اثر نانوذرات رزوراترول- Poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) و نانوذرات کورکومین- PLGA به طور همزمان در تمایز سلولهای بنیادی مشتق از چربی به استئوبلاست

نویسندگان

1 1 -استادیار، گروه فنآوریهای نوین پزشکی، دانشکدهی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی خراسان شمالی، بجنورد، ایران

2 2 -استاد، گروه بیوتکنولوژی دارویی، دانشکدهی داروسازی و مرکز تحقیقات علوم دارویی، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، مشهد، ایران

3 3 -استادیار، گروه بیوتکنولوژی دارویی، دانشکدهی داروسازی و مرکز تحقیقات علوم دارویی، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

مقدمه: سلول‌های بنیادی مزانشیمی (Mesenchymal stem cell یا MSC) توانایی تمایز به استئوبلاست‌ها را دارند که این تمایز توسط شاخص‌های‌ رشد متعددی هدایت می‌شود. استفاده از متابولیت‌های گیاهی می‌تواند مانند شاخص‌های رشد، تمایز سلول‌های بنیادی را کنترل کند. هدف از انجام پژوهش حاضر، ارزیابی اثرات هم‌زمان نانوذرات رزوراترول- Poly (lactic-co-glycolic acid) و کورکومین- PLGA بر هدایت MSC مشتق از چربی به سمت تمایز استئوبلاستی بود.
روش‌ها: MSC انسانی به دست آمده از بافت چربی انسان، پس از تعیین هویت با استفاده از فلوسایتومتری، تحت تأثیر نانوذرات رزوراترول و کورکومین به منظور تعیین اثرات تمایزی این دو ترکیب به صورت توأم قرار گرفت. تأثیر سیتوتوکسیک رزوراترول و کورکومین به روش MTT و اثرات تمایزی آن به وسیله‌ی رنگ‌آمیزی Alizarin red بررسی گردید.
یافته‌ها: با توجه به نتایج آزمون MTT، مشخص شد که استفاده از نانوذرات رزوراترول- PLGA و کورکومین- PLGA تا غلظت 32 میکروگرم بر میلی‌لیتر، باعث کاهش رشد یا کاهش درصد بقای سلولی نشد. رنگ‌آمیزی Alizarin red نشان داد که تیمار نانوذرات رزوراترول- PLGA و کورکومین- PLGA، موجب افزایش رسوب یون‌های معدنی بر ماتریکس خارج سلولی در غلظت‌های 10 و 20 میکروگرم بر میلی‌لیتر شد.
نتیجه‌گیری: استفاده از ترکیبات فعالی مانند نانوذرات رزوراترول- PLGA و کورکومین- PLGA به طور هم‌زمان، به دلیل دارا بودن ترکیبات فعالی همچون رزوراترول و کورکومین، می‌تواند سبب افزایش تمایز سلول‌های بنیادی به سلول‌های استئوبلاست شود. همچنین، می‌تواند موجب شود که در غلظت‌های پایین، اثربخشی بیشتری داشته باشد.




 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Synergism of Resveratrol-Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) and CurcuminPLGA Nanoparticles in Directing Adipose-Derived Mesenchymal Stem Cells towards Osteoblastic Differentiation

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Oroojalian . 1
  • Mohammad Ramezani . 2
  • , Mona Alibolandi . 3
1
2
3
چکیده [English]

Background: Mesenchymal stem cells are able to differentiate into osteoblasts, which is forced by several
growth factors. Similar to growth factors, plant metabolites have been shown to be able to support stem cell
differentiation. The aim of this study was to assess the synergistic effects of resveratrol-poly(lactic-co-glycolic
acid) (PLGA) and curcumin-PLGA nanoparticles on directing adipose-derived mesenchymal stem cells towards
osteoblastic differentiation.
Methods: Human mesenchymal stem cells derived from the adipose tissue, after being characterized by flow
cytometry, were simultaneously treated with 10 μM concentrations of each of PLGA-resveratrol and PLGAcurcumin nanoparticles. The cytotoxic effects of resveratrol and curcumin were evaluated by the MTT assay,
and their differentiating potentials were evaluated by Alizarin red staining.
Findings: According to MTT results, neither resveratrol-PLGA nor curcumin-PLGA nanoparticles had no
significant toxic effects on the target cells after 24 hours. At the 20 and 10 μM concentrations of resveratrolPLGA and curcumin-PLGA nanoparticles, respectively, a significant increase was observed in the proliferation
of human mesenchymal stem cells. Alizarin red staining showed that treatment with resveratrol-PLGA and
curcumin-PLGA nanoparticles increased the deposition of mineral ions in the extracellular matrix, an indicator
of the onset of the cellular differentiation process.
Conclusion: The results of this study showed that the simultaneous use of bioactive compounds such as
resveratrol-PLGA and curcumin-PLGA nanoparticles can direct stem cells towards osteoblastic differentiation.
The simultaneous use of resveratrol-PLGA and curcumin-PLGA nanoparticles increases their efficiency at lower
concentrations due to their synergistic effects.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanoparticles
  • Resveratrol
  • Curcumin
  • Adipose-derived Mesenchymal stem cells
  • Osteoblast

مراجع

Pishavar E, Oroojalian F, Salmasi Z, Hashemi E, Hashemi M. Recent advances of dendrimer in targeted delivery of drugs and genes to stem cells as cellular vehicles. Biotechnol Prog 2021; 37(4): e3174.
Zanganeh E, Masoudi S, Zavaran Hosseini A. A review on mesenchymal stem cells and their function in response to infection. J Isfahan Med Sch 2019; 37(522): 357-71. [In Persian].
Schilling T, Ebert R, Raaijmakers N, Schutze N, Jakob F. Effects of phytoestrogens and other plant-derived compounds on mesenchymal stem cells, bone maintenance and regeneration. J Steroid Biochem Mol Biol 2014; 139: 252-61.
Singh G, Pai RS. Recent advances of resveratrol in nanostructured based delivery systems and in the management of HIV/AIDS. J Control Release 2014; 194: 178-88.
Singh G, Pai RS. Optimized PLGA nanoparticle platform for orally dosed trans-resveratrol with enhanced bioavailability potential. Expert Opin Drug Deliv 2014; 11(5): 647-59.
Li Y, Danmark S, Edlund U, Finne-Wistrand A, He X, Norgard M, et al. Resveratrol-conjugated poly-ε-caprolactone facilitates in vitro mineralization and in vivo bone regeneration. Acta Biomaterialia 2011; 7(2): 751-8.
Moon DK, Kim BG, Lee AR, In CY, Khan I, Moon KM, et al. Resveratrol can enhance osteogenic differentiation and mitochondrial biogenesis from human periosteum-derived mesenchymal stem cells. J Orthop Surg Res 2020; 15(1): 203.
Mashayekhi S, Rasoulpoor S, Shabani S, Esmaeilizadeh N, Serati-Nouri H, Sheervalilou R, et al. Curcumin-loaded mesoporous silica nanoparticles/nanofiber composites for supporting long-term proliferation and stemness preservation of adipose-derived stem cells. Int J Pharm 2020; 587: 119656.
Sordillo P, Helson L. Curcumin and Cancer Stem Cells: Curcumin has asymmetrical effects on cancer and normal stem cells. Anticancer Res 2015; 35(2): 599-614.
Gu Q, Cai Y, Huang C, Shi Q, Yang H. Curcumin increases rat mesenchymal stem cell osteoblast differentiation but inhibits adipocyte differentiation. Pharmacogn Mag 2012; 8(31): 202-8.
de Cassia Noronha N, Mizukami A, Caliári-Oliveira C, Cominal JG, Rocha JL, Covas DT, et al. Priming approaches to improve the efficacy of mesenchymal stromal cell-based therapies. Stem Cell Res Ther 2019; 10(1): 131.
Bootdee K, Nithitanakul M. Poly(d,l-lactide-co-glycolide) nanospheres within composite poly(vinyl alcohol)/aloe vera electrospun nanofiber as a novel wound dressing for controlled release of drug. Int J Polym Mater Polym Biomater 2021; 70(4): 223-30.
Meena R, Kumar S, Kumar R, Gaharwar US, Rajamani P. PLGA-CTAB curcumin nanoparticles: Fabrication, characterization and molecular basis of anticancer activity in triple negative breast cancer cell lines (MDA-MB-231 cells). Biomed Pharmacother 2017; 94: 944-54.
Gholami N, Asgary S, Fazilati M. The effect of oleoresin from turmeric plant (Curcuma longa L.) on the increase of differentiation of human mesenchymal stem cell to bone cells. J Shahrekord Univ Med Sci 2017; 19(1): 42-51. [In Persian].
Kamath MS, Ahmed SS, Dhanasekaran M, Santosh SW. Polycaprolactone scaffold engineered for sustained release of resveratrol: therapeutic enhancement in bone tissue engineering. Int J Nanomedicine 2014; 9: 183-95.
Raposio E, Simonacci F, Perrotta RE. Adipose-
derived stem cells: Comparison between two methods of isolation for clinical applications. Ann Med Surg (Lond) 2017; 20: 87-91.
Lavrador P, Gaspar VM, Mano JF. Bioinspired bone therapies using naringin: Applications and advances. Drug Discov Today 2018; 23(6): 1293-304.
Ranji N. Investigation of Survivin and hTERT gene expression in gastric adenocarcinoma cell line (AGS) treated by nano Curcumin. Journal of Molecular and Cellular Research 2014; 27(2): 233-41.
Johal KS, Lees VC, Reid AJ. Adipose-derived stem cells: Selecting for translational success. Regen Med 2015; 10(1): 79-96.
Shukla L, Yuan Y, Shayan R, Greening DW, Karnezis T. Fat therapeutics: The clinical capacity of adipose-derived stem cells and exosomes for human disease and tissue regeneration. Front Pharmacol 2020; 11: 158.
Mohammadi M, Alibolandi M, Abnous K, Salmasi Z, Jaafari MR, Ramezani M. Fabrication of hybrid scaffold based on hydroxyapatite-biodegradable nanofibers incorporated with liposomal formulation of BMP-2 peptide for bone tissue engineering. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine 2018; 14(7): 1987-97.
Mohammadi M, Alibolandi M, Abnous K, Salmasi Z, Jaafari MR, Ramezani M. Comparison of liposomal formulations incorporating BMP-2 peptide to induce bone tissue engineering. Nanomed J 2020; 7(3): 225-30.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 39، شماره 654
بهمن و اسفند 1400
صفحه 964-972

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 14 فروردین 1401
  • تاریخ پذیرش: 14 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار