BACKGROUND: Mesenchymal stem cells of the skin and subcutaneous adipose tissue play a critical role in epithelial regeneration by proliferating and differentiating into skin cells to replace damaged or dead tissue. In addition, they act via autocrine and paracrine signaling to promote tissue repair and wound healing.
AIM: The work aimed to investigate the in vitro effects of serotonin on the regenerative potential—namely, proliferation, migration, and cell death—of dermal fibroblasts (DFs) and subcutaneous adipose tissue-derived mesenchymal stromal cells (SAT-MSCs).
METHODS: Primary DF and SAT-MSC cultures were obtained from Wistar rats and divided into the following groups: DF/SAT-MSCs cultured in standard medium and DF/SAT-MSCs cultured with serotonin supplementation. Cell morphology and proliferation were assessed microscopically using an Axio Vert.A1 microscope (Carl Zeiss, Germany). Cell migration dynamics were studied in a scratch assay. Cell death resulting from apoptosis and/or necrosis was evaluated using fluorescence microscopy with Annexin V-FITC/PI staining (ServiceBio, China).
RESULTS: Both DFs and SAT-MSCs responded to serotonin supplementation in standard culture medium with increased proliferation. Quantification of migrated cells revealed an increase in the conditional migration speed of SAT-MSCs under conditions of serotonin supplementation. Additionally, serotonin-treated cultures demonstrated reduced levels of apoptotic and necrotic cells.
CONCLUSION: Activation of serotonin signaling mechanisms plays an important role in wound healing following various skin and subcutaneous tissue injuries by enhancing cell viability, DF proliferation, and both proliferation and migration of SAT-MSCs, as demonstrated in our study. These findings suggest that serotonin or 5-hydroxytryptamine receptor agonists may serve as promising candidates for promoting skin repair in patients with injuries. Importantly, the cellular response to serotonin signaling is tissue-specific and depends on the receptor subtype and intracellular signaling pathways mediating secondary messenger activation.
Обоснование. Мезенхимальные стволовые клетки кожи и подкожно-жировой клетчатки играют важную роль в регуляции регенерации эпителиальных покровов, так как пролиферируют и дифференцируются в клетки кожи для возобновления взамен повреждённых или мёртвых клеток и также действуют аутокринным и паракринным путём для активации регенерации тканей и процесса заживления ран.
Цель. Определить в эксперименте in vitro влияние серотонина на регенераторный потенциал (пролиферацию, миграцию, клеточную гибель) фибробластов дермы (ФД) и мезенхимальных стромальных клеток подкожно-жировой клетчатки (МСК-ПЖК).
Методы. Исследование проводилось на первичных культурах ФД и МСК-ПЖК, получаемых от крыс линии Wistar и разделённых на группы: ФД/МСК-ПЖК — стандартная питательная среда; ФД/МСК-ПЖК — с добавлением серотонина. Морфологию и пролиферацию оценивали визуально с помощью микроскопа Axio Vert.A1 (Carl Zeiss, Германия). Изучали динамику миграции клеток в «культуральной ране». Клеточную гибель в результате апоптоза и/или некроза оценивали с помощью флуоресцентной микроскопии с применением набора Annexin V-FITC/PI (ServiceBio, Китай).
Результаты. Как ФД, так и МСК-ПЖК отреагировали на введение в стандартную среду серотонина повышением пролиферации. В результате подсчёта количества мигрировавших клеток выявлено повышение условной скорости перемещения МСК-ПЖК в условиях добавления серотонина. Отмечено также меньшее количество клеток, подвергшихся некрозу и апоптозу, в культурах клеток с добавлением в среду серотонина.
Заключение. Активация сигнальных механизмов серотонина играет важную роль в заживлении ран в контексте различных травм кожи и подкожно-жировой клетчатки, способствуя повышению клеточной жизнеспособности, пролиферации ФД, пролиферации и миграции МСК-ПЖК, что было продемонстрировано в нашем исследовании. Исходя из результатов исследования можно предположить, что агонисты серотонина или рецептора 5-гидрокситриптамина могут быть потенциальными кандидатами для улучшения заживления кожи у пациентов с травмами. При этом направление реализации сигнальных влияний серотонина на клетки имеет выраженную тканеспецифическую избирательность и варьирует в зависимости от типа рецепторов и внутриклеточных сигнальных путей активации вторичных посредников.