سلول های تشکیل دهنده کلنی های اندوتلیالی مشتق از خون بند ناف (UCB-ECFC) در نورگ زایی قابل استفاده می باشند اما تأثیر آن ها در استخوان سازی مشخص نشده بود. کشت های همزمان UCB-ECFC با سلول های بنیادی مزانشیمی جنین انسان (hfMSC) در مقایسه با کشت های منفرد hfMSC، منجر به القای زودهنگام آلکالین فسفاتاز (ALP) و افزایش کانی سازی گردید. این اثر به واسطه فاکتورهای محلول در محیط اختصاصی شده توسط ECFC ایجاد می شود که به افزایش 8/1 الی 2/2 برابری سطح بیان ALP و افزایش 4/1 تا 5/1 برابری رسوب کلسیم در شرایط وابسته به دوز می انجامد. مطالعات آرایه پروتئینی و ترانسکریپتومی نشان دهنده سطح بالایی از تنظیم کننده های استخوان سازی (BMPs و TGF-βs) و رگ زایی (VEGF و آنژیوپوئیتین) می باشند. مقایسه UCB مشخص شده و ECFC خون محیطی بیانگر بیان بالاتر ژن های رگ زایی و استخوان سازی در UCB-ECFC می باشد. پیوند زیرجلدی UCB-ECFC با hfMSC در موش های دارای نقص سیستم ایمنی منجر به تشکیل رگ های انسانی کایمری می شود که میزان نو رگ زایی در میزبان را در مقایسه با پیوند تنها hfMSC تا 2/2 برابر افزایش می دهد. به عنوان نتیجه گیری، این مطالعه نشان می دهد که UCB-ECFC همراه با MSC دارای پتانسیل درمانی و کاربردهای رگ زایی و استخوان سازی می باشند. بنابراین ما اینطور فرض می کنیم که UCB-ECFC در تکوین سیستم ماهیچه ای و عروقی در طول تکوین پیش از تولد نقش مهمی را ایفا می کند اما بعد از تولد به دلیل کاهش سطح بیان ژن های کلیدی در فرآیندهای رگ زایی و استخوان سازی در ECFC، این نقش کمتر می شود. 

 

Vasculogenic and osteogenesis-enhancing potential of human umbilical cord blood endothelial colony-forming cells.

Liu Y, Teoh SH, Chong MS, Lee ES, Mattar CN, Randhawa NK, Zhang ZY, Medina RJ, Kamm RD, Fisk NM, Choolani M, Chan JK.

Source

Experimental Fetal Medicine Group, Department of Obstetrics and Gynaecology, Yong Loo Lin School of Medicine, National University of Singapore, Singapore.

Abstract

Umbilical cord blood-derived endothelial colony-forming cells (UCB-ECFC) show utility in neovascularization, but their contribution to osteogenesis has not been defined. Cocultures of UCB-ECFC with human fetal-mesenchymal stem cells (hfMSC) resulted in earlier induction of alkaline phosphatase (ALP) (Day 7 vs. 10) and increased mineralization (1.9×; p < .001) compared to hfMSC monocultures. This effect was mediated through soluble factors in ECFC-conditioned media, leading to 1.8-2.2× higher ALP levels and a 1.4-1.5× increase in calcium deposition (p < .01) in a dose-dependent manner. Transcriptomic and protein array studies demonstrated high basal levels of osteogenic (BMPs and TGF-βs) and angiogenic (VEGF and angiopoietins) regulators. Comparison of defined UCB and adult peripheral blood ECFC showed higher osteogenic and angiogenic gene expression in UCB-ECFC. Subcutaneous implantation of UCB-ECFC with hfMSC in immunodeficient mice resulted in the formation of chimeric human vessels, with a 2.2-fold increase in host neovascularization compared to hfMSC-only implants (p = .001). We conclude that this study shows that UCB-ECFC have potential in therapeutic angiogenesis and osteogenic applications in conjunction with MSC. We speculate that UCB-ECFC play an important role in skeletal and vascular development during perinatal development but less so in later life when expression of key osteogenesis and angiogenesis genes in ECFC is lower.