tissus ischémiques. / When atherosclerotic vascular obstructions are so extensive that direct revascularization techniques cannot be undertaken successfully, the severity of residual tissue ischemia will depend in large part on the ability of the organism to spontaneously develop new blood vessels (neovascularization). The mechanisms involved in neovascularization depend on the oxidative stress balance. Increased oxidative stress is a common feature of all cardiovascular risk factors and particularly aging. In the vascular wall, CuZnSOD is the predominant antioxidant enzyme. Nevertheless, its specific role in vascular aging and new blood vessels formation is currently unknown. Accordingly, we hypotheze that 1) CuZnSOD deficiency reduces neovascularization in response to ischemia 2) this reduction is partly due to vascular aging affecting mature endothelial cells and endothelial progenitor cells. We have demonstrated that CuZnSOD deficiency significantly reduces neovascularization in response to ischemia. This reduction is associated with increased oxidative stress and reduced NO bioavailability. CuZnSOD deficiency significantly decreases EPCs number (bone marrow, spleen). Moreover, these EPCs present significant increased oxidative stress levels, reduced NO production and decreased migration and incorporation into tubular-like structures capacities. Importantly, neovascularization in CuZnSOD deficient-mice can be rescued by an EPCs supplementation from control mice. vii We have also demonstrated that the blood flow recovery following ischemia was significantly reduced with aging. Both in old and young mice, CuZnSOD deficiency led to a further reduction of neovascularization. Interestingly, the resulting neovascularization potential in young CuZnSOD-deficient mouse was similar to that of an older wild type mouse. Oxidative stress levels were also increased to similar levels in these two groups. Both aging and CuZnSOD deficiency were associated with reduced number of bone marrow and peripheral EPCs. The effect of moderate aging alone on specific functional activities of EPCs was modest. However, CuZnSOD deficiency was associated with severe age-dependent defect in EPC fucntional activities. In summary, our resultats suggest that CuZnSOD protection against oxidative stress is essential for EPC functional activities and neovascularization in response to ischemia. The defective neovascularization observed in CuZnSODdeficient mice is associated with accelerated vascular aging. Our results suggest that in aging context, CuZnSOD has a critical role limiting increased oxidative stress and protecting both EPC functional activities and ischemic tissues integrity.

Les Cellules Endothéliales Progénitrices ("Endothelial Progenitor Cells", EPCs) sont des précurseurs endothéliaux qui jouent un rôle émergeant en biologie vasculaire. Les EPCs ont été localisées dans le cordon ombilical, la moelle osseuse, le sang périphérique et dans certains tissus régénérateurs. Les interactions des EPCs avec les cellules sanguines et vasculaires peuvent largement influencer leurs propriétés biologiques et dicter leur fonctionnement pendant la réparation endothéliale. Plus spécifiquement, les interactions des EPCs avec les plaquettes circulantes induisent leur migration, leur recrutement et leur différentiation en cellules endothéliales aux sites de lésions vasculaires. Cependant, l’impact d’une telle interaction sur la fonction plaquettaire n’a pas été recherché. Le but de mon projet était de :1) générer des EPCs à partir des cellules mononucléaires du sang humain périphérique ("Peripheral Blood Mononuclear Cells", PBMCs); 2) étudier les interactions adhésives entre les EPCs et les plaquettes; 3) déterminer leur impact sur la fonction plaquettaire et la formation du thrombus et 4) décrire le mécanisme d’action des EPCs sur les plaquettes et le thrombus. Mises en culture sur une surface de fibronectine dans un milieu conditionné, les PBMCs fraîchement isolées possédaient une morphologie ronde et une petite taille. Après cinq jours, les PBMCs adhérentes donnaient naissance à des colonies, puis formaient une monocouche de cellules aplaties caractéristiques des EPCs après dix jours de culture. Les EPCs différenciées étaient positives pour l’Ulex-lectine et l’Acétyle des lipoprotéines de faible densité ("Acetylated Low Density Lipoprotein", Ac-LDL), exprimaient les marqueurs progéniteurs (CD34, P-sélectine, VEGFR2, vWF et VE-Cadhérine) tandis que les marqueurs leucocytaires (CD14, PSGL-1 et L-sélectine) étaient absents. Ces EPCs interagissaient avec les plaquettes activées par un mécanisme dépendant de la P-sélectine plaquettaire, inhibaient l’activation et l’agrégation plaquettaire et réduisaient significativement l’adhésion plaquettaire, principalement par l’action de prostacycline (PGI2). En fait, ceci était associé avec une augmentation de l’expression de la cyclooxygénase-2 (COX-2) et du monoxyde d’azote (NO) synthéthase inductible (iNOS). Toutefois, les effets inhibiteurs des EPCs sur la fonction plaquettaire ont été renversés par une inhibition de la COX et non pas du NO. Bien que les EPCs fussent en mesure de lier les plaquettes via la P-sélectine, leurs effets prédominants étaient médiés essentiellement par une sécrétion paracrine, impliquant la PGI2. Néanmoins, un rapprochement étroit ou un bref contact entre les EPCs et les plaquettes était requis pour que cette fonction soit complètement réalisée. D’ailleurs, cet aspect a été investigué chez des souris déficientes en P-sélectine (P-sel-/-) et chez leurs congénères de phénotype sauvage (Wild Type, WT). Chez les souris WT, les EPCs inhibaient l’agrégation plaquettaire dans le sang complet de manière concentration-dépendante alors que dans les souris P-sel-/-, l’action des EPCs n’avait pas d’effet significatif. De plus, en utilisant un modèle murin de thrombose artérielle, nous avons démontré que l’infusion systémique des EPCs altéraient la formation du thrombus et réduisaient significativement sa masse chez les souris WT, mais non pas chez les souris P-sel-/-. En outre, le nombre des EPCs incorporées au niveau du thrombus et de la paroi vasculaire était visiblement réduit chez les P-sel-/- par rapport aux souris WT. Dans cette étude, nous sommes parvenus à différentier adéquatement des EPCs à partir des PBMCs, nous avons étudié les interactions adhésives entre les EPCs et les plaquettes, et nous avons décrit leur impact sur la fonction plaquettaire et la formation du thrombus. De plus, nous avons identifié la PGI2 comme étant le principal facteur soluble sécrété par les EPCs en culture et responsable de leurs effets inhibiteurs sur l’activation, l’adhésion et l’agrégation plaquettaire in vitro. De surcroît, nous avons élucidé le mécanisme d’action des EPCs sur l’agrégation plaquettaire et la formation du thrombus, in vivo, et nous avons souligné le rôle de la P-sélectine plaquettaire dans ce processus. Ces résultats ajoutent de nouvelles connaissances sur la biologie des EPCs et définissent leur rôle potentiel dans la régulation de la fonction plaquettaire et la thrombogenèse. / Endothelial Progenitor Cells (EPCs) are believed to contribute to vascular biology and endothelial repair. EPCs have been isolated from umbilical cord, bone marrow, peripheral blood and in some regenerative tissues. Interactions of EPCs with vascular and blood cells can largely influence their functional properties and predict their destiny in the target tissues. More specifically, interactions of EPCs with circulating platelets provide the critical signal to ensure their migration and homing at the sites of vascular injury and their differentiation into endothelial cells. However, the functional consequences of such interactions on platelets remain unknown. Accordingly, this project was designed to investigate the impact of EPCs on platelet function and the specific objectives of this study were to: 1) generate EPCs from human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs); 2) characterize the adhesive interactions between EPCs and platelets; 3) determine their impact on platelet function and thrombus formation and 4) elucidate the mechanistic action of EPCs on platelets and thrombus. Cultured on fibronectin in conditioned media, PBMCs differentiated, within ten days of culture, into EPCs, which were positive for Ulex-lectin and Ac-LDL (Acetylated Low Density Lipoprotein), and expressed progenitor markers (CD34, VEGFR2, vWF, and VE-Cadherin). These EPCs bind activated platelets through P-selectin-dependent mechanism, inhibited platelet activation, aggregation and adhesion, mainly via prostacyclin (PGI2) secretion. Indeed, this was associated with up-regulation of cyclooxygenase-2 (COX-2) and inducible nitric oxide (NO) synthase (iNOS). However, the effects on platelets were reversed by COX, but not by NO inhibition. Although EPCs bound platelets via platelet P-selectin, their predominant effects occurred via a paracrine secretion, implying PGI2. Nevertheless, a transitory link or brief contact between EPCs and platelets was required for this function to be fully realized. This was further depicted using a murine arterial thrombosis model in P-selectin deficient mice (P sel-/-) and their wild-type counterparts (WT). EPCs significantly impaired, in a concentration dependent-manner, collagen-induced whole blood platelet aggregation in WT mice; whereas in P-sel-/- mice, EPCs had no significant effect. Moreover, in murin model of arterial thrombosis, infusion of EPCs altered thrombus formation and significantly reduced the mass of thrombi generated in WT, but not in P-sel-/- mice. Furthermore, the number of EPCs recruited within the thrombi and along the vascular wall was visually reduced in P-sel-/- mice as compared to WT mice. In this project, we succeeded in adequately differentiating EPCs from PBMCs, we characterized the adhesive interaction between EPCs and platelets, and we addressed the impact of EPCs on platelet function and thrombus formation. Moreover, we identified PGI2 as the principal soluble factor secreted by cultured EPCs and responsible of their inhibitory effects on platelet function in vitro. In addition, using a murine model of arterial carotid injury in WT and P-sel-/- mice, we elucidate the mechanistic action of EPCs on platelet aggregation and thrombus formation, in vivo, and we highlighted the role of platelet P-selectin in this process. These findings add new insights into the biology of EPCs and reveal a potential role for EPCs in regulating platelet function, which in turn may limit thrombogenesis and maintain hemostasis at the sites of vascular injury.