Lipidomic analysis of mesenchymal cells candidates for cell therapy

Mesenchymal stromal cells are adult stem cells found mostly in the bone marrow. They have immunosuppressive properties and they have been successfully applied as biological therapy in several clinical trials regarding autoimmune diseases. Despite the great number of clinical trials, MSCs’ action is not fully understand and there are no identified markers that correlate themselves with the immunomodulatory power. A lipidomic approach can solve some of these problems once lipids are one of the major cells’ components. Therefore, in this study cells’ lipidome was analysed and its deviations were evaluated according to the medium of culture and to the presence of pro-inflammatory stimuli, mimicking physiological conditions in which these cells are used. This was the first study ever made that aimed to analyse the differences in the phospholipid profile between mesenchymal stromal cells non-stimulated and stimulated with proinflammatory stimulus. This analysis was conducted in both cells cultured in medium supplemented with animal serum and in cells cultured in a synthetic medium. In cells cultured in the standard medium the levels of phosphatidylcholine (PC) species with shorter fatty acids (FAs) acyl chains decreased under pro-inflammatory stimuli. The level of PC(40:6) also decreased, which may be correlated with enhanced levels of lysoPC (LPC)(18:0) - an anti-inflammatory LPC - observed in cells subjected to TNF-α and IFN-γ. Simultaneously, the relative amounts of PC(36:1) and PC(38:4) increased. TNF-α and IFN- γ also enhanced the levels of phosphatidylethanolamine PE(40:6) and decreased the levels of PE(38:6). Higher expression of phosphatidylserine PS(36:1) and sphingomyelin SM(34:0) along with a decrease in PS(38:6) levels were observed. However, in cells cultured in a synthetic medium, TNF-α and IFN-γ only enhanced the levels of PS(36:1). These results indicate that lipid metabolism and signaling is modulated during mesenchymal stromal cells action.

As células mesenquimais do estroma são células estaminais adultas que apresentam propriedades imunossupressoras e têm sido aplicadas como terapia clínica em vários estudos clínicos relativos a doenças autoimunes. Apesar do vasto número de estudos clínicos que utilizam estas células, ainda não se conhece o mecanismo de ação das mesmas, nem foram ainda identificados marcadores permitam avaliar o seu potencial imunomodulador. A lipidómica poderá dar algumas respostas a estas questões uma vez que os lípidos são importantes componentes das células, desempenhando um papel na sinalização celular. No presente trabalho estudou-se o lipidoma das células mesenquimais e avaliou-se a sua variação consoante o meio de cultura e a presença de estímulos próinflamatórios, mimetizando as condições fisiológicas em que as células são utilizadas. Este foi o primeiro estudo que analisou as diferenças no perfil fosfolípidico entre células mesenquimais do estroma e avaliou a variação do lipidoma destas células após a sua estimulação por mediadores pró-inflamatórios. Este estudo foi conduzido num primeiro conjunto de células cultivado num meio padrão suplementado com soro animal e num segundo conjunto de células cultivado num meio sintético. Nas células cultivadas no meio padrão, observou-se uma diminuição nas espécies moleculares de fosfatidilcolina (PC) com cadeias de ácidos gordos (FAs) após estímulos pro-inflamatórios. A quantidade de PC(40:6) também diminuiu, relacionando-se com o aumento expressão de lisoPC (LPC)(18:0) – LPC anti-inflamatória – em células estimuladas. Simultaneamente, a quantidade relativa de PC(36:1) e PC(38:4) aumentou. TNF-α and IFN-γ também levou ao aumento dos níveis de fosfatidiletanolamina PE(40:6) e diminuiu os níveis de PE(38:6). Também se verificou um aumento da expressão de fosfatidilserina PS(36:1) e esfingomielina (SM)(34:0), bem como a diminuição na expressão de PS(38:6). Contudo, em células mesenquimais cultivadas em meio sintético, com TNF-α and IFN-γ apenas aumentaram os níveis de PS(36:1). Estes resultados indicam que o metabolismo dos lípidos é modulado durante a ação imunossupressora das células.

Mestrado em Bioquímica - Métodos Biomoleculares