Background: There is evidence that stem cells contribute to the restoration of tissue vascularization and organ function. The objective of this study was to assess the presence of adipose-derived adult stem cells left in their natural scaffold in the purified lipoaspirate and to assess the clinical effectiveness of lipoaspirate transplantation in the treatment of radiation side effects. Methods: This study was designed beginning with surgical procedures in 2002 and envisaging a continuous patient follow-up to 31 months. Twenty consecutive patients undergoing therapy for side effects of radiation treatment with severe symptoms or irreversible function damage (LENT-SOMA scale grade 3 and 4) were enrolled. Purified autologous lipoaspirates (60 to 120 cc) taken from a healthy donor site were administered by repeated low-invasive computer-assisted injection. Therapy outcomes were assessed by symptoms classification according to the LENT-SOMA scale, cytofluorimetric characterization, and ultrastructural evaluation of targeted tissue. Results: In the isolated stromal vascular fraction of 2 cc of human lipoaspirate, cells with mesenchymal stem cell physical properties and immunophenotype were in average 1.07 ± 0.5 percent (n = 4), with a clonogenic fraction of 0.139 percent. At least 1.02 × 103 colony-forming units–fibroblast were present in each lipoaspirate. Ultrastructure of target tissue systematically exhibited progressive regeneration, including neovessel formation and improved hydration. Clinical outcomes led to a systematic improvement or remission of symptoms in all evaluated patients, including otherwise untreatable patients exhibiting initial irreversible functional damage. Conclusions: This surgical procedure is a low-invasive therapeutic approach for resolving the late side effects of radiotherapy. According to the proposed hypothesis of the ischemic nature of radiolesions, treatment with lipoaspirate transplantation is potentially extended to other forms of microangiopathies.

The authors examine how brain inflammation affects the development of epilepsy. They show that genetic or antibody-mediated blockade of leukocyte-vascular interactions reduces epileptogenesis in mice ( pages 1309–1310 ). The mechanisms involved in the pathogenesis of epilepsy, a chronic neurological disorder that affects approximately one percent of the world population, are not well understood1,2,3. Using a mouse model of epilepsy, we show that seizures induce elevated expression of vascular cell adhesion molecules and enhanced leukocyte rolling and arrest in brain vessels mediated by the leukocyte mucin P-selectin glycoprotein ligand-1 (PSGL-1, encoded by Selplg) and leukocyte integrins α4β1 and αLβ2. Inhibition of leukocyte-vascular interactions, either with blocking antibodies or by genetically interfering with PSGL-1 function in mice, markedly reduced seizures. Treatment with blocking antibodies after acute seizures prevented the development of epilepsy. Neutrophil depletion also inhibited acute seizure induction and chronic spontaneous recurrent seizures. Blood-brain barrier (BBB) leakage, which is known to enhance neuronal excitability, was induced by acute seizure activity but was prevented by blockade of leukocyte-vascular adhesion, suggesting a pathogenetic link between leukocyte-vascular interactions, BBB damage and seizure generation. Consistent with the potential leukocyte involvement in epilepsy in humans, leukocytes were more abundant in brains of individuals with epilepsy than in controls. Our results suggest leukocyte-endothelial interaction as a potential target for the prevention and treatment of epilepsy.

Abstract Mesenchymal stem cells (MSCs) represent a promising therapeutic approach for neurological autoimmune diseases; previous studies have shown that treatment with bone marrow-derived MSCs induces immune modulation and reduces disease severity in experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), an animal model of multiple sclerosis. Here we show that intravenous administration of adipose-derived MSCs (ASCs) before disease onset significantly reduces the severity of EAE by immune modulation and decreases spinal cord inflammation and demyelination. ASCs preferentially home into lymphoid organs but also migrates inside the central nervous system (CNS). Most importantly, administration of ASCs in chronic established EAE significantly ameliorates the disease course and reduces both demyelination and axonal loss, and induces a Th2-type cytokine shift in T cells. Interestingly, a relevant subset of ASCs expresses activated α4 integrins and adheres to inflamed brain venules in intravital microscopy experiments. Bioluminescence imaging shows that α4 integrins control ASC accumulation in inflamed CNS. Importantly, we found that ASC cultures produce basic fibroblast growth factor, brain-derived growth factor, and platelet-derived growth factor-AB. Moreover, ASC infiltration within demyelinated areas is accompanied by increased number of endogenous oligodendrocyte progenitors. In conclusion, we show that ASCs have clear therapeutic potential by a bimodal mechanism, by suppressing the autoimmune response in early phases of disease as well as by inducing local neuroregeneration by endogenous progenitors in animals with established disease. Overall, our data suggest that ASCs represent a valuable tool for stem cell–based therapy in chronic inflammatory diseases of the CNS.

In this study, we report on the remarkable two-photon excited fluorescence efficiency in the "biological window" of CaF2:Tm3+,Yb3+ nanoparticles. On the basis of the strong Tm3+ ion emission (at around 800 nm), tissue penetration depths as large as 2 mm have been demonstrated, which are more than 4 times those achievable based on the visible emissions in comparable CaF2:Er3+,Yb3+ nanoparticles. The outstanding penetration depth, together with the fluorescence thermal sensitivity demonstrated here, makes CaF2:Tm3+,Yb3+ nanoparticles ideal candidates as multifunctional nanoprobes for high contrast and highly penetrating in vivo fluorescence imaging applications.

Summary

 Adipose tissue expansion involves the enlargement of existing adipocytes, the formation of new cells from committed preadipocytes, and the coordinated development of the tissue vascular network. Here we find that murine endothelial cells (ECs) of classic white and brown fat depots share ultrastructural characteristics with pericytes, which are pluripotent and can potentially give rise to preadipocytes. Lineage tracing experiments using the VE-cadherin promoter reveal localization of reporter genes in ECs and also in preadipocytes and adipocytes of white and brown fat depots. Furthermore, capillary sprouts from human adipose tissue, which have predominantly EC characteristics, are found to express Zfp423, a recently identified marker of preadipocyte determination. In response to PPARγ activation, endothelial characteristics of sprouting cells are progressively lost, and cells form structurally and biochemically defined adipocytes. Together these data support an endothelial origin of murine and human adipocytes, suggesting a model for how adipogenesis and angiogenesis are coordinated during adipose tissue expansion.

The regenerative property of fat grafting has been described. However, it is not clear whether the clinical results are attributable to the stem cells or are linked to other components of the adipose tissue. This work is aimed at analysis of the histologic and ultrastructural changes of aged facial skin after injection of fat graft in addition to its stromal vascular fraction, obtained by centrifugation, and to compare the results with those obtained by the injection of expanded adipose-derived mesenchymal stem cells.This study was performed in six consecutive patients who were candidates for face lift and whose ages ranged between 45 and 65 years. The patients underwent sampling of fat by liposuction from the abdominal region. The injection of fat and its stromal vascular fraction or expanded mesenchymal stem cells was performed in the preauricular areas. Fragments of skin were removed before and 3 months after each treatment and analyzed by optical and electron microscopy.After treatment with the autologous lipidic component and stromal vascular fraction, the skin showed a decrease in elastic fiber network (elastosis) and the appearance of new oxytalan elastic fibers in papillary dermis. The ultrastructural examination showed a modified tridimensional architecture of the reticular dermis and the presence of a richer microvascular bed. Similar results following treatment with expanded mesenchymal stem cells were observed.This study demonstrates that treatment with either fat and stromal vascular fraction or expanded mesenchymal stem cells modifies the pattern of the dermis, representing a skin rejuvenation effect.

Abstract Background Various techniques have been employed in aesthetic medicine to combat skin aging, in particular that of the facial region. Hyaluronic acid is utilized to enhance moisture levels and extracellular matrix molecules. This study aims to histologically assess the effects of low molecular weight hyaluronic acid fragments combined with amino acids (HAAM) on facial skin rejuvenation through intradermal microinjections. Methods A total of twenty women, with an average age of 45 and ranging from 35 to 64 years old, participated in the study, including 8 in menopause and 12 in the childbearing age group. Mesotherapy was used to administer HAAM to the patients. Prior to and three months after the treatment, each patient underwent small circular punch biopsies. Ultrasound examinations were conducted using B-mode, capturing 2D images in longitudinal or transverse orientations with frequencies ranging from 5 to 13 Mega-hertz (MY LAB X8, ESAOTE, Genova, Italy). A total of 60 ultrasound examinations were taken, with 30 collected before treatment and 30 after treatment. Results The histological analysis demonstrates an increase in fibroblast activity resulting in the production of Type III reticular collagen, as well as an increased number of blood vessels and epidermal thickness. However, the analysis of ultrasound data before and after treatment showed no statistical difference in skin thickness in malar area, chin and mandibular angle. Conclusions Histological assessments indicate that subcutaneous infiltration of HAAM has a substantial impact on the dermis of facial skin.

Dermal white adipose tissue (dWAT) in humans can be characterized as a relaxed dermal skin compartment consisting of functionally interlinked adipocytes. dWAT is typically discerned both in terms of morphology and function from subcutaneous white adipose tissue (sWAT). In particular in human thigh, the dWAT appears as thin extensions from the adipose panniculus to the dermis, and it is primarily associated with pilosebaceous units, hair follicles, sebaceous glands, and erector pili muscles. In this work, human fat tissue samples obtained post-mortem from the gluteo-femoral region were analyzed focusing on the thin extensions of dWAT named dermal cones. This anatomical region was chosen to deepen the dWAT morphological features of this site which is interesting both for clinical applications and genetical studies. The purpose of this exploratory methodological study was to gain deeper insights into the morphological features of human dWAT through a multimodal imaging approach. Optical microscopy, Magnetic Resonance Imaging (MRI) and Scanning Electron Microscopy (SEM), have been employed in this study. The cones' length and their distances were measured on the acquired images for optical microscopy and SEM. The cone's apparent regular distribution in MRI images was evaluated using a mathematical criterion, the conformity ratio, which is the ratio of the mean nearest-neighbor distance to its standard deviation. The imaging techniques revealed white adipocytes forming a layer, referred to as sWAT, with cones measuring nearly 2 mm in size measured on SEM and Optical images (2.1 ± 0.4 mm), with the lower part embedded in the sWAT and the upper part extending into the dermis. The distance between the cones results about 1 mm measured on MRI images and they show an overall semiregular distribution. MRI images demonstrated an orderly arrangement of cones, and their 3D reconstruction allowed to elucidate the dermal cones' disposition in the tissue sample and a more general comprehensive visualization of the entire fat structure within the dermis.

Compressive microvibration is a type of stimulation patented as Endospheres therapy. The stimulation, through Endospheres, applied externally to the skin surface, causes changes in the physiological and functional structure of tissues underneath the epidermis, including adipose tissue. Cyclic mechanical stress, induced by this therapy with its particular compressive microvibration, modifies the normal cell cycle of adipose tissue and promotes tissue remodelling due to the activation of the abundantly present mesenchymal-derived stem cells. In this study, a literature revision was performed to elucidate the mechanisms through which the repetitive, cyclic or modulated/ordered mechanical input of Endospheres, which results in harmonic compressive microvibrations, can have beneficial effects on the skin and all subcutaneous tissues up to the muscles, improving rejuvenation, tissue repair, vascularization and macro-organization. It was possible to formulate the hypothesis that the ordered frequency and oscillatory dynamics can completely change the chaotic and oscillatory patterns of mitochondria alongside the endoplasmic reticulum membrane in a recently discovered complex known as mitochondria-associated endoplasmatic reticulum membrane complex or mitochondria-associated endoplasmatic reticulum membrane. Analyzing the biochemical and physical characteristics of these structures, it was assessed that the nature of the benefits of the Endospheres stimulation of tissues could include three different origins: mechanical, linked to the transfer of mechanical inputs; biophysical, related to the chaotic biology of mitochondria, the generation of sinusoidal waves and the generation of piezoelectric forces; and biochemical, linked to the sensory function of adipose tissue. All these forces are discussed in detail.

SARS-CoV-2 infection has been recently shown to induce cellular senescence in vivo. A senescence-like phenotype has been reported in cystic fibrosis (CF) cellular models. Since the previously published data highlighted a low impact of SARS-CoV-2 on CFTR-defective cells, here we aimed to investigate the senescence hallmarks in SARS-CoV-2 infection in the context of a loss of CFTR expression/function. We infected WT and CFTR KO 16HBE14o-cells with SARS-CoV-2 and analyzed both the p21 and Ki67 expression using immunohistochemistry and viral and p21 gene expression using real-time PCR. Prior to SARS-CoV-2 infection, CFTR KO cells displayed a higher p21 and lower Ki67 expression than WT cells. We detected lipid accumulation in CFTR KO cells, identified as lipolysosomes and residual bodies at the subcellular/ultrastructure level. After SARS-CoV-2 infection, the situation reversed, with low p21 and high Ki67 expression, as well as reduced viral gene expression in CFTR KO cells. Thus, the activation of cellular senescence pathways in CFTR-defective cells was reversed by SARS-CoV-2 infection while they were activated in CFTR WT cells. These data uncover a different response of CF and non-CF bronchial epithelial cell models to SARS-CoV-2 infection and contribute to uncovering the molecular mechanisms behind the reduced clinical impact of COVID-19 in CF patients.