Role of ananas comosus derived exosomes in scarless cutaneous wound repair

Abstract

Yara iyileşmesi, büyüme faktörleri, sitokin ve kemokin salınımına dayanan çok sayıda hücresel etkileşimi içeren karmaşık ve dinamik bir süreçtir. Dikkat çekici yara iyileştirme yetenekleri için birçok yeni terapötik ajan piyasaya sürülmesine rağmen, bazı organizmaların neden mükemmel iyileşme sorunu yaşarken, diğerleri skar olarak bilinen patolojik bir bağ dokusu ile iyileşme sorunu gizemini korumaktadır. Skar oluşumu, epitelyal epidermiste veya dermiste meydana gelebilecek yeniden şekillenme evresindeki işlev bozuklukları nedeniyle iyileşme sürecinden sonra ortaya çıkan doğal bir süreçtir. Skar oluşumunun azaltılması, son zamanlarda fetüsün skarsız iyileşmesinin keşfi ile bilimsel alanda dikkat çekmektedir. Bu alandaki araştırmaların artmasıyla, fetal ve yetişkin insan derisi arasındaki farklılıklar, hücre dışı matris, büyüme faktörü ve sitokinlerdeki farklılıklarına göre tanımlanmıştır. Skar oluşumunu hafifletmek için mevcut bulgulardan bağımsız olarak, skar oluşumundan tek bir yol veya hücre tipi sorumlu değildir, bu nedenle skarsız iyileşmeyi taklit etmek zor bir konudur. Bununla birlikte, bu alandaki son çalışmalar, skarsız iyileşmenin belirli yönlerini aydınlatır. Öte yandan, bitki kaynaklı ürünlerin tıbbi problemlerde kullanımı, daha az yan etkileri olduğu için giderek daha fazla dikkat çekmektedir. Bu bağlamda, bitki bazlı A. comosus türevli eksozomlar, hem gen hem de protein ekspresyon seviyeleri ile skar azaltma oranları ile birlikte proliferatif, migratif ve anjiyogenetik aktiviteleri için test edilmiştir. Sonuçlar, bu eksozomların ERK/MAPK ve PI3K/AKT yollarını aktive ettiğini ve hücresel proliferasyon ve migrasyonu tetiklerken, matriks metallopreteinazlarla beraber büyüme faktörü-β3'ün (TGF-β3), TGF-β1'ya oranı gibi skar oluşumu ile ilişkili proteinlerin oranını arttırdığını göstermiştir. Ek olarak, bu eksozomların ayrıca hücre dışı matris rekonstrüksiyonunu teşvik ettiği gösterilmiştir. Sonuç olarak, sonuçlar A. comosus eksozomlarının skar hafifletme yeteneğine sahip kutanöz yara iyileşmesinde umut verici bir ajan olduğunu göstermektedir.

Wound healing is a complex and dynamic process involving a great number of cellular interactions based on growth factors, cytokine, and chemokine release. Although many new therapeutic agents are being introduced to the market for their remarkable wound healing capabilities, the problem of why some organisms heal perfectly while others heal with a pathological connective tissue known as a scar remains a mystery. Scar formation is a natural process that occurs after the healing process due to dysfunctionalities in the remodeling phase that may occur either in the epithelial epidermis or the dermis. Reducing scar formation is lately gaining interest as a new area of scientific research. Following the discovery of scarless healing of the fetal skin, an explosive number of studies have highlighted striking differences between fetal and adult human skin in terms of the differences in their extracellular matrix, growth factor, and cytokine characteristics. Despite of the accumulating evidence to mitigate the scar formation, gain or loss of function of no single pathway or cell type has been shown to be responsible for scar formation therefore mimicking the scarless healing remains as a challenging issue. Nonetheless, findings from recent studies have shed light to certain aspects of scarless healing. In this respect, the use of plant-based products in the treatment medical conditions is becoming a matter of preference due to their lower side effects. Taking a parallel approach, this study aimed to evaluate the potential of scar reducing effects of Ananas comosus derived exosomes by determining their proliferative, migratory, and angiogenetic activities on the gene and protein expression levels of key factors of wound healing. Our results indicate that these exosomes activate ERK/MAPK and PI3K/AKT pathways and induce cellular proliferation and migration while increasing the ratio of transforming growth factor-β3 (TGF-β3) to TGF-β1, and certain MMPs, which is an indication for suppression of scar formation. Additionally, it has been shown that these exosomes also promote extracellular matrix reconstruction. Based on these results A. comosus exosomes emerge as a promising agent that facilitate cutaneous wound healing suppressing formation of scars.