Following recent findings from our group that curcumin preconditioning augments the therapeutic efficacy of adipose-derived stem cells in the healing of diabetic wounds in rats, we aimed to investigate the regenerative effects of curcumin preconditioned adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) for better recovery of acid inflicted burns in this study.ASCs were preconditioned with 5 μM curcumin for 24 hours and assessed for proliferation, migration, paracrine release potential and gene expression comparative to naïve ASCs. Subsequently, the healing capacity of curcumin preconditioned ASCs (Cur-ASCs) versus naïve ASCs was examined using acidic wounds in rats. For this, acid inflicted burns of 20 mm in diameter were made on the back of male Wistar rats. Then, 2 × 106 cells of Cur-ASCs and naïve ASCs were intradermally injected in the wound periphery (n = 6) for comparison with an untreated saline control. Post-transplantation, wounds were macroscopically analysed and photographed to evaluate the percentage of wound closure and period of re-epithelization. Healed wound biopsies were excised and used for histological evaluation and expression analysis of wound healing markers at molecular level by quantitative PCR and western blotting.We found that Cur-ASCs exhibited greater proliferation, migration and paracrine potential in vitro. Further, Cur-ASCs showed more effective recovery than naïve ASCs as exhibited by gross morphology, faster wound closure and earlier re-epithelialization. Masson's trichrome and hematoxylin and eosin staining demonstrated the improved architecture of the healing burns, as evidenced by reduced infiltration of inflammatory cells, compact collagen and marked granulation in Cur-ASC treated rats. Corroborating these findings, molecular assessment showed significantly reduced expressions of pro-inflammatory factors (interleukin-1 beta, interleukin-6, tumor necrosis factor alpha) a with striking upsurge of an oxidative marker (superoxide dismutase 1), pro-angiogenic factors (vascular endothelial growth factor, hepatocyte growth factor, hypoxia-inducible factor-1 alpha) and collagen markers (transforming growth factor beta 1, fibroblast growth factor-2, collagen type 1 alpha 1), verifying that Cur-ASCs modulate the regulation of pro-inflammatory and healing markers at burn sites.Treatment with Cur-ASCs resulted in faster re-epithelization of acid inflicted burns compared to the treatment with naïve ASCs. Based on observed findings, we suggest the transplantation of Cur-ASCs is a valuable therapy for the potent clinical management of acidic burns.

Inflammatory and oxidative microenvironment at diabetic' wound site hinder the therapeutic efficacy of cell-based therapies in diabetic patients. The purpose of this study is to explore the competence of curcumin preconditioned human adipose derived cells (hASCs) in combination with platelet rich plasma (PRP) for the repair of wounds in diabetic rats.The cytoprotective effect of curcumin preconditioning for hASCs against hyperglycemic stress was evaluated through analysis of cell morphology, viability, cytotoxicity, senescence, and scratch wound healing assays. Subsequently, the healing capacity of curcumin preconditioned hASCs (Cur-hASCs) added to PRP was examined in excisional wounded diabetic rat model. Healed skin biopsies were excised to analyze gene and protein expression of wound healing markers by qPCR and western blotting. Histopathological changes were observed through hematoxylin and eosin staining.We found that Cur-hASCs counteract the glucose stress much better than non-preconditioned hASCs by maintaining their cellular morphology and viability as well as metabolic potential. Further in vivo results revealed that, Cur-hASCs co-injected with PRP resulted in faster wound closure, improved fibroblast proliferation, increased neovascularization, marked reduction in inflammatory cells, and compact extracellular matrix with completely covered thick epithelium. Moreover, Cur-hASCs + PRP treatment significantly improved the expression of key healing markers such as pro-angiogenic (Vegf), dermal matrix deposition (Col1α1), cell migration (bFgf) and cell proliferation (Pcna) at wound site.Our findings propose a combinatorial therapy (Cur-hASCs + PRP) as a novel modality to improve the efficacy of hASCs-based therapy for diabetic wounds.

Oxidative microenvironment in fibrotic liver alleviates the efficacious outcome of mesenchymal stem cells (MSCs)-based cell therapy. Recent evidence suggests that pharmacological pretreatment is a rational approach to harness the MSCs with higher therapeutic potential. Here, we investigated whether Vitamin E pretreatment can boost the antifibrotic effects of Wharton’s jelly-derived MSCs (WJMSCs). We used rat liver-derived hepatocytes injured by CCl4 treatment in co-culture system with Vitamin E pretreated-WJMSCs (Vit E-WJMSCs) to evaluate the hepatoprotective effect of Vit E-WJMSCs. After 24 h of co-culturing, we found that Vit E-WJMSCs rescued injured hepatocytes as hepatocyte injury-associated medium (AST, ALT, and ALP) and mRNA (Cyp2e1, Hif1-α, and Il-1β) markers reduced to normal levels. Subsequently, CCl4-induced liver fibrosis rat models were employed to examine the antifibrotic potential of Vit E-WJMSCs. After 1 month of cell transplantation, it was revealed that Vit E-WJMSCs transplantation ceased fibrotic progression, as evident by improved hepatic architecture and functions, more significantly in comparison to naïve WJMSCs. In addition, Vit E-WJMSCs transplantation decreased the expressions of fibrosis-associated gene (Tgf-β1, α-Sma, and Col1α1) markers in the liver parenchyma. Intriguingly, the results of tracing experiments discovered that more WJMSCs engrafted in the Vit E-WJMSCs treated rat livers compared to naïve WJMSCs treated livers. These findings implicate that pretreatment of WJMSCs with Vitamin E improves their tolerance to hostile niche of fibrotic liver; thereby further enhancing their efficacy for hepatic fibrosis.

This study was intended (1) to develop a robust animal model for hepatocellular carcinoma (HCC) research, in which HCC tumors develop in a background of fibrosis or cirrhosis; and (2) to explore time-dependent regulatory changes in key molecular markers during disease advancement and HCC development. With the aim of establishing such HCC model, male Sprague-Dawley rats were injected with diethylnitrosamine (DEN) at a dose of 30 mg/kg twice a week for 10 weeks then once a week from 12th to 16th weeks. The rats were kept under observation until 18th week. At defined time intervals (2nd, 4th, 12th, and 18th week), serum biomarkers and microscopic components of tissue samples were used to investigate the chronic progression of liver disease, while gene and protein analysis was used to monitor expression patterns during HCC development. DEN-intoxicated rats manifested inflammation at week 4, fibrosis at week 12 and cirrhosis with early HCC tumors at week 18. Molecular analysis revealed that key markers of inflammation (Il-1β, Il-6, and Tnf-α), fibrosis (Tgf-β1, Col1α1, Col3α1, and Timp-1), and angiogenesis (Hif1-α and Vegf) were promptly (P ≤ 0.001) up-regulated at week 4, week 12 and week 18, respectively. Oxidative stress (iNos, Cyp2e1, and Sod1) and pro-apoptotic (Bax) markers showed significant upregulation from week 4 to week 12. However, Sod1 and Bax expressions dropped after week 12 and reached a minimum at 18th week. Strikingly, expressions of anti-apoptotic (Bcl-2) and cell proliferation (Pcna, Hgf, and Afp) markers were abruptly increased at week 18. Collectively, we describe an 18-week HCC model in DEN-intoxicated rats that exhibit chronic inflammation, oxidative imbalance, advance fibrosis/cirrhosis, halted apoptosis, and angiogenic sprouting, progressively.

Adipose-derived stem cells (ASCs) have been proven to have tumoricidal effects against hepatic cancer cell lines. However, it appears that exposure to oxidative microenvironment compromises the potential outcome of ASCs in real hepatoma. Herein, we aimed to examine the tumoricidal effects of ASCs under oxidative conditions and to investigate the impact of curcumin priming on ASCs' therapeutic potential.We used human hepatoma (HepG2) cells in a coculture system with unprimed or curcumin-primed ASCs (Cur-ASCs) under H2O2-induced oxidative conditions. To investigate HepG2 proliferation and death, MTT (3-(4, 5-dimethylthiazolyl-2)-2, 5-diphenyltetrazolium bromide) and annexin V staining assays were performed. To determine the HepG2 migration and invasion potential, the scratch healing and the transwell invasion assays were performed. To evaluate the expression of apoptosis-protein markers, Western blotting was performed.Cur-ASCs suppressed HepG2 proliferation, migration, and invasion as well as prompted apoptosis more significantly compared to unprimed ASCs under oxidative conditions. Expressional studies also revealed an obvious decline in the BCL-2/BAX ratio in HepG2 cocultured with Cur-ASCs. In addition, we noticed a marked elevation of apoptosis and senescence in unprimed ASCs compared to Cur-ASCs after coculture experiments, which demonstrated that curcumin priming preserved the survival and growth potential of ASCs; hence, Cur-ASCs performed better tumoricidal functions under oxidative conditions.Our findings suggest that ASCs have the intrinsic ability to induce cell death in HepG2 cells; however, their functions can be compromised under oxidative conditions. We believe that curcumin priming is an effective approach for improving the therapeutic effectiveness of ASCs in the cancerous microenvironment.

Purpose of the study Mesenchymal stem cells (MSCs) are potential alternatives for liver fibrosis treatment; however, their optimal sources remain uncertain. This study compares the ex-vivo expansion characteristics of MSCs obtained from adipose tissue (AT) and umbilical cord (UC) and assesses their therapeutic potential for liver fibrosis treatment. Methods Since MSCs from early to mid-passage numbers (P2–P6) are preferable for cellular therapy, we investigated the growth kinetics of AT-MSCs and UC-MSCs up to P6 and evaluated their therapeutic effects in a rat model of liver fibrosis induced by diethylnitrosamine. Results Results from the expansion studies demonstrated that both cell types exhibited bonafide characteristics of MSCs, including surface antigens, pluripotent gene expression, and differentiation potential. However, AT-MSCs demonstrated a shorter doubling time (58.2 ± 7.3 vs. 82.3 ± 4.3 h; p < 0.01) and a higher population doubling level (10.1 ± 0.7 vs. 8.2 ± 0.3; p < 0.01) compared to UC-MSCs, resulting in more cellular yield (230 ± 9.0 vs. 175 ± 13.2 million) in less time. Animal studies demonstrated that both MSC types significantly reduced liver fibrosis (p < 0.05 vs. the control group) while also improving liver function and downregulating fibrosis-associated gene expression. Conclusion AT-MSCs and UC-MSCs effectively reduce liver fibrosis. However, adipose cultures display an advantage by yielding a higher number of MSCs in a shorter duration, rendering them a viable choice for scenarios requiring immediate single-dose administration, often encountered in clinical settings.

Delay in wound healing is a diabetes mellites resulting disorder causing persistent microbial infections, pain, and poor quality of life. This disorder is treated by several strategies using natural biomaterials, growth factors and stem cells molded into various scaffolds which possess the potential to accelerate the closure of impaired diabetic wounds. In this study, we developed a hydrogel patch using chitosan (CS) and polyethylene glycol (PEG) with laden bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BMSCs) that were pretreated with fibroblast growth factor 21 (FGF21). The developed hydrogel patches were characterized by scanning electron microscopy and fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. After studying the swelling behavior, growth factor (FGF21) was used to modulate BMSC in the hyperglycemic environment. Later, FGF21 treated BMSC were embedded in CS/PEG hydrogel patch and their wound closure effect was assessed in diabetic rats. The results showed that CS/PEG hydrogel patches have good biocompatibility and possess efficient BMSC recruiting properties. The application of CS/PEG hydrogel patches accelerated wound closure in diabetic rats as compared to the control groups. However, the use of FGF21 pretreated BMSCs laded CS/PEG hydrogel patches further increased the therapeutic efficacy of wound closure in diabetic rats. This study demonstrated that the application of a hydrogel patch of CS/PEG with FGF21 pretreated BMSCs improves diabetic wound healing, but further studies are needed on larger animals before the use of these dressings in clinical trials.

The therapeutic effectiveness of stem cells after transplantation is hampered by the hypoxic milieu of chronic wounds. Prior research has established antioxidant priming as a thorough plan to improve stem cell performance. The purpose of this study was to ascertain how caffeic acid (CA) priming affected the ability of human adipose-derived stem cells (hASCs) to function under hypoxic stress. In order to study the cytoprotective properties of CA, hASCs were primed with CA in CoCl2 hypoxic conditions. Microscopy was used to assess cell morphology, while XTT, Trypan Blue, X-gal, LDH, Live Dead, scratch wound healing, and ROS assays were used to analyze viability, senescence, cell death, proliferation, and reactive oxygen species prevalence in the cells. According to our findings, CA priming enhances hASCs' ability to survive and regenerate in a hypoxic microenvironment more effectively than untreated hASCs. Our in-vitro research suggested that pre-treatment with CA of hASCs could be a unique way to enhance their therapeutic efficacy and ability to survive in hypoxic microenvironments.