وضعیت اکسیداتیو کیفیت سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی را پیش بینی می کند
تاریخ انتشار: دوشنبه 20 دی 1395
| امتیاز:
پیشینه:
سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از مغز استخوان انسانی(MSC) سلول های پیش ساز بالغی با پتانسیل بالا برای کاربر در درمان های مبتنی بر سلول هستند. از منظر درمان های مبتنی بر سلول، دو محدودیت در استفاده از سلول های بنیادی مزانشیمی وجود دارد:1) این درمان ها نیاز به شمار زیاد سلول دارند و تکثیر بلند مدت سلول های بنیادی مزانشیمی پیری ناشی از تکثیر را در آن ها افزایش می دهد و 2) تنوع پذیری بیماران یک چالش برای تعیین استانداردهای کیفیت سلول های بنیادی مزانشیمی برای پیوند است. این مطالعه درصدد است تعیین کند که آیا وضعیت اکسیداتیو بالا یا پایین سلول های بنیادی مزانشیمی با تغییرات در تکثیر سلول ها و پتانسیل تمایزی آن ها مرتبط است یا خیر.
روش ها:
ما ابعاد کاربردی میتوکندی مانند نشانگرهای فعالیت متابولیکی و بیان آنزیم های آنتی اکسیدانی را بررسی کردیم. علاوه براین، ما تست کردیم که آیا تغییرات القا شده با پیری در وضعیت اکسیداتیو سلول های بنیادی مزانشیمی می تواند بوسیله متیلن بلو که یک انتقال الکترون میتوکندریایی جایگزین شناخته شده برای تقویت انرژی زیستی سلولی است، خنثی می شود.
نتایج:
سلول های بنیادی مزانشیمی جداسازی شده از اهدا کننده های هم سن رفتار متفاوتی را در کشت نشان داد و به عنوان سلول های بنیادی مزانشیمی ضعیف( واحدهای تشکیل دهنده کلونی پایین و زندگی کوتاه آزمایشگاهی) و قوی( CFU بالاو زندگی بلند مدت آزمایشگاهی) گروه بندی شد. در مقایسه با سلول های بنیادی مزانشیمی ضعیف وضعیت اکسیداتیو با پتانسیل غشای میتوکندری پایین تر، فعالیت میتوکندریایی پایین و تولید گونه های اکسیژن فعال کمتر و همچنین بیوژنز میتوکندریایی کاهش یافته را نشان دادند، در حالی که تفاوتی طی دوره تمایزی مشاهده نشد. تیمار MB به طور معناداری پتانسیل تکثیری و تمایزی را (تنها در سلول های بنیادی مزانشیمی) افزایش داد.
بحث:
در مجموع، این نتایج اهمیت عملکرد میتوکندریایی در سلول های بنیادی مزانشیمی در آزمایشگاه را نشان می دهد و سلول هایی با وضعیت اکسیداتیو پایین تر کاندیدای بهتری برای درمان های مبتنی بر سلول هستند.
Stem Cell Res Ther. 2017 Jan 6;8(1):3. doi: 10.1186/s13287-016-0452-7.
Oxidative status predicts quality in human mesenchymal stem cells.
Bertolo A1, Capossela S1, Fränkl G1, Baur M2,3, Pötzel T2, Stoyanov J4,5.
Abstract
BACKGROUND:
Human bone marrow-derived mesenchymal stem cells (MSC) are adult progenitor cells with great potential for application in cell-based therapies. From a cell-based therapy perspective, there are two limitations to MSC use: (1) these therapies require large numbers of cells, and long-term expansion of MSC in vitro promotes replicative senescence; and (2) patient variability is a challenge for defining MSC quality standards for transplantation. This study aimed to determine whether low or high oxidative status of MSC correlate with changes in cell expansion and differentiation potentials.
METHODS:
We investigated functional aspects of mitochondria, such as cell metabolic activity indicators and expression of antioxidant enzymes. Furthermore, we tested if senescence-induced changes in oxidative status of MSC could be counteracted by methylene blue (MB), an alternative mitochondrial electron transfer known to enhance cell bioenergetics.
RESULTS:
MSC isolated from donors of the same age showed distinctive behavior in culture and were grouped as weak (low colony-forming units (CFU) and a short life in vitro) and vigorous MSC (high CFU and a long life in vitro). In comparison to weak MSC, vigorous MSC had oxidative status characterized by lower mitochondrial membrane potential, lower mitochondrial activity, and fewer reactive oxygen species production, as well as reduced mitochondrial biogenesis. Vigorous MSC had a significantly higher expansion potential compared to weak MSC, while no differences were observed during differentiation. MB treatment significantly improved expansion and differentiation potential, however only in vigorous MSC.
CONCLUSIONS:
Together, these results demonstrate the importance of mitochondrial function in MSC in vitro, and that cells with low oxidative status levels are better candidates for cell-based therapies.
PMID: 28061861