سمیت سلولی بی حس کننده موضعی بر سلول های بنیادی مزانشیمی انسان طی تمایز غضروفی
تاریخ انتشار: ﺳﻪشنبه 25 شهریور 1393
| امتیاز:
هدف:
این مطالعه به منظور بررسی قدرت سمیت بی حس کننده های موضعی بر سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی طی تمایز غضروفی بود.
مواد و روشها:
توده های سلولی با سانتریفیوژ سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از مغز استخوان بر روی شیب چگالی ایجاد شد. پس از 7، 14 و 21 روز، این توده ها از نظر بافت شناسی و با روش ایمونوهیستوشیمی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و در معرض غلظت های هم اثر بوپیواکائین، روپیواکائین، و مپیواکائین به مدت 1 ساعت قرار گرفتند. بقاء سلولی، آپوپتوز و نکروز با استفاده از رنگ آمیزی زنده- مرده و کاسپاز مشخص شد. علاوه بر این، در روز 7 پس از1 ساعت تیمار با بی حس کننده ها ، توده های سلولی برای بررسی اثر بی حس کننده موضعی بر قدرت تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی تحت شرایط غضروفی تا روز 21 کشت شدند.
نتایج:
در دوره غضروف زایی، سلول های بنیادی مزانشیمی توسط مقدار و ساختار متغیری ازماتریکس خارج سلولی ویژه غضروفی احاطه شدند. میزان گلیکوزآمینوگلیکان های سولفاته، کلاژن نوع I و II از روز 7 تا روز 21 افزایش یافت.در مقایسه با گروه کنترل، نرخ مرگ سلول های بنیادی مزانشیمی به طور قابل توجهی 1 روز پس از تیماردر روزهای 7 و 14 افزایش یافت. چهار روز پس از تیمار، نرخ مرگ و میر 13-15٪ در روز7 و 11-17٪ در روز 14 بود. میزان بقای سلول های بنیادی مزانشیمی در توده های سلولی در روز 21 بدون تغییر نسبت به گروه کنترل بود. گسترگی منطقه سطحی توده های شامل سلول های بنیادی نکروزشده با افزایش زمان تمایز کاهش یافت. نرخ آپوپتوز در مناطق لبه توده ها افزایش یافت و 4 روز پس از تیماربه حداکثر رسید. قرار گرفتن در معرض بی حس کننده های موضعی در روز 7 سبب کاهش کلاژن IIشد اما محتوای DNA در توده ها در 21 روز کاهش نیافت. بوپیواکائین، روپیواکائین، و مپیواکائین تفاوتی درسمیت سلولی سلول های بنیادی مزانشیمی موجود در توده ها نداشتند.
نتیجه گیری:
تیمار با بی حس کننده های موضعی سبب سمیت سلولی سلول های بنیادی مزانشیمی تحت غضروف زایی، به ویژه در لایه های سطحی می شود. بنابراین، از القای آسیب سلولی طی غضروف زایی سلول های بنیادی مزانشیمی به ویژه در اوایل ترمیم بافت غضروفی باید اجتناب شود.
Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2014 Sep 13. [Epub ahead of print]
Local anesthetic cytotoxicity on human mesenchymal stem cells during chondrogenic differentiation.
Breu A1, Scheidhammer I, Kujat R, Graf B, Angele P.
Abstract
PURPOSE:
This study was to investigate the cytotoxic potency of local anesthetics on human mesenchymal stem cells during chondrogenesis.
METHODS:
Aggregates were created from density-gradient centrifugation-separated bone marrow-derived mesenchymal stem cells. After 7, 14, and 21 days, aggregates were analyzed histologically and immunohistochemically and exposed to equipotent concentrations of bupivacaine, ropivacaine, and mepivacaine for 1 h. Cell viability, apoptosis, and necrosis were determined using live-dead and caspase staining. Additionally, following a 1-h exposure on day 7, aggregates were cultured under chondrogenic conditions until day 21 to assess the effects of local anesthetics on differentiation potency of mesenchymal stem cells.
RESULTS:
In the course of chondrogenesis, mesenchymal stem cells were embedded in varying amount and structure of cartilage-specific extracellular matrix. Contents of sulfated glycosaminoglycan, type I and II collagen increased from day 7 to day 21. Compared to control, death rates of mesenchymal stem cells were significantly elevated 1 day after treatment at 7 and 14 days. Four days after exposure, death rates were 13-15 % at 7 and 11-17 % at 14 days. Mesenchymal stem cell viability in aggregates at 21 days was unchanged to controls. The width of the superficial aggregate zone containing stem cell necrosis decreased with elongated differentiation time. Apoptosis rates were elevated in the edge regions of aggregates, reaching maximum values 4 days after treatment. Local anesthetic exposure on day 7 reduced Collagen II, but not DNA contents in aggregates at 21 days. Bupivacaine, ropivacaine, and mepivacaine did not differ in mesenchymal stem cell cytotoxicity in aggregates.
CONCLUSION:
Local anesthetic exposure results in cytotoxicity of mesenchymal stem cells undergoing chondrogenesis, especially in superficial layers. Therefore, induced cell damage should be avoided during chondrogenesis of mesenchymal stem cells, particularly early after cartilage repair.
PMID: 25217319