بررسی غلظت‌های مختلف پلاسمای غنی از پلاکت بر تمایز استئوبلاستی سلول‌های استرومای مزانشیمی مشتق از بافت چربی انسانی

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه ژنتیک، دانشکده‌ی علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

2 دانشیار، گروه بیوشیمی بالینی، دانشکده‌ی پزشکی و مرکز تحقیقات سلولی و ملکولی، دانشگاه علوم پزشکی جندی‌شاپور، اهواز، ایران

3 استادیار، مرکز تحقیقات فن‌آوری بن‌یاخته، تهران، ایران

4 استاد، گروه ژنتیک، دانشکده‌ی علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

چکیده

مقدمه: سلول‌های استرومایی مزانشیمی (Mesenchymal stem cells یا MSCs)، سلول‌های بنیادی با توان تمایزی بالا می‌باشند که طی دهه‌ی گذشته کاربرد آن‌ها در زمینه‌ی تمایز استخوان به صورت درون‌تن و برون‌تن مورد پژوهش واقع شده و استفاده از پلاسمای غنی از پلاکت (Platelet-rich plasma یا PRP)، می‌تواند این روند را تسریع کند. با توجه به محدودیت مطالعات انسانی در این زمینه و مشخص نبودن غلظت ایده‌آل پلاسمای غنی از پلاکت، پژوهش حاضر با هدف مقایسه‌ی غلظت‌های کاربردی این ماده بر روند تمایز استئوبلاستی سلول‌های مزانشیمی انسانی انجام شد.روش‌ها: سلول‌های مزانشیمی از بافت چربی انسانی استخراج و به رده‌ی سلولی استخوان تمایز داده شدند و اثر غلظت‌های 10 و 15 درصد پلاسمای غنی از پلاکت بر میزان تمایز استخوانی، با اندازه‌گیری شاخص‌های بیوشیمیایی شامل فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز و میزان رسوب کلسیم و بررسی میزان بیان ژن‌های RUNX2 و Osteocalcin، به روش Real-time polymerase chain reaction (Real-time PCR) سنجیده شد.یافته‌ها: سلول‌های برگرفته از بافت چربی انسانی، با دارا بودن قدرت تمایز به رده‌ی سلولی چربی و استخوان، می‌توانند در غلظت 10 درصد پلاسمای غنی از پلاکت علاوه بر تمایز زودرس استخوانی، افزایش معنی‌داری در بیان ژن‌های نشانگر استخوانی، فعالیت آنزیم و رسوب کلسیم نسبت سایر گروه‌ها نشان دهند.نتیجه‌گیری: پلاسمای غنی از پلاکت فعال شده به عنوان یک کاتالیزور بیولوژیک اثر آشکار و متفاوتی را بر تمایز استخوانی سلول‌های مزانشیمی انسانی در غلظت‌های مختلف نشان داد؛ به گونه‌ای که شروع روند تمایز استئوژنیک در پلاسمای غنی از پلاکت 10 درصد نسبت به سایر گروه‌ها زودتر مشاهده شد. تحقیقات آتی در این زمینه، می‌تواند نویدبخش بهبود کاربرد بالینی این ماده در بازسازی استخوان باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Effect of Various Platelet-Rich Plasma Concentrations on Osteoblast Differentiation in Human Adipose-Derived Mesenchymal Stromal Cells

نویسندگان [English]

  • Maryam Cheraghzadeh 1
  • Alireza Kheirollah 2
  • Hana Hanaee-ahvaz 3
  • Hamid Galehdari 4
1 PhD Student, Department of Genetics, School of Science, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 Associate Professor, Department of Biochemistry, School of Medicine AND Cellular and Molecular Research Center, Ahvaz Jundishapur University of Medical Sciences, Ahvaz, Iran
3 Assistant Professor, Stem Cell Technology Research Center, Tehran, Iran
4 Professor, Department of Genetics, School of Science, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Background: Mesenchymal stromal cells (MSCs) are stem cells with high differentiation potential that have been investigated for bone differentiation both in vivo and in vitro during the last decade. It was shown that platelet-rich plasma (PRP) can accelerate bone formation. Due to limitation of human studies in this field, and unknown appropriate concentration of platelet-rich plasma, this study compared the effect of applicable concentration of platelet-rich plasma on osteoblast differentiation in mesenchymal stromal cells.Methods: Mesenchymal stromal cells were isolated from human adipose tissue and differentiated into osteoblasts. The effects of 10% and 15% of platelet-rich plasma on bone differentiation evaluate via measuring biochemical markers like alkaline phosphatase activity and calcium deposition. The expression of RUNX2 and osteocalcin genes were calculated using real-time polymerase chain reaction.Findings: Compared to other groups, when treated by 10% platelet-rich plasma, human adipose-derived cells, having the potential to differentiate to adipocyte and osteoblast cell lines, showed significant increase in osteoblast differentiation rate, expression of gene markers, enzyme activity, and mineralization.Conclusion: Activated platelet-rich plasma as a biological catalyst has different and significant effect on bone differentiation of human mesenchymal stromal cells (hMSCs) in different concentration; so, the onset of osteogenic differentiation in 10% platelet-rich plasma was observed earlier than other groups. Further investigations in this field can improve its clinical application in bone remodeling.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Platelet-rich plasma
  • Mesenchymal stromal cells
  • Cell differentiation
  • Osteoblasts

مراجع

  1. Garg P, Mazur MM, Buck AC, Wandtke ME, Liu J, Ebraheim NA. prospective review of mesenchymal stem cells differentiation into osteoblasts. Orthop Surg 2017; 9(1): 13-9.
  2. Friedenstein AJ, Chailakhyan RK, Latsinik NV, Panasyuk AF, Keiliss-Borok IV. Stromal cells responsible for transferring the microenvironment of the hemopoietic tissues. Cloning in vitro and retransplantation in vivo. Transplantation 1974; 17(4): 331-40.
  3. Saeed H, Ahsan M, Saleem Z, Iqtedar M, Islam M, Danish Z, et al. Mesenchymal stem cells (MSCs) as skeletal therapeutics - an update. J Biomed Sci 2016; 23: 41.
  4. Knight MN, Hankenson KD. Mesenchymal stem cells in bone regeneration. Adv Wound Care (New Rochelle) 2013; 2(6): 306-16.
  5. Dimitriou R, Tsiridis E, Giannoudis PV. Current concepts of molecular aspects of bone healing. Injury 2005; 36(12): 1392-404.
  6. Dimond L. Blood platelets in the treatment of disease. Br Med J 1914; 2(2811): 828-9.
  7. Schwartz-Arad D, Levin L, Aba M. The use of platelet rich plasma (PRP) and platelet rich fibrin (PRP) extracts in dental implantology and oral surgery. Refuat Hapeh Vehashinayim (1993) 2007; 24(1): 51-5, 84. [In Hebrew].
  8. Ross R, Glomset J, Kariya B, Harker L. A platelet-dependent serum factor that stimulates the proliferation of arterial smooth muscle cells in vitro. Proc Natl Acad Sci USA 1974; 71(4): 1207-10.
  9. Yoshida K, Sumita Y, Marukawa E, Harashima M, Asahina I. Effect of platelet-rich plasma on bone engineering with an alloplastic substitute containing BMP2. Biomed Mater Eng 2013; 23(3): 163-72.
  10. Drago L, Bortolin M, Vassena C, Taschieri S, Del Fabbro M. Antimicrobial activity of pure platelet-rich plasma against microorganisms isolated from oral cavity. BMC Microbiol 2013; 13: 47.
  11. El-Sharkawy H, Kantarci A, Deady J, Hasturk H, Liu H, Alshahat M, et al. Platelet-rich plasma: growth factors and pro- and anti-inflammatory properties. J Periodontol 2007; 78(4): 661-9.
  12. Fernandes G, Yang S. Application of platelet-rich plasma with stem cells in bone and periodontal tissue engineering. Bone Res 2016; 4: 16036.
  13. Rodriguez IA, Growney Kalaf EA, Bowlin GL, Sell SA. Platelet-rich plasma in bone regeneration: engineering the delivery for improved clinical efficacy. Biomed Res Int 2014; 2014: 392398.
  14. Pakfar A, Irani S, Hanaee-Ahvaz H. Expressions of pathologic markers in PRP based chondrogenic differentiation of human adipose derived stem cells. Tissue Cell 2017; 49(1): 122-30.
  15. Majumdar MK, Thiede MA, Haynesworth SE, Bruder SP, Gerson SL. Human marrow-derived mesenchymal stem cells (MSCs) express hematopoietic cytokines and support long-term hematopoiesis when differentiated toward stromal and osteogenic lineages. J Hematother Stem Cell Res 2000; 9(6): 841-8.
  16. Xu FT, Li HM, Yin QS, Liang ZJ, Huang MH, Chi GY, et al. Effect of activated autologous platelet-rich plasma on proliferation and osteogenic differentiation of human adipose-derived stem cells in vitro. Am J Transl Res 2015; 7(2): 257-70.
  17. Tavakolinejad S, Khosravi M, Mashkani B, Ebrahimzadeh BA, Sanjar MN, Parizadeh MR, et al. The effect of human platelet-rich plasma on adipose-derived stem cell proliferation and osteogenic differentiation. Iran Biomed J 2014; 18(3): 151-7.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 36، شماره 466 - شماره پیاپی 466
فروردین و اردیبهشت 1397
صفحه 56-63

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 30 مهر 1396
  • تاریخ بازنگری: 11 آبان 1403
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار