Effects of concentrated conditioned medium from limbus-derived mesenchymal stem cells on cell death, reactive gliosis, proliferation and migration in retinal müller glial cells

Abstract

Müller glia is the predominantly found macroglia in the retina, which covers the entire thickness of the retina and also supplies structural and functional support to all retinal neurons. Dysfunctional Müller cells or reactive gliosis, characterized by increased levels of glial fibrillary acidic protein (GFAP) and, in more severe cases, the formation of glial scars, play a significant role in retinal degenerative diseases that can lead to blindness, including diabetic retinopathy, retinal detachment, glaucoma, and proliferative vitreoretinopathy. Stem cell-based therapies promoting mesenchymal stem cells (MSCs) and particularly using MSCs' conditioned medium (CM) are gaining increasing interest for exploring new treatments for retinal degenerative diseases. In this study, we evaluated the impacts of concentrated Limbus-derived mesenchymal stem cells-conditioned media (LMSC-CM) with varying conditioning times and concentrations on human retinal Müller glia in in vitro injury models. Our results demonstrated that LMSC-CM preconditioned for 24 and 48 hours had therapeutic effects on the human Müller glial cell line (MIO-M1). The treatment reduced cell death and LPS-induced reactive gliosis, as well as decreased the proliferation, migration, and stress responses of MIO-M1 in an in vitro scratch injury model. LMSC-CM treatment had therapeutic effects on MIO-M1, particularly 50 μg/ml of LMSC-CM conditioned for 48 hours was the most effective against all injuries in the present study. CM treatment improved cell survival after oxidative stress-induced cell death and decreased LPS-induced reactive gliosis. Additionally, the group inhibited cell migration at 24, 48, and 72 hours and also prevented proliferation and reactive gliosis at 24 and 48 hours after scratch injury. These findings suggest that LMSC-CM could be a potential therapeutic strategy for protecting retinal Müller glial cells in order to increase the survival of retinal cells in retinal degenerative diseases.Müller glia, nöral retinanın tümünü kapsayan ve aynı zamanda tüm retinal nöronlara yapısal ve fonksiyonel olarak destek sağlayan, retinadaki en dominant makrogliadır. Glial fibriler asidik protein (GFAP) düzeylerinde artış, reaktif gliosis, ile karakterize olan ve daha ciddi vakalarda glial skar oluşumu gösteren disfonksiyonel Müller hücreleri, diyabetik retinopati, retina dekolmanı, glokom ve proliferatif vitreoretinopati dahil olmak üzere körlüğe yol açabilen retina dejeneratif hastalıklarında önemli rol oynar. Mezenkimal kök hücreleri (MSC'ler) teşvik eden ve özellikle MSC'lerin koşullandırılmış besiyeri (KB) kullanan kök hücre bazlı tedaviler, retina dejeneratif hastalıklar için yeni tedavilerin araştırılmasına yönelik artan bir ilgi kazanmaktadır. Bu çalışmada, Limbus dokusundan türetilmiş mezenkimal kök hücre koşullandırılmış besiyer (LMKH-KB) değişen koşullandırma süreleri ve konsantrasyonları ile insan retinal Müller glia (MIO- M1) üzerindeki etkilerini in vitro yaralanma modellerinde değerlendirdik. Sonuçlarımız, 24 ve 48 saat boyunca koşullandırılmış LMKH-KB'inin insan Müller glial hücre hattı (MIO-M1) üzerinde terapötik etkilere sahip olduğunu gösterdi. Tedavi, hücre ölümünü ve LPS'nin neden olduğu reaktif gliosis'i azalttı, ayrıca bir in vitro çizik yaralanması modelinde MIO-M1'in proliferasyonunu, migrasyonunu ve stres tepkilerini azalttı. LMKH-KB tedavisinin MIO-M1 üzerinde terapötik etkileri görülmüş, özellikle 50 μg/ml konsantrasyonuna sahip 48 saat koşullandırılmış LMKH-KB bu çalışmada tüm yaralanmalara karşı en etkili tedavi olduğu gözlenmiştir. KB tedavisi, oksidatif stresin neden olduğu hücre ölümünden sonra hücre sağkalımını arttırdı ve LPS'nin neden olduğu reaktif gliozisi azalttı. Ek olarak bu grup, hücre migrasyonunu 24, 48 ve 72 saatte inhibe etti ve ayrıca çizik yaralanmasından 24 ve 48 saat sonra proliferasyonu ve reaktif gliozisi önledi. Bu bulgular, LMKH-KB'nin, retinal dejeneratif hastalıklarda retina hücrelerinin hayatta kalmasını arttırmak amacıyla retinal Müller glial hücrelerini korumaya yönelik potansiyel bir terapötik strateji olabileceğini göstermektedir.