Exosomes Derived from Human Palatal Mesenchymal Cells Mediate Intercellular Communication During Palatal Fusion by Promoting Oral Epithelial Cell Migration.

Purpose: Exosomes are important "messengers" in cell-cell interactions, but their potential effects on palatal fusion are still unknown. This study aimed to explore the role and mechanism of exosomes derived from palatal mesenchymal cells in epithelial-mesenchymal communication during palatogenesis. Methods: The expression of exosome marker CD63 and CD81 in palatal cells during palatogenesis was detected by immunofluorescence staining. After being purified from the supernatant of human embryonic palatal mesenchymal (HEPM) cells, exosomes (HEPM-EXO) were characterized by nanoparticle tracking analysis (NTA), transmission electron microscopy (TEM) and Western blot. HEPM-EXO were co-cultured with human immortalized oral epithelial cells (HIOEC). The effects of HEPM-EXO on the cell proliferation, migration, apoptosis and epithelial-mesenchymal transition (EMT) of HIOEC were evaluated. The proteins encapsulated in HEPM-EXO were analyzed by proteomic analysis. Results: The extensive expression of CD63 and CD81 in palatal epithelial and mesenchymal cells were continuously detected during E12.5~E14.5, suggesting that exosomes were involved in the process of palatal fusion. The expression of CD63 was also observed in the acellular basement membrane between the palatal epithelium and the mesenchyme in vivo, and HEPM-EXO could be internalized by HIOEC in vitro, suggesting that exosomes are potent to diffuse through the cellular tissue boundary to mediate palatal cell-cell communication. Exposure of HEPM-EXO to HIOEC substantially inhibited the proliferation and stimulated the migration of HIOEC, but had no significant effect on cell apoptosis and EMT. Proteomic analysis revealed the basic characteristics of the proteins in HEPM-EXO and that exosomal THBS1 may potentially regulate the cell behaviors of HIOEC, which needs further verification. Gene ontology (GO) analysis uncovered that the proteins highly expressed in HEPM-EXO are closely related to wound healing, implying a promising therapeutic opportunity of HEPM-EXO in tissue injury treatment with future studies. Conclusion: HEPM-EXO mediated cell-cell communication by regulating cell proliferation and migration of oral epithelial cells during palatogenesis.

Rol de la vía de señalización notch durante el desarrollo de estructuras craneofaciales / The role of notch signaling pathway in the development of craniofacial structures

La vía de señalización NOTCH es un mecanismo de señalización célula-célula conservado evolutivamente entre las especies, el cual es indispensable para un correcto desarrollo embrionario, mediando una variedad de procesos celulares como proliferación, diferenciación, apoptosis, transformación epitelio- mesénquimal, migración, angiogénesis, mantenimiento de células madre y definición de destino celular. Varios genes componentes de esta vía han sido implicados en el desarrollo de estructuras craneofaciales. El 80% de los pacientes con síndrome de Alagille, presentan mutaciones en el gen que codifica para el receptor Jagged1 (Jag1), acompañado de hipoplasia del tercio medio facial y de craneosinostosis esporádica. Ratones con mutaciones homocigotas en el gen Jagged2 (Jag2) presentan paladar hendido, como resultado de fusiones ectópicas entre la lengua y los procesos palatinos. Por otro lado, mutaciones inducidas en el gen Hes1 generan defectos en el desarrollo de estructuras craneofaciales, derivadas de las células de la cresta neural craneal (CCNC) que incluyen: paladar hendido, agenesia del hueso frontal, malformación de base craneal y disminución en el tamaño del maxilar superior e inferior. Recientes estudios han evidenciado alteraciones durante la morfogénesis dental de ratones mutantes Jagged2-/-, acompañada de defectos en la citodiferenciación de ameloblastos y deficiente deposición de matriz de esmalte. Estos estudios muestran cómo la vía de señalización NOTCH está implicada en el desarrollo de una variedad de estructuras craneofaciales como paladar, dientes, maxilares y cráneo. Por esta razón, el propósito del presente artículo es presentar una revisión de las diferentes funciones de la vía NOTCH durante el desarrollo de estas estructuras craneofaciales, y de las alteraciones resultantes cuando existen mutaciones en algunos genes componentes de la vía NOTCH, como Jagged2, Jagged1, Hes1, Notch1 y Notch2.