Murine embryos exposed to human endometrial MSCs-derived extracellular vesicles exhibit higher VEGF/PDGF AA release, increased blastomere count and hatching rates

Abstract

Endometrial Mesenchymal Stromal Cells (endMSCs) are multipotent cells with immunomodulatory and pro-regenerative activity which is mainly mediated by a paracrine effect. The exosomes released by MSCs have become a promising therapeutic tool for the treatment of immune-mediated diseases. More specifically, extracellular vesicles derived from endMSCs (EV-endMSCs) have demonstrated a cardioprotective effect through the release of anti-apoptotic and pro-angiogenic factors. Here we hypothesize that EV-endMSCs may be used as a co-adjuvant to improve in vitro fertilization outcomes and embryo quality. Firstly, endMSCs and EV-endMSCs were isolated and phenotypically characterized for in vitro assays. Then, in vitro studies were performed on murine embryos co-cultured with EV-endMSCs at different concentrations. Our results firstly demonstrated a significant increase on the total blastomere count of expanded murine blastocysts. Moreover, EV-endMSCs triggered the release of pro-angiogenic molecules from embryos demonstrating an EV-endMSCs concentration-dependent increase of VEGF and PDGF-AA. The release of VEGF and PDGF-AA by the embryos may indicate that the beneficial effect of EV-endMSCs could be mediating not only an increase in the blastocyst’s total cell number, but also may promote endometrial angiogenesis, vascularization, differentiation and tissue remodeling. In summary, these results could be relevant for assisted reproduction being the first report describing the beneficial effect of human EV-endMSCs on embryo development.

Las células del estroma mesenquimatoso endometrial (endMSC) son células multipotentes con actividad inmunomoduladora y proregenerativa mediada principalmente por un efecto paracrino. Los exosomas liberados por las MSC se han convertido en una herramienta terapéutica prometedora para el tratamiento de enfermedades inmunomediadas. Más específicamente, las vesículas extracelulares derivadas de endMSC (EV-endMSC) han demostrado un efecto cardioprotector mediante la liberación de factores antiapoptóticos y proangiogénicos. Aquí planteamos la hipótesis de que las EV-endMSC pueden usarse como coadyuvante para mejorar los resultados de la fertilización in vitro y la calidad de los embriones. En primer lugar, se aislaron y caracterizaron fenotípicamente endMSC y EV-endMSC para ensayos in vitro. Luego, se realizaron estudios in vitro en embriones murinos cocultivados con EV-endMSC en diferentes concentraciones. Nuestros resultados demostraron en primer lugar un aumento significativo en el recuento total de blastómeros de blastocistos murinos expandidos. Además, las EV-endMSC desencadenaron la liberación de moléculas proangiogénicas de los embriones, lo que demuestra un aumento dependiente de la concentración de VEGF y PDGF-AA. La liberación de VEGF y PDGF-AA por los embriones puede indicar que el efecto beneficioso de las EV-endMSC podría estar mediando no solo un aumento en el número total de células del blastocisto, sino que también puede promover la angiogénesis, vascularización, diferenciación y remodelación del tejido endometrial. En resumen, estos resultados podrían ser relevantes para la reproducción asistida, siendo el primer informe que describe el efecto beneficioso de las EV-endMSC humanas en el desarrollo embrionario.