سلول های عضلانی صاف تمایز یافته از سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی تنظیم شده بوسیله miR-503 و miR-222-5p برای مهندسی بافت عروقی مناسب هستند
تاریخ انتشار: جمعه 21 اردیبهشت 1397
| امتیاز:
گرافت های عروقی مهندسی بافت شده با پایداری طولانی مدت شدیدا برای استفاده در بالین مورد نیاز هستند و سلول های عضلانی صاف(SMCs)، جزء حیاتی این گرافت ها محسوب می شود. سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی(MSCs) برای تولید سلول های عضلانی صاف استفاده می شود و درک مکانیسم های تنظیمی دخیل در فرایند تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی به سلول های عضلانی صاف می تواند تولید سلول های عضلانی صاف را در بالین بهبود ببخشد. در این جا، ما دریافتیم که در پاسخ به تحریک با TGFβ1، سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از بند ناف انسانی، مارکرهای سلول های عضلانی صاف آلفا- اکتین عضلات صاف(αSMA)، پروتئین عضلات صاف 22(SM22)، کالپونین و زنحیره سنگین میوزین عضلات صاف(SMMHC) را در سطوح ژنی و پروتئینی به فراوانی بیان می کنند. از نظر عملکردی، سلول های عضلانی صاف مشتق از سلول های بنیادی مزانشیمی ظرفیت منقبض شوندگی را در آزمایشگاه نشان می دهند و در سنجش پلاگ ماتری ژلی در شرایط درون تنی، تشکیل ساختار عروقی را نشان می دهد. مهم تر این که، سلول های عضلانی صاف تمایز یافته از سلول های بنیادی عضلانی انسانی می توانند به آئورت سلول زدایی شده موشی مهاجرت کرده و به لایه عضلانی صاف گرافت های عروقی تبدیل شوند که نشان دهنده پتانسیل استفاده از سلول های عضلانی صاف مشتق از سلول های بنیادی مزانشیمی برای تولید گرافت های عروقی است. به عنوان یک نکته، آنالیز آرایه میکروRNAها و سنجش میکروRNAی TaqMan، دو میکروRNAی miR-503 و miR-222-5p را به عنوان تنظیم کننده بالقوه تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی به سلول های بنیادی عضلانی در زمان های اولیه شناسایی کرد. به طور مکانیکی miR-503 تمایز سلول های عضلانی صاف را بوسیله هدف قرار دادن مستقیم SMAD7( یک سرکوب کننده مسیرهای پیام رسانی مربوط به SMAD و میانجی شونده بوسیله TGFβ1) افزایش می دهد. علاوه براین بیان miR-503 به SMAD4 وابسته است. پروتئین SMD4 در پروموتور miR-503 تقویت می شود. علاوه براین، miR-222-5p تمایز سلول های عضلانی صاف را بوسیله هدف قرار دادن و تنظیم کاهشی ROCK2 و αSMA مهار می کند. در مجموع، تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی به سلول های عضلانی صاف بوسیله miR-503 و miR-222-5p تنظیم می شود و سلول های عضلانی صافی را برای استفاده در گرافت های عروقی تولید می کند.
J Biol Chem. 2018 Apr 11. pii: jbc.RA118.001739. doi: 10.1074/jbc.RA118.001739. [Epub ahead of print]
Smooth muscle cells differentiated from human mesenchymal stem cells regulated by microRNA (miR)-503 and miR-222-5p are suitable for vascular tissue engineering.
Gu W1, Hong X1, Le Bras A1, Nowak WN1, Issa Bhaloo S1, Deng J1, Xie Y1, Hu Y2, Ruan XZ3, Xu Q1.
Abstract
Tissue-engineered vascular grafts with long-term patency are greatly needed in the clinical settings, and smooth muscle cells (SMCs) are a critical graft component. Human mesenchymal stem cells (MSCs) are used for generating SMCs and understanding the underlying regulatory mechanisms of the MSC-to-SMC differentiation process could improve SMC generation in the clinic. Here, we found that in response to stimulation of transforming growth factor-β 1 (TGFβ1), human umbilical cord-derived MSCs abundantly express the SMC markers α-smooth muscle actin (αSMA), smooth muscle protein 22 (SM22), calponin and smooth muscle myosin heavy chain (SMMHC) at both gene and protein levels. Functionally, MSC-derived SMCs displayed contracting capacity in vitro and supported vascular structure formation in the Matrigel plug assay in vivo. More importantly, SMCs differentiated from human MSCs could migrate into decellularized mouse aorta and give rise to the smooth muscle layer of vascular grafts, indicating the potential of utilizing human MSC-derived SMCs to generate vascular grafts. Of note, microRNA (miR) array analysis and TaqMan microRNA assays identified miR-503 and miR-222-5p as potential regulators of MSC differentiation into SMCs at early time points. Mechanistically, miR-503 promoted SMC differentiation by directly targeting SMAD7, a suppressor of SMAD-related, TGFβ1-mediated signaling pathways. Moreover, miR-503 expression was SMAD4-dependent. SMAD4 was enriched at the miR-503 promoter. Furthermore, miR-222-5p inhibited SMC differentiation by targeting and down-regulating ROCK2 and αSMA. In conclusion, MSC differentiation into SMCs is regulated by miR-503 and miR-222-5p and yields functional SMCs for use in vascular grafts.
PMID: 29643181