جداسازی، تکثیر و تمایز سلول‌های بنیادی مزانشیمی جنینی موش صحرایی به رده‌ی سلول‌های استئوژنیک و آدیپوژنیک

نوع مقاله : Original Article(s)

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری تخصصی، گروه علوم پایه، بخش آناتومی و جنین‌شناسی، دانشکده‌ی دامپزشکی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

2 استادیار، گروه علوم پایه، بخش آناتومی و جنین‌شناسی، دانشکده‌ی دامپزشکی و مرکز تحقیقات سلول‌های بنیادی و فناوری ترانسژنیک، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

3 دانشیار، گروه علوم پایه، بخش بیوشیمی و بیولوژی مولکولی، دانشکده‌ی دامپزشکی و مرکز تحقیقات سلول‌های بنیادی و فناوری ترانسژنیک، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

4 استادیار، گروه علوم پایه، بخش فارماکولوژی و سم‌شناسی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

5 استادیار، مرکز تحقیقات سلولی و مولکولی، پژوهشکده‌ی علوم پایه پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز، اهواز، ایران

چکیده

مقاله پژوهشی




مقدمه: توده‌ی بدن جنین، منبع بسیاری از سلول‌های بنیادی است که پتانسیل زیادی در ترمیم و بازسازی بافت‌های مختلف دارند و می‏توانند به انواعی از سلول‌ها از جمله استئوبلاست و آدیپوسیت تمایز یابند. با این حال جداسازی و توان تمایزی این سلول‌ها در محیط کشت، کمتر بررسی شده است. لذا هدف از مطالعه‌ی حاضر، تعیین روش جداسازی، تکثیر و توان تمایزی سلول‏های بنیادی مزانشیمی جنینی (fMSCs) مشتق شده از جنین موش صحرایی بود.
روش‌ها: در این مطالعه‌ی تجربی، fMSCsها با استفاده از روش هضم با تریپسین، از جنین‌های 15 روزه موش صحرایی جداسازی و تا پاساژ سوم کشت داده شدند. سپس، ماهیت fMSCها با فلوسایتومتری مشخص شدند و به رده‌ی سلول‌های استئوبلاست و آدیپوسیت تمایز داده شدند. تکثیر سلولی و بیان ژن‌های اختصاصی رده‌ی استئوژنیک و آدیپوژنیک در سلول‌های تمایز یافته مورد بررسی قرار گرفت.
یافته‌ها: مارکرهای سطح سلولی fMSCها در پاساژ ۳ برای CD105 و CD90 مثبت و برای CD45 و CD34 منفی بودند. سلول‌های جدا شده مورفولوژی فیبروبلاست مانندی را نشان دادند. این سلول‌ها، رسوب کلسیم را در تمایز به استئوژنیک و تجمع قطرات چربی در تمایز به آدیپوژنیک داشتند. ژن‌های رده‌ی استئوژنیک شامل استئونکتین، ALP، BMP-6، Runx-2 و ژن‌های رده‌ی آدیپوژنیک شامل PPARγ و CREBBP به ترتیب در کشت تمایز استئوژنیک و آدیپوژنیک بیان شدند.
نتیجه‌گیری: با توجه به یافته‌های مطالعه‌ی حاضر به نظر می‌رسد که سلول‌های بنیادی مزانشیمی جدا شده با استفاده از روش هضم آنزیمی با تریپسین از جنین موش صحرایی، دارای توان بالقوه‌ای در تکثیر و تمایز به رده‌ی سلول‌های استئوبلاست و آدیپوسیت هستند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Isolation, Characterization and Differentiation of Rat Fetal Mesenchymal Stem Cells into Osteogenic and Adipogenic Cells

نویسندگان [English]

  • Abbas Sadeghi 1
  • Kaveh Khazaeel 2
  • Mohammad Reza Tabandeh 3
  • Masoumeh Ezzati Givi 4
  • Fereshteh Nejaddehbashi 5
1 PhD Candidate, Department of Basic Sciences, Division of Anatomy and Embryology, School of Veterinary Medicine, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 Assistant Professor, Department of Basic Sciences, Division of Anatomy and Embryology, School of Veterinary Medicine AND Stem Cells and Transgenic Technology Research Center (STTRC), Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
3 Associate Professor, Department of Basic Sciences, Division of Biochemistry and Molecular Biology, School of Veterinary Medicine AND Stem Cells and Transgenic Technology Research Center (STTRC), Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
4 Assistant Professor, Department of Basic Sciences, Division of Pharmacology and Toxicology, School of Veterinary Medicine, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
5 Assistant Professor, Cellular and Molecular Research Center, Medical Basic Sciences Institute, Ahvaz Jundishapur University of Medical Sciences, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Background: The fetus is the source of many stem cells that have great potential in repairing and regenerating different tissues and can differentiate into various types of cells including osteoblast and adipocyte. However, less attention has been paid to the isolation and differentiation ability of these cells in the culture medium. Therefore, the present study aimed to determine the isolation method, proliferation, and differentiation of fetal mesenchymal stem cells (fMSCs) derived from rat fetuses.
Methods: In this experimental study, fMSCs were isolated from 15-day-old rat fetuses using trypsin enzymatic digestion and they were cultured up to 3th passage. Then, the fMSCs were characterized by flow cytometry and differentiated into osteoblast and adipocyte cells. Cell proliferation and expression of osteogenesis- and adipogenesis-related genes were investigated in differentiated cells.
Findings: Cell surface markers of fMSCs at passage 3 were positive for CD105 and CD90 and negative for CD45 and CD34. These cells exhibited a fibroblast-like morphology. These cells had calcium deposition in osteogenic differentiation and accumulation of fat droplets in adipogenic differentiation. The osteogenesis-related genes including osteonectin, ALP, BMP-6, and Runx-2, and adipogenesis-related genes such as PPARγ and CREBBP were expressed in osteogenic and adipogenic differentiation cultures, respectively.
Conclusion: According to the findings of the present study, it seems that mesenchymal stem cells isolated from rat fetuses have the potential to proliferate and differentiate into osteoblast or adipogenic lineages.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mesenchymal stem cells
  • Adipocytes
  • Osteoblasts
  • Fetus

مراجع

  1. Motwani BK, Singh M, Kaur G, Singh S, Gangde PO. Stem cells: A new paradigm in dentistry. Stem Cells 2016; 2(1): 140-45.
  2. Linta L, Stockmann M, Kleinhans KN, Böckers A, Storch A, Zaehres H, et al. Rat embryonic fibroblasts improve reprogramming of human keratinocytes into induced pluripotent stem cells. Stem Cells Dev 2012; 21(6): 965-76.
  3. Rathjen J, Rathjen PD. Mouse ES cells: experimental exploitation of pluripotent differentiation potential. Curr Opin Genet Dev 2001; 11(5): 87-94.
  4. Eirin A, Lerman LO. Mesenchymal stem cell treatment for chronic renal failure. Stem Cell Res Ther 2014; 5(4): 83.
  5. Ma C, Liu Y, Ma Y, Jiang L, Huang Q, Liu G, et al. Identification and characterization of pulmonary mesenchymal stem cells derived from rat fetal lung tissue. Tissue Cell 2021; 73: 101628.
  6. Kendal JK, Singla A, Affan A, Hildebrand K, Al-Ani A, Ungrin M, et al. Is use of BMP-2 associated with tumor growth and osteoblastic differentiation in murine models of osteosarcoma? Clin Orthop Relat Res 2020; 478(12): 2921-33.
  7. Lee JE, Schmidt H, Lai B, Ge K. Transcriptional and epigenomic regulation of adipogenesis. Mol Cell Biol 2019; 39(11): e00601-18.
  8. Gorecka J, Kostiuk V, Fereydooni A, Gonzalez L, Luo J, Dash B, et al. The potential and limitations of induced pluripotent stem cells to achieve wound healing. Stem Cell Res Ther 2019; 10(1): 87.
  9. Gucciardo L, Lories R, Ochsenbein‐Kölble N, Done' E, Zwijsen A, Deprest J. Fetal mesenchymal stem cells: isolation, properties and potential use in perinatology and regenerative medicine. BJOG 2009; 116(2): 166-72.
  10. Gotherstrom C, West A, Liden J, Uzunel M, Lahesmaa R, Le Blanc K. Difference in gene expression between human fetal liver and adult bone marrow mesenchymal stem cells. Haematologica 2005; 90(8): 1017-26.
  11. Torres-Torrillas M, Rubio M, Damia E, Cuervo B, Del Romero A, Peláez P, et al. Adipose-derived mesenchymal stem cells: a promising tool in the treatment of musculoskeletal diseases. Int J Mol Sci 2019; 20(12): 3105.
  12. Hashemi-Tabar M, Orazizadeh M, Ghanbari A, Dehbashi FN. Kinetics of gene expression during exposure of mouse stem cells to activin A. Pak J Biol Sci 2009; 12(4): 324-31.
  13. Heng BC, Zhao X, Xiong S, Ng KW, Boey FY, Loo JS. Cytotoxicity of zinc oxide (ZnO) nanoparticles is influenced by cell density and culture format. Arch Toxicol 2011; 85(6): 695-704.
  14. Han Y, Yang J, Fang J, Zhou Y, Candi E, Wang J, et al. The secretion profile of mesenchymal stem cells and potential applications in treating human diseases. Signal Transduct Target Ther 2022; 7(1): 92.
  15. Chinnici CM, Pietrosi G, Iannolo G, Amico G, Cuscino N, Pagano V, et al. Mesenchymal stromal cells isolated from human fetal liver release soluble factors with a potential role in liver tissue repair. Differentiation 2019; 105: 14-26.
  16. Wang B, Pang M, Song Y, Wang H, Qi P, Bai S, et al. Human fetal mesenchymal stem cells secretome promotes scarless diabetic wound healing through heat‐shock protein family. Bioeng transl med 2023; 8(1): e10354.
  17. Meesuk L, Suwanprateeb J, Thammarakcharoen F, Tantrawatpan C, Kheolamai P, Palang I, et al. Osteogenic differentiation and proliferation potentials of human bone marrow and umbilical cord-derived mesenchymal stem cells on the 3D-printed hydroxyapatite scaffolds. Sci Rep 2022; 12(1): 19509.
  18. Martinello T, Bronzini I, Maccatrozzo L, Mollo A, Sampaolesi M, Mascarello F, et al. Canine adipose-derived-mesenchymal stem cells do not lose stem features after a long-term cryopreservation. Res Vet Sci 2011; 91(1): 18-24.
  19. Kumar A, Xu Y, Yang E, Wang Y, Du Y. Fidelity of long-term cryopreserved adipose-derived stem cells for differentiation into cells of ocular and other lineages. Exp Eye Res 2019; 189: 107860.
  20. Shi L, Li B, Zhang B, Zhen C, Zhou J, Tang S. Mouse embryonic palatal mesenchymal cells maintain stemness through the PTEN-Akt-mTOR autophagic pathway. Stem Cell Res Ther 2019; 10(1): 217.
  21. Garzon I, Chato-Astrain J, Campos F, Fernandez-Valades R, Sanchez-Montesinos I, Campos A, et al. Expanded differentiation capability of human Wharton's jelly stem cells toward pluripotency: A systematic review. Tissue Eng Part B Rev 2020; 26(4): 301-12.
  22. Kim Y, Lee D, Song D, Kim HM, Kim SY. Biocompatibility and bioactivity of set direct pulp capping materials on human dental pulp stem cells. Materials (Basel) 2020; 13(18): 3925.
  23. Gutgesell RM, Jamshed L, Frank RA, Hewitt LM, Thomas PJ, Holloway AC. Naphthenic acid fraction components from oil sands process‐affected water from the Athabasca Oil Sands Region impair murine osteoblast differentiation and function. J Appl Toxicol 2022; 42(12): 2005-15.
  24. Lin SY, Kang L, Wang CZ, Huang HH, Cheng TL, Huang HT, et al. Epigallocatechin-3-gallate (EGCG) enhances osteogenic differentiation of human bone marrow mesenchymal stem cells. Molecules 2018; 23(12): 3221.
  25. Westhauser F, Karadjian M, Essers C, Senger AS, Hagmann S, Schmidmaier G, et al. Osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells is enhanced in a 45S5-supplemented β-TCP composite scaffold: an in-vitro comparison of Vitoss and Vitoss BA. PLoS One 2019; 14(2): e0212799.
  26. Glemžaitė M, Navakauskienė R. Osteogenic differentiation of human amniotic fluid mesenchymal stem cells is determined by epigenetic changes. Stem Cells Int 2016; 2016: 6465307.
  27. Berbéri A, Al-Nemer F, Hamade E, Noujeim Z, Badran B, Zibara K. Mesenchymal stem cells with osteogenic potential in human maxillary sinus membrane: an in vitro study. Clin Oral Investig 2017; 21(5): 1599-609.
  28. Ma C, Guo Y, Liu H, Wang K, Yang J, Li X, et al. Isolation and biological characterization of a novel type of pulmonary mesenchymal stem cells derived from Wuzhishan miniature pig embryo. Cell Biol Int 2016; 40(10): 1041-9.
  29. Feng S, Reuss L, Wang Y. Potential of natural products in the inhibition of adipogenesis through regulation of PPARγ expression and/or its transcriptional activity. Molecules 2016; 21(10): 1278.
  30. Huang B, Qian C, Ding C, Meng Q, Zou Q, Li H. Fetal liver mesenchymal stem cells restore ovarian function in premature ovarian insufficiency by targeting MT1. Stem Cell Res Ther 2019; 10(1): 362.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 41، شماره 713
هفته 1 خرداد
خرداد و تیر 1402
صفحه 196-205

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 17 اسفند 1401
  • تاریخ پذیرش: 06 اردیبهشت 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار