گلوکز بالا تمایز سلول های بنیادی عصبی را از طریق استرس اکسیداتیو و استر شبکه اندوپلاسمی مهار می کند
تاریخ انتشار: پنجشنبه 27 اردیبهشت 1397
| امتیاز:
دیابت مادری با سرکوب نورون زایی در نورواپی تلیوم در حال تکوین، نواقص لوله عصبی را القا می کند. مطالعه اخیر ما نشان می دهد که گلوکز بالا تمایز سلول های بنیادی جنینی به سلول های رده عصبی را مهار می کند. با این حال، مکانیسمی که به موجب آن گلوکز بالا تمایز عصبی را سرکوب می کند مشخص نیست. برای بررسی این که آیا استرس اکسیداتیو ناشی از گلوکز بالا و استرس شبکه اندوپلاسمی(ER-Stress) منجر به مهار تمایز عصبی می شود یا خیر، اثر گلوکز بالا روی تمایز سلول های بنیادی عصبی(رده سلولیC17.2) ارزیابی شد. سلول های بنیادی عصبی در محیط تمایزی با گلوکز طبیعی(5 mM) و گلوکز بالا(25 mM) برای 3، 5 و 7 روز کشت شدند. گلوکز بالا، تمایز سلول های بنیادی عصبی را با کاهش قابل توجه بیان مارکرهای عصبی Tuj1 و مارکر سلول های گلیالی GFAP و کاهش تعداد سلول های Tuj1 مثبت و GFAP مثبت سرکوب کرد. آنزیم آنتی اکسیدان Tempol مقلد سوپر اکسیداز دیسموتاز، بیان Tuj1 و GFAP کاهش یافته بدلیل گلوکز بالا را معکوس کرد و تعداد نورون ها و سلول های گلیالی تمایز یافته از سلول های بنیادی عصبی را احیا کرد. تیمار با پراکسید هیدروژن، اثر مهاری گلوکز بالا روی تمایز سلول های بنیادی عصبی را تقلید کرد. هم گلوکز بالا و هم پراکسید هیدروژن منجر به شروع استرس شبکه اندوپلاسمی شدند، در حالی که Tempol استرس شبکه اندوپلاسمی ناشی از گلوکز بالا را بلوک کرد. مهار کننده استرس شبکه اندوپلاسمی(4-فنیل بوتیرات)، مهار گلوکز بالا روی تمایز سلول های بنیادی عصبی را خنثی کرد. بنابراین، استرس اکسیداتیو و استرس شبکه اندوپلاسمی حاصل از آن، اثر مهاری گلوکز بالا روی تمایز سلول های بنیادی عصبی را میانجی گری می کنند.
Stem Cells Dev. 2018 Apr 26. doi: 10.1089/scd.2017.0203. [Epub ahead of print]
High glucose inhibits neural stem cell differentiation through oxidative stress and endoplasmic reticulum stress.
Chen X1, Shen WB2, Yang P3, Dong D4, Sun W5, Yang P6.
Abstract
Maternal diabetes induces neural tube defects by suppressing neurogenesis in the developing neuroepithelium. Our recent study further revealed that high glucose inhibited embryonic stem cell differentiation into neural lineage cells. However, the mechanism whereby high glucose suppresses neural differentiation is unclear. To investigate whether high glucose-induced oxidative stress and endoplasmic reticulum stress (ER stress) lead to the inhibition of neural differentiation, the effect of high glucose on neural stem cell (the C17.2 cell line) differentiation was examined. Neural stem cells were cultured in normal glucose (5 mM) or high glucose (25 mM) differentiation medium for 3, 5, 7 days. High glucose suppressed neural stem cell differentiation by significantly decreasing the expression of the neuron marker Tuj1 and the glial cell marker GFAP, and the numbers of Tuj1+ and GFAP+ cells. The antioxidant enzyme superoxide dismutase mimetic Tempol reversed high glucose-decreased Tuj1 and GFAP expression and restored the numbers of neurons and glial cells differentiated from neural stem cells. Hydrogen peroxide treatment imitated the inhibitory effect of high glucose on neural stem cell differentiation. Both high glucose and hydrogen peroxide triggered ER stress, whereas Tempol blocked high glucose-induced ER stress. The ER stress inhibitor, 4-phenylbutyrate, abolished the inhibition of high glucose on neural stem cell differentiation. Thus, oxidative stress and its resultant ER stress mediate the inhibitory effect of high glucose on neural stem cell differentiation.
PMID: 29695191