سلول های تک هسته ای خون بند ناف انسان می توانند پروتئین Akt دخیل در بقا را که آپوپتوز و نکروز را در طول هیپوکسی محدود می کند، در سلول های اندوتلیالی و میوسیت های قلبی فعال کنند .

خلاصه:

ما در مطالعات قبلی گزارش داده بودیم که سلول های تک هسته ای خون بند ناف انسان (HUCBC) که حاوی شامل سلول های بنیادی اندوتلیالی، مزانشیمی و هماتوپوئیتیکی می شوند، می توانند به طور قابل توجهی اندازه انفارکتوس میوکاردیال حاد را کاهش دهند. برای تعیین مکانیسمی که به موجب آن، HUCBC باعث بقای سلول های اندوتلیالی عروقی و میوسیت ها می گردند، ما سلول های اندوتلیالی سرخرگ کرونر و میوسیت های قلبی را به صورت جداگانه در محیط کشت حاوی HUCBC یا محیط کشت تنها کشت دادند و سپس سلول ها را به مدت 24 ساعت در شرایط هیپوکسی یا نورموکسی قرار دادند. ما سپس فعالیت پروتئین بقای سلول یعنی Akt را به روش لکه گذاری وسترن در سلول های اندوتلیالی و میوسیت ها تعیین کردیم. همچنین میزان آپوپتوز و نکروز در این سلول ها به ترتیب به روش رنگ آمیزی annexin V و رنگ آمیزی propidium iodide تعیین شد. بعد از آن، ما با استفاده از یک مهار کننده حساس و اختصاصی برای Akt به نام API، فعالیت Akt را در سلول های اندوتلیالی و میوسیت های کشت شده با HUCBC در طول هیپوکسی مهار کرده و آپوپتوز و نکروز سلولی را بررسی کردیم. در سلول های کشت شده بدون HUCBC، هیپوکسی تنها باعث فعال شدن جزئی Akt گردید. علاوه براین، هیپوکسی باعث افزایش بیش از 226 درصدی آپوپتوز  و 58 درصدی نکروز در سلول های میوسیت ها در مقایسه با میوسیت های کشت شده در شرایط نورموکسی گردید. در عدم حضور HUCBC، القای هیپوکسی باعث افزایش 94 درصدی آپوپتوز و 59 در صدی نکروز در سلول های اندوتلیالی گردید. در مقابل، هیپوکسی اثر قابل توجهی بر روی HUCBC نداشت. علاوه براین، در کشت های حاوی HUCBC و میوسیت ها تحت شرایط هیپوکسی، HUCBC به القای 135 درصدی افزایش Akt فسفریله شده در میوسیت ها منجر گردید. فعال شدن Akt باعث کاهش 76 درصدی آپوپتوز و 35 درصدی نکروز در میوسیت ها شد. در سلول های اندوتلیالی، HUCBC میزان Akt فسفریله شده را تا 116 درصد افزایش داد. در سلول های اندوتلیالی نیز HUCBC باعث کاهش 58 درصدی آپوپتوز و 42 درصدی نکروز گردید. مهار Akt به واسطه API در سلول های اندوتلیالی و میوسیت های کشت شده با HUCBC در شرایط هیپوکسی، تقریبا به طول کامل از کاهش آپوپتوز و نکروز توسط HUCBC جلوگیری کرد. ما نتیجه گیری کردیم که HUCBC به طور قابل توجهی آپوپتوز و نکروز القا شده توسط هیپوکسی را در سلول های اندوتلیالی و میوسیت ها از طریق فعال کردن پروتئین Akt در این سلول ها کاهش می دهد و در این شرایط، HUCBC می تواند آسیب و ایسکمی میوکاردیال را تقلیل کند. 

Human umbilical cord blood mononuclear cells activate the survival protein Akt in cardiac myocytes and endothelial cells that limits apoptosis and necrosis during hypoxia.

Source

James A. Haley VA Medical Center and the University of South Florida College of Medicine, Tampa, FL, USA. robert.henning@va.gov

Abstract

We have previously reported that human umbilical cord blood mononuclear cells (HUCBC), which contain hematopoietic, mesenchymal, and endothelial stem cells, can significantly reduce acute myocardial infarction size. To determine the mechanism whereby HUCBC increase myocyte and vascular endothelial cell survival, we treated cardiac myocytes and coronary artery endothelial cells in separate experiments with HUCBC plus culture media or culture media alone and subjected the cells to 24 h of hypoxia or normoxia. We then determined in myocytes and endothelial cells activation of the cell survival protein Akt by Western blots. We also determined in these cells apoptosis by annexin V staining and necrosis by propidium iodide staining. Thereafter, we inhibited with API, a specific and sensitive Akt inhibitor, Akt activation in myocytes and endothelial cells cultured with HUCBC during hypoxia and determined cell apoptosis and necrosis. In cells cultured without HUCBC, hypoxia only slightly activated Akt. Moreover, hypoxia increased myocyte apoptosis by ≥ 226% and necrosis by 58% in comparison with myocytes in normoxia. Hypoxic treatment of endothelial cells without HUCBC increased apoptosis by 94% and necrosis by 59%. In contrast, hypoxia did not significantly affect HUCBC. Moreover, in myocyte + HUCBC cultures in hypoxia, HUCBC induced a ≥ 135% increase in myocyte phospho-Akt. Akt activation decreased myocyte apoptosis by 76% and necrosis by 35%. In endothelial cells, HUCBC increased phospho-Akt by 116%. HUCBC also decreased endothelial cell apoptosis by 58% and necrosis by 42%. Inhibition of Akt with API in myocytes and endothelial cells cultured with HUCBC during hypoxia nearly totally prevented the HUCBC-induced decrease in apoptosis and necrosis. We conclude that HUCBC can significantly decrease hypoxia-induced myocyte and endothelial cell apoptosis and necrosis by activating Akt in these cells and in this manner HUCBC can limit myocardial ischemia and injury.