Učinci vitamina C protiv starenja na kardiomiocite potječu iz ljudskih pluripotentnih matičnih stanica Ⅱ

Rasprava

Biomedicinska istraživanja traže objašnjenja fenomenaljudskog metabolizma i njegovih mehanizama. Ovajistraživanje treba ljudske stanice iz tijela's raznimorganski sustavi; međutim, iz kliničkih i etičkih razloga,živa tkiva iz samog ljudskog tijela ne može se praktičkistečena da služi kao temeljno biomedicinsko istraživanjemodel. hESC-ovi izvedeni iz unutarnje stanične mase anembrija (Thomson et al.1998) i hiPSC izvedeni izpacijent'fibroblasti (Takahashi et al.2007) može poslužitikao prikladne alternative za ljudska istraživanja zbog njihovepodrijetlo i razvojni potencijal (Pera et al.2000; Reubinoff i sur.2000). Derivati ​​ljudskih matičnih stanicakao što su srčane stanice su jedinstvene i ponovljivestanični model za upotrebu u ljudskoj razvojnoj biologiji,biomedicinska istraživanja i farmaceutske studije.

Kliknite ovdje da biste saznali Cistanche protiv starenja protiv vitamina

Starenje je opća pojava koja utječe na somatskestanica i dovodi do smanjene funkcije stanica i tijela,koju predstavljaskraćivanje telomera, akumulacijamutacija, irazvoj mitohondrijadisfunkcija(Goldstein1990; Finkel i Holbrook2000). Fenomen starenja je vremenski opsežan;dakle istraživanja starenja stanica ljudskog tijelateško je provoditi.Starenje kardiomiocitajeuzrokovane godinama, stvaranje reaktivnih oksidativnih vrsta, ioštećenje mitohondrija(Terman i sur.2004; Termani Brunk2005). Ti su učinci ponovljivi uvitro kulture kardiomiocita.

Ovdje smo pokazali fenomen starenja uCM-ovi izvedeni iz hPSC-a. CM-ovi izvedeni iz ljudskog PSC-a su sponiranivremeno odležanih in vitro uvjetima kulture. 24. danstanice su pokazale pigmentiranu pojavu specifičniju za dobance od stanica u danima 12 i 18. Ovi morfološkipromjene u korelaciji sa smanjenom ekspresijomgeni povezani sa staničnim ciklusom, sporije otkucaje i niskapotencijal mitohondrijske membrane. Izrazciklinskih gena smanjeno ovisno o vremenu.Ova smanjena regulacija ciklinskih gena u našoj studiji bila jeslično poznatim općim promjenama u starenju kodmolekularnoj razini (Sheydina et al.2011). Naš nalazsporijeg otkucaja u ostarjelim stanicama bio je u skladu s našimprethodni izvještaj (Kim et al.2011). Mjerili smo mitohondrijefunkcionalnost upotrebom JC-1 boje 24. dana iotkrili da je sačuvano samo 30 posto diferenciranih stanicafunkcija mitohondrija. Osim toga, izrazgeni koji kodiraju telomere su regulirani prema dolje.

Zanimljivo otkriće je da je manje istaknuto obilježjestarenja i vitamina C'uočeni su obrnuti učinciu CM-u izvedenom iz hiPSC-a. Ljudski iPSC su odraslisomatske stanice koje su reprogramirane u pluripotentnestanje (Yu et al.2007) putem isporukeegzogeni faktori pluripotencije (Takahashi et al.2007). Zbog prirode svog nastanka, iPSC-ismatra se da posjeduju drugačije epigenetsko stanjeod ESC (Chin et al.2009) i također pokazatismanjena učinkovitost diferencijacije u određenu linijudobi (Mauritz et al.2008). Egzogeni reprogramčimbenici odabrani za umetanje u somatske stanice moguobjasniti ovaj nalaz. Reprogramirani hiPSC imajuprikazano nepotpuno reprogramiranje ili rano starenjetijekom in vitro diferencijacije u usporedbi s hESC-ima(Hanna i sur.2010). Stoga se čini da CM-ovi izvedeni iz hESC-abiti prikladniji za proučavanje starenja ili srodniistraživanje.

Vitamin C ima mnogo uloga u borbi protiv starenja i imaprikazanokardiovaskularni zaštitni učinci(Zhou et al.2006; Luiking i sur.2010). Koristili smo različite koncentracijevitamina C za demonstraciju tih anti-agingaučinci na CMs izvedene iz hESC. Liječenje vitaminom Cutjecao na frekvenciju otkucaja CM-ova izvedenih iz hESC-ai ublažio tendenciju koju imaju CM-ovi izvedeni iz hESC-akucanja sve sporije s godinama. Nadalje, liječenjes vitaminom C utjecao na izražavanje povezanih sa starenjemgena i mitohondrijske funkcije u hESC-izvedenomCM-ovi. Prvo, promjene u hTERT, hTR iUočeni su TRF2. Ljudski TR (hTR) i hTERTkodiraju RNA i proteine ​​povezane s ljudskom telomerazom,odnosno. Njihova je uloga u starenju dobro poznata(Hiyama i sur.1995) budući da su oba gena povezana stelomera i telomeraze (Huffman et al.2000; Blackburn2001). U našem istraživanju, liječenje vitaminomC u različitim stupnjevima CM-a povećao je ekspresijuhTERT. Ljudska ekspresija TR također se povećala u kasnoj faziCM-ovi izvedeni iz hESC-a. Ovi rezultati pokazujuda vitamin C ima izravne učinke na aktivnost telomerazeu CM-ovima izvedenim iz hESC-a. Nadalje, vitamin C možepojačati transkripciju gena povezanih s telomerazom,a ovaj učinak protiv starenja može ovisiti o faziostarjeli CM-ovi izvedeni iz hESC-a. Izražavanje TRF2 dramatičnopovećan u kasnoj fazi hESC-aCM tretirani vitaminom C, a ovi rezultati pokazujuda TRF2 igra ulogu u genetskoj regulacijiostarjeli CM-ovi izvedeni iz hESC-a. Aktivnost TRF2 povezana je sstarenje u somatskim stanicama, što dodatno ukazuje naprotiv starenjaučinci koje stvara vitamin C.

Također smo promatrali učinak vitamina C na mitohondrijemembranski potencijal. Učinak protiv starenjavitamin C u korelaciji s oporavkom brzine otkucajaCM-ovi izvedeni iz hESC-a. Uzeti zajedno, ovi rezultati pokazujuda je dobro poznata kardioprotektivna uloga vitamina Ctakođer se odnosi na CMs izvedene iz hESC in vitro. Međuispitani uvjeti, tretman vitaminom C na 100μM za48 h je bilo najučinkovitije i ova koncentracija je blizupreporučeni dnevni unos vitamina C. Ovirezultati snažno podržavaju validaciju hESC-derivacijeCM-ovi kao održivi izvor stanica koji mogu poslužiti kao jedinstvenimodel starenja stanica ljudskog srca.

U zaključku, pokazali smo da hESC-izvedenoCM-ovi su prikladni za korištenje kao alternativni model zastarenje u ljudskim srčanim stanicama. Ovaj model može bitiprošireno na druga područja biomedicinskih istraživanja kaoalternativa primarnim ljudskim srčanim stanicama i raznitako se mogu proučavati čimbenici kandidata protiv starenjaCM-ovi izvedeni iz hESC-a u budućnosti.

PriznanjaOvaj je rad potpomognut potporomKorejski projekt istraživanja i razvoja zdravstvene tehnologije, Ministarstvo zdravstva iWelfare, Republika Koreja (A111539) i temeljne znanostiIstraživački program kroz Nacionalnu istraživačku zakladuKoreje (NRF) financiran od strane Ministarstva obrazovanja, znanosti iTehnologija (2012-0004131). Autori cijene iskrenetehnička pomoć Myung Soo Cho, Sun Mi Baek, Jun BeomKu i Yong Jin Kim.

Reference

Blackburn EH (2001) Prebacivanje i signalizacija na telomeru.Ćelija 106:661–673 

Chin MH, Mason MJ, Xie W, Volinia S, Singer M, Peterson C,Ambartsumyan G, Aimiuwu O, Richter L, Zhang J,Khvorostov I, Ott V, Grunstein M, Lavon N, BenvenistyN, Croce CM, Clark AT, Baxter T, Pyle AD, Teitell MA,Pellegrini M, Plath K, Lowry WE (2009) Inducirani pluripotentrazlikuju se matične stanice i embrionalne matične stanicepotpisima ekspresije gena. Matične stanice stanica 5:111–123

Finkel T, Holbrook NJ (2000) Oksidanti, oksidativni stres ibiologija starenja. Nature 408:239–247 Goldstein S (1990) Replikativno starenje: ljudski fibroblastpostaje punoljetan. Science 249:1129–1133

Hanna JH, Saha K, Jaenisch R (2010) Pluripotencija i staničnoreprogramiranje: činjenice, hipoteze, neriješena pitanja. Ćelija143:508–525 Hiyama E, Yokoyama T, Tatsumoto N, Hiyama K, Imamura Y,Murakami Y, Kodama T, Piatyszek MA, Shay JW,Matsuura Y (1995) Aktivnost telomeraze kod karcinoma želuca.Rak res 55:3258–3262 

Huffman KE, Levene SD, Tesmer VM, Shay JW, Wright WE(2000) Skraćivanje telomera proporcionalno je veličiniG-bogat telomer 3′-prevjes. J Biol Chem 275:19719–19722 

Kehat I, Kenyagin-Karsenti D, Snir M, Segev H, Amit M,Gepstein A, Livne E, Binah O, Itskovitz-Eldor J, GepsteinL (2001) Ljudske embrionalne matične stanice mogu se diferencirati umiociti sa strukturnim i funkcionalnim svojstvima kardiomiociti. J Clin Invest 108:407–414

Kim YY, Ku SY, Jang J, Oh SK, Kim HS, Kim SH, Choi YM,Moon SY (2008) Korištenje dugotrajnog uzgojenog embrioidatijela mogu pojačati diferencijaciju kardiomiocitaBMP2. Yonsei Med J 49:819–827 

Kim YY, Ku SY, Liu HC, Cho HJ, Oh SK, Moon SY, Choi YM(2011) Krioprezervacija ljudskih embrionalnih matičnih stanicaizvedeni-kardiomiociti inducirani BMP2 u bez serumastanje. Reprod Sci 18:252–260

Laflamme MA, Murry CE (2005.) Regeneriranje srca. NatBiotechnol 23:845–856 Luiking YC, Engelen MP, Deutz NE (2010.) Regulacija dušikaproizvodnja oksida u zdravlju i bolesti. Curr Opin ClinNutr Metab Njega 13:97–104

Mauritz C, Schwanke K, Reppel M, Neef S, Katsirntaki K,Maier L, Nguemo F, Menke S, Haustein M, Hescheler J,Hasenfuss G, Martin U (2008) Generacija funkcionalnihmišji srčani miociti iz induciranog pluripotentnog stablaStanice. Naklada 118:507–517

Mummery C, Ward-van Oostwaard D, Doevendans P, Spijker R,van den Brink S, Hassink R, van der Heyden M, Opthof T,Pera M, de la Riviere AB, Passier R, Tertoolen L (2003.)Diferencijacija ljudskih embrionalnih matičnih stanica u kardiomiocite: uloga kokulture s visceralnim endodermomStanice. Naklada 107:2733–2740

Oh SK, Kim HS, Ahn HJ, Seol HW, Kim YY, Park YB, Yoon CJ,Kim DW, Kim SH, Moon SY (2005a) Derivacija i karakterizacijanovih linija ljudskih embrionalnih matičnih stanica: SNUhES1,SNUhES2 i SNUhES3. Matične stanice 23:211–219 Oh SK, Kim HS, Park YB, Seol HW, Kim YY, Cho MS, Ku SY,Choi YM, Kim DW, Moon SY (2005b) Metode ekspanzijeljudskih embrionalnih matičnih stanica. Matične stanice 23:605–609 Pera MF, Reubinoff BE, Trounson A (2000) Ljudski embrionMatične stanice. J Cell Sci 113:5–10