اثر اینترلوکین-17A در تمایز استخوانی سلولهای بنیادی مزانشیمی انسانی
تاریخ انتشار: یکشنبه 30 شهریور 1393
| امتیاز:
هدف: آرتریت روماتوئید (RA) توسط نقص درترمیم و تخریب بیش از حد استخوان و اسپوندیلیت انکیلوزان (AS) با افزایش تشکیل استخوان نابجا با استخوان درون عضلانی مشخص می شود. از آنجا که TNF-α و IL-17A در هر دو بیماری نقش دارند، دراین مطالعه اثرات آنها بر تمایز استخوانی سلول های بنیادی مزانشیمی (hMSCs) مشتق از مغز استخوان انسان بررسی شده است.
مواد و روشها: تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی به استئوبلاست ها در حضور یا عدم حضور IL-17A و / یا TNF-α القا شد. میزان معدنی شدن ماتریکس (MM) توسط رنگ آمیزی آلیزارین قرمز و فعالیت آلکالین فسفاتازی (ALP) مورد بررسی قرار گرفت. بیان mRNA توسط qRT-PCR برای پروتئین ریخت زای استخوان (BM P -2) و RUNX2( ژن های مرتبط با استخوان زایی) DKK-1( یک تنظیم کننده منفی استخوان زایی) Schnurri-3 و فعال کننده گیرنده لیگاند فاکتورهسته ای کاپا B ( (RANKL ، (مرتبط با اثر متقابل با استئوکلاست ها )و گیرنده TNF-α نوع I و گیرنده TNF-α نوع (TNFRII) II اندازه گیری شد.
نتایج: TNF-α به تنهایی باعث افزایش معدنی شدن ماتریکس و فعالیت آلکالین فسفاتازی شد. IL-17A به تنهایی سبب افزایش فعالیت آلکالین فسفاتازی و نه معدنی شدن ماتریکس شد. ترکیب آنها تاثیرقوی تر داشت. TNF-α به تنهایی بیان mRNA BMP2 را در 6 و 12 ساعت افزایش داد. این سطوح در ترکیب با IL-17A تنها طی 6 ساعت کاهش یافت. بیان DKK-1 mRNA توسط TNF-α و IL-17A به تنهایی یا در ترکیب با هم مهار شد. درحمایت از عدم تعادل به سمت استئوبلاست زایی، بیان RANKL توسط TNF-α و IL-17A مهار شد. با این حال، TNF-α، و نه IL-17 به تنهایی بیان mRNA های RUNX2 را طی 6 ساعت کاهش داد. به موازات آن، TNF-α و نه IL-17 به تنهایی بیان Schnurri-3 را با اثر هم افزایی در ترکیب با هم افزایش داد. این ممکن است مربوط به افزایش بیان TNFRII باشد.
نتیجه گیری:
IL-17 اثرات TNF-α را در شکل گیری ماتریکس استخوانی توسط سلول های بنیادی مزانشیمی افزایش داد. با این حال، IL-17 مهار BMP2 تحت القای TNF-α را کاهش داد. تعامل هم افزایی بین TNF-α و IL-17 در مهار RANKL و القاء Schnurri-3 مشاهده شد. این افزایش Schnurri-3 ممکن است به نوبه خود استئوکلاست ها را که منجر به تخریب استخوان می شود مانند آنچه در آرتریت روماتوئید رخ می دهد، فعال کند. در مقابل، در غیاب استئوکلاست ها، Schnurri-3 می تواند تشکیل استخوان نابجا را مانند اسپوندیلیت انکیلوزان پیش ببرد.
Front Immunol. 2014 Sep 2;5:425. doi: 10.3389/fimmu.2014.00425. eCollection 2014.
Effects of Interleukin-17A on Osteogenic Differentiation of Isolated Human Mesenchymal Stem Cells.
Osta B, Lavocat F, Eljaafari A, Miossec P.
Abstract
OBJECTIVES:
Rheumatoid arthritis (RA) is characterized by defective bone repair and excessive destruction and ankylosing spondylitis (AS) by increased ectopic bone formation with syndesmophytes. Since TNF-α and IL-17A are involved in both diseases, this study investigated their effects on the osteogenic differentiation of isolated human bone marrow-derived mesenchymal stem cells (hMSCs).
METHODS:
Differentiation of hMSCs into osteoblasts was induced in the presence or absence of IL-17A and/or TNF-α. Matrix mineralization (MM) was evaluated by alizarin red staining and alkaline phosphatase (ALP) activity. mRNA expression was measured by qRT-PCR for bone morphogenetic protein (BMP)-2 and Runx2, genes associated with osteogenesis, DKK-1, a negative regulator of osteogenesis, Schnurri-3 and receptor activator of nuclear factor kappa B ligand (RANKL), associated with the cross talk with osteoclasts, and TNF-α receptor type I and TNF-α receptor type II (TNFRII).
RESULTS:
TNF-α alone increased both MM and ALP activity. IL-17A alone increased ALP but not MM. Their combination was more potent. TNF-α alone increased BMP2 mRNA expression at 6 and 12 h. These levels decreased in combination with IL-17A at 6 h only. DKK-1 mRNA expression was inhibited by TNF-α and IL-17A either alone or combined. Supporting an imbalance toward osteoblastogenesis, RANKL expression was inhibited by TNF-α and IL-17A. However, TNF-α but not IL-17 alone decreased Runx2 mRNA expression at 6 h. In parallel, TNF-α but not IL-17 alone increased Schnurri-3 expression with a synergistic effect with their combination. This may be related to an increase of TNFRII overexpression.
CONCLUSION:
IL-17 increased the effects of TNF-α on bone matrix formation by hMSCs. However, IL-17 decreased the TNF-α-induced BMP2 inhibition. Synergistic interactions between TNF-α and IL-17 were seen for RANKL inhibition and Schnurri-3 induction. Such increase of Schnurri-3 may in turn activate osteoclasts leading to bone destruction as in RA. Conversely, in the absence of osteoclasts, this could promote ectopic bone formation as in AS.
PMID: 25228904