سلول های بنیادی سوماتیکی نامحدود (USSCs) مشتق از خون بند ناف انسان، منبع سلولی قابل توجهی را برای بازسازی قلب آسیب دیده ارائه می دهد. در این مطالعه، پتانسیل کاردیومیوژنیک (تمایز به کاردیومیست ها) و سرنوشت USSCها پس از پیوند به قلب موش صحرایی در شرایط In vivo مورد بررسی قرار گرفتند. USSCها پس از کشت توام با کاردیومیست های موش تازه متولد شده، صفات تمایز به کاردیومیست ها را که شامل فعالیت ضربانی خود به خود می باشد و نیز بیان آلفا-اکتینین قلبی و تروپونین T (cTNT) را در سطح پروتئینی و mRNA  نشان دادند. به منظور مطالعه سرنوشت سلول ها در in vivo، USSCهای eGFP(+) از طریق عروق کرونر به موش های فاقد سیستم ایمنی تزریق گردیدند. نزدیک به 80 درصد از USSCها در بخش میوکاردیوم باقی ماندند بدون آنکه دینامیک قلب را تغییر دهند. پس از هفت روز، 20 درصد از سلول های پیوندی در میوکاردیوم میزبان بقا یافتند و مورفولوژی طویل شده با بیان ضعیفی از مارکرهای اختصاصی قلبی را نشان می دادند درحالیکه برخی از USSCهای eGFP(+) در دیواره عروق وارد شده و با بافت آن یکپارچه شده بودند. پس از 21 روز، تنها بخش کوچکی از USSCها (13/0 درصد) در میوکاردیوم مشاهده شدند اما همین سلول های باقیمانده، یک ساختار سارکومری مشابه با کاردیومیست های بالغ را نشان می دادند. نتایج یکسانی نیز در موش های فاقد سیستم ایمنی به دست آمد. علاوه براین، سلول هایی یافت شدند که از نظر کاسپاز فعال 3 بیان مثبت داشتند که این مشاهده به موازات نفوذ شدید سلول های CD11b(+) به بخش میوکاردیوم بود. به طور خلاصه، USSCها می توانند از طریق کشت توام در شرایط In vitro به کاردیومیست های ضربان دار تمایز یابند. اما، پس از پیوند از طریق کرونر در In vivo، بقای طولانی مدت USSCهای تمایز یافته علیرغم کسر اولیه بالایی از سلول های مستقر شده، نسبتاً پایین بود.     

Survival, integration, and differentiation of unrestricted somatic stem cells in the heart.

Ding Z, Burghoff S, Buchheiser A, Kögler G, Schrader J.

Source

Institut für Herz- und Kreislaufphysiologie, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Düsseldorf, Germany.

Abstract

Unrestricted somatic stem cells (USSCs) derived from human umbilical cord blood represent an attractive cell source to reconstitute the damaged heart. We have analyzed the cardiomyogenic potential and investigated the fate of USSCs after transplantation into rat heart in vivo. USSCs demonstrated cardiomyogenic differentiation properties characterized by the spontaneously beating activity and the robust expression of cardiac α-actinin and troponin T (cTnT) at protein and mRNA level after cocultivation with neonatal rat cardiomyocytes. To study the fate in vivo, eGFP(+) USSCs were injected transcoronarily into immunosuppressed rats via a catheter-based technique. Nearly 80% USSCs were retained within the myocardium without altering cardiac hemodynamics. After 7 days, 20% of the transplanted cells survived in the host myocardium and showed elongated morphology with weak expression of cardiac-specific markers, while some eGFP(+) USSCs were found to integrate into the vascular wall. After 21 days, only a small fraction of USSCs were found in the myocardium (0.13%); however, the remaining cells clearly exhibited a sarcomeric structure similar to mature cardiomyocytes. Identical results were also obtained in nude rats. In addition, we found some cells stained positively for activated caspase 3 paralleled by the massive infiltration of CD11b(+) cells into the myocardium. In summary, USSCs can differentiate into beating cardiomyocytes by cocultivation in vitro. After coronary transplantation in vivo, however, long-term survival of differentiated USSCs was rather low despite a high initial fraction of trapped cells.

PMID:23594819