بررسی اثر فاکتور رشد بافت همبند در تنظیم استخوان سازی سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق ازبندناف انسان
سابقه و هدف: کلید بازسازی بالینی microtia (ناهنجاری مادرزادی لاله گوش)، ایجاد انعطاف پذیری ساختاری است. مهم ترین محدودیت فعلی غضروف های الاستیک مهندسی شده، حفظ فنوتیپ الاستیک است که اساسا وابسته به تولید الاستین است (اگر چه پارامترهای دیگری، از جمله حفظ نسبت بالاتر از 1 کلاژن II به I، به حداقل رساندن محتوای کلاژن X، و حضور ماتریکس کافی فیبرینی برای اتصال الاستین نیز نقش حمایتی ایفا می کنند). نشان داده شده است که فاکتور رشد بافت همبند (CTGF)، ترکیب ترشح شده توسط سلولهای غضروفی، سبب پیشبرد فنوتیپ الاستیکی در سلولهای غضروفی خرگوش بالغ می شود ، با این حال، اثر CTGF برسلول های بنیادی مزانشیمی تمایزنیافته (MSC) مشخص نشده است. هدف اصلی از این مطالعه، بررسی اثر CTGF بر تولید الاستین در سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از بند ناف (UC) و تعیین زمان بهینه درمان برای به حداکثر رساندن تولید الاستین است.
مواد و روشها: سلول های بنیادی مزانشیمی بند ناف انسانی (hUCMSCs) از ژله وارتون با استفاده از روش کشت نمونه بافتی جدا و تا پاساژ 3 رشد داده شد، سپس بر روی داربست نانوالیاف کشت داده ، و به مدت 21 روز تحت القای غضرفی قرار گرفت. . داربست نانوالیاف با استفاده از محلول poly L-lactide/D-lactide/glycolide (PLGA) الکتروریسی شد. به محیط غضروفی 25 میکروگرم / میلی لیتر CTGF در روزهای 0 و 7 اضافه شد. میزان RNA پیامبر (mRNA) برای تعیین مقدار کلاژن نوع I، II، X، فیبرین و الاستین توسط RT-PCR اندازه گیری شد. میزان رسوب ماتریکس گلیکوزآمینوگلیکان (GAG) و محتوای نرمال DNA سلولی مورد بررسی قرار گرفت. میزان پروتئین الاستین توسط تست وسترن بلات سنجیده شد. تمام آزمایشات سه بار با MSC مشتق از 4 بندناف مجزا انجام شد. برای آنالیز های آماری چند جانبه واریانس از آزمون Newman-Keuls post استفاده شد.
نتایج: تیمار با فاکتور رشد بافت همبند منجر به افزایش نسبت GAG / DNA شد، شاخص تمایزی در همه شرایط بالاتر از 1 بود، کلاژن نوع II در روز 7 و 14 در حضور CTGF افزایش یافت، تفاوتی در میزان mRNA کلاژن X یا فیبرین مشاهده نشد. افزایش mRNA و پروتئین مربوط به الاستین در روز 14 در گروه تیمارشده با CTGF و در روز 7 پس از تمایز مشاهده شد.
نتیجه گیری: فاکتور رشد بافت همبند 7 روز پس از القاء غضروف سازی منجر به حداکثر افزایش الاستین در UCMSCs و نه در سلول های بنیادی مزانشیمی تمایز نیافته می شود. CTGF ممکن است با درمان به موقع، یک مکمل مفید در حفظ فنوتیپ غضروف الاستیک در مهندسی غضروف با استفاده از UCMSCs باشد.
Ann Plast Surg. 2013 May;70(5):568-73. doi: 10.1097/SAP.0b013e31827ed6f4.
Effects of connective tissue growth factor on the regulation of elastogenesis in human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells.
Caballero M, Skancke MD, Halevi AE, Pegna G, Pappa AK, Krochmal DJ, Morse J, van Aalst JA.
Source
Department of Plastic and Reconstructive Surgery, University of North Carolina School of Medicine, Chapel Hill, NC 27599, USA.
Abstract
BACKGROUND:
A key to clinical microtia reconstruction is construct flexibility. The most significant current limitation to engineered elastic cartilage is maintaining an elastic phenotype, which is principally dependent on elastin production (although other parameters, including maintenance of a ratio above 1 for collagens II to I, minimizing collagen X content, and presence of adequate matrix fibrillin for elastin binding, all play supporting roles). Connective tissue growth factor (CTGF), a compound secreted by chondrocytes, has been shown to promote an elastic phenotype in mature rabbit chondrocytes; however, CTGF effect on undifferentiated mesenchymal stem cells (MSCs) has not been characterized. The principal aim of this study is to analyze CTGF effect on elastin production in umbilical cord (UC)-derived MSCs and to determine optimal timing of treatment to maximize elastin production.
METHODS:
Human UCMSCs (hUCMSCs) were isolated from Wharton jelly using an explant technique, grown to passage 3, seeded onto nanofiber scaffolds, and chondroinduced for 21 days. Nanofiber scaffolds were electrospun using solubilized poly L-lactide/D-lactide/glycolide (PLGA). Chondrogenic media was supplemented with 25 μg/mL CTGF starting at day 0 or 7. Messenger RNA (mRNA) for Collagen I, II, X, fibrillin, and elastin was quantified by RT-PCR; glycosaminoglycan (GAG) matrix deposition was assessed and normalized by cellular DNA content. Elastin protein was assessed by Western blot analysis. All experiments were performed in triplicate with MSCs from 4 distinct cords. Multiway analysis of variance with Newman-Keuls post test was used to determine statistical significance.
RESULTS:
Connective tissue growth factor treatment results in increased GAG/DNA ratio; the differentiation index was maintained above 1 in all conditions, with increased collage II noted at days 7 and 14 in CTGF conditions; no difference in collagen X or fibrillin mRNA was noted. Increased elastin mRNA and protein were noted at day 14 in conditions treated with CTGF at day 7 after differentiation.
CONCLUSIONS:
Connective tissue growth factor leads to maximal elastin increase in UCMSCs after 7 days of chondroinduction and not in undifferentiated MSCs. With appropriately timed treatment, CTGF may be a useful adjunct in maintaining an elastic cartilage phenotype in engineered cartilage from human UCMSCs.
PMID:
23542855
[PubMed - in process]