آنالیزهای متابولومیک تمایز استخوانی سلول های بنیادی مزانشیمی خون بند ناف حساسیت افتراقی عوامل استخوان زا را نشان می دهد

تاریخ انتشار: یکشنبه 24 اردیبهشت 1396 | امتیاز: Article Rating

سلول های بنیادی مزانشیمی(MSCs) با منشا جنینی، مانند سلول های بنیادی مزانشیمی خون بند ناف(UCB-MSCs)، به عنوان منبع سلولی امیدوار کننده برای بازسازی بافت های اسکلتی عضلانی در نظر گرفته شده اند زیرا این سلول ها پتانسیل تکثیری بالایی دارند، فقدان مرگ و میر مربوط به جایگاه اهدا هستند و پتانسیل کاربردی زیادی را برا استفاده در آینده نشان می دهند . سلول های بنیادی مزانشیمی که به سمت رده استخوانی تمایز می یابند، یک فنوتیپ متابولومیک خاص را نشان می دهند که با تکیه آن ها به فسفریلاسیون اکسیداتیو برای تولید انرژی و نرخ گلیکولیز کاهش یافته مشخص می شود. در حال حاضر، اطلاعات محدودی در مورد گذار متابولیک در مراحل مختلف فرایند استخوان زایی بعد از القای استخوانی با استفاده از عوامل مختلف وجود دارد. در این جا، کارایی القایی استخوانی BMP-2 و دگزامتازون روی UCB MSCها با استفاده از آنالیزهای متابولومیکی کروماتوگرافی گازی-طیف سنجی توده ای(GC-MS) ارزیابی شد. که تفاوت های متابولیکی را در روز های 7،14 و 21 القا نشان داد. در حالی که هر دو عامل زمانی که به صورت تکی استفاده شدند قادر به القای بیان کلاژنI، استئوکلسین و استئونکتین بودند، BMP2 در مقایسه با دگزامتازون در پیشبرد بیان آلکالین فسفاتاز کمتر موثر بود. آنالیزهای متابولومیکی نشان داد که هر عامل تغییرات متابولومیکی مجزایی را القا می کند که شامل تغییر در منبع اسیدهای آمینه، گلوتامیولیز، متابولیسم تک کربنه، گلیکولیز و چرخه اسید تری کربوکسیلیک بود. مهم تر این که، ما نشان دادیم که UCB MSCهای تمایز یافته در آزمایشگاه زمانی که با دگزامتازون القا شدند(نه BMP-2)، فیزیولوژی متابولیکی مشابه با استئوبلاست های اولیه را نشان دادند که بر این واقعیت تاکید دارد که آنالیزهای متابولومیک به اندازه کافی برای آشکار سازی تفاوت های بالقوه در ظرفیت استخوان زایی حساس است و می تواند به عنوان یک تست کنترل کیفی برای ارزیابی فرایند استخوان زایی استفاده شود.

Stem Cells Dev. 2017 Apr 18. doi: 10.1089/scd.2016.0315. [Epub ahead of print]

Metabolomics Analysis of the Osteogenic Differentiation of Umbilical Cord Blood Mesenchymal Stem Cells Reveals Differential Sensitivity to Osteogenic Agents.

Klontzas ME1, Vernardis SI1, Heliotis M2, Tsiridis E3,4, Mantalaris A1.

Abstract

Mesenchymal stem cells (MSCs) of fetal origin, such as umbilical cord blood MSCs (UCB MSCs), have emerged as a promising cell source for musculoskeletal tissue regeneration because of their higher proliferation potential, lack of donor site morbidity, and their off-the-shelf potential. MSCs differentiated toward the osteogenic lineage exhibit a specific metabolic phenotype characterized by reliance to oxidative phosphorylation for energy production and reduced glycolytic rates. Currently, limited information exists on the metabolic transitions at different stages of the osteogenic process after osteoinduction with different agents. Herein, the osteoinduction efficiency of BMP-2 and dexamethasone on UCB MSCs was assessed using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) metabolomics analysis, revealing metabolic discrepancies at 7, 14, and 21 days of induction. Whereas both agents when administered individually were able to induce collagen I, osteocalcin, and osteonectin expression, BMP-2 was less effective than dexamethasone in promoting alkaline phosphatase expression. The metabolomics analysis revealed that each agent induced distinct metabolic alterations, including changes in amino acid pools, glutaminolysis, one-carbon metabolism, glycolysis, and tricarboxylic acid cycle. Importantly, we showed that in vitro-differentiated UCB MSCs acquire a metabolic physiology similar to primary osteoblasts when induced with dexamethasone but not with BMP-2, highlighting the fact that metabolomics analysis is sensitive enough to reveal potential differences in the osteogenic efficiency and can be used as a quality control assay for evaluating the osteogenic process.

PMID: 28418785
ثبت امتیاز
نظرات
در حال حاضر هیچ نظری ثبت نشده است. شما می توانید اولین نفری باشید که نظر می دهید.
ارسال نظر جدید

تصویر امنیتی
کد امنیتی را وارد نمایید:

آرشیو سالانه
آرشیو سالانه
نظرات خوانندگان
نظرات خوانندگان