تحریک الکتریکی در غیاب فاکتورهای رشد اگزوژن موجب غضروف زایی سلول های بنیادی مزانشیمی می شود
تاریخ انتشار: جمعه 24 دی 1395
| امتیاز:
مشخص شده است که تحریک الکتریکی(ES) تکوین و بازسازی بسیاری از بافت ها را هدایت می کند. با این حال، اگرچه مطالعات پیش درمانگاهی و درمانگاهی اثرات اصلی تحریک الکتریکی روی ترمیم غضروف را نشان داده است، اثر آن روی غضروف زایی ناشناخته مانده است. از آن جایی که سلول های بنیادی مزانشیمی(MSCs) پتانسیل درمانی بالایی برای بازسازی غضروف دارند، ما عملکرد تحریک الکتریکی طی غضروف زایی سلول های بنیادی مزانشیمی را بررسی کردیم. در این جا، ما برای اولین بار نشان می دهیم که تحریک الکتریکی سطح بیان مارکرهای غضروف زایی مانند کلاژن نوع دو، اگریکان و Sox9 را تقویت می کند و سطح کلاژن نوع یک را کاهش می دهد و در نتیجه تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی به سلول های غضروف زای هیالین را بدون اضافه کردن فاکتورهای رشد اگزوژن القا می کند. تحریک الکتریکی متراکم شدن سلول های بنیادی مزانشیمی و غضروف زایی متعاقب آن را بوسیله نوسانات Ca2+/ATP که برای متراکم شدن پیش غضروف زایی ضروری است القا می کند. در آزمایش های بعدی، اثر تحریک الکتریکی روی نوسانات ATP و غضروف زایی روی سیگنالینگ ATPخارج سلولی از طریق گیرنده P2X4 بستگی داشت و تحریک الکتریکی افزایش معناداری را در TGF-β1و BMP2 القا کرد. با این حال، مهار سیگنالینگ TGF-β متراکم شدن ناشی از تحریک الکتریکی را بلوک کرد، در حالی که مهار سیگنالینگ BMP این گونه نبود که نشان می دهد سیگنالینگ TGF-β( نه BMP) متراکم شدن ناشی از تحریک الکتریکی را وساطت می کند. این یافته ها ممکن است به استراتژی های الکترودرمانی برای ترمیم غضروف با استفاده از سلول های بنیادی مزانشیمی منجر شود.
پایان مطلب/
Sci Rep. 2016 Dec 22;6:39302. doi: 10.1038/srep39302.
Electrical stimulation drives chondrogenesis of mesenchymal stem cells in the absence of exogenous growth factors.
Kwon HJ1, Lee GS2, Chun H3.
Abstract
Electrical stimulation (ES) is known to guide the development and regeneration of many tissues. However, although preclinical and clinical studies have demonstrated superior effects of ES on cartilage repair, the effects of ES on chondrogenesis remain elusive. Since mesenchyme stem cells (MSCs) have high therapeutic potential for cartilage regeneration, we investigated the actions of ES during chondrogenesis of MSCs. Herein, we demonstrate for the first time that ES enhances expression levels of chondrogenic markers, such as type II collagen, aggrecan, and Sox9, and decreases type I collagen levels, thereby inducing differentiation of MSCs into hyaline chondrogenic cells without the addition of exogenous growth factors. ES also induced MSC condensation and subsequent chondrogenesis by driving Ca2+/ATP oscillations, which are known to be essential for prechondrogenic condensation. In subsequent experiments, the effects of ES on ATP oscillations and chondrogenesis were dependent on extracellular ATP signaling via P2X4 receptors, and ES induced significant increases in TGF-β1 and BMP2 expression. However, the inhibition of TGF-β signaling blocked ES-driven condensation, whereas the inhibition of BMP signaling did not, indicating that TGF-β signaling but not BMP signaling mediates ES-driven condensation. These findings may contribute to the development of electrotherapeutic strategies for cartilage repair using MSCs.
PMID: 28004813