Vliyanie partsial'nogo davleniya kisloroda na effektivnost' kolonieobrazovaniya i differentsirovki mezenkhimal'nykh stromal'nykh kletok cheloveka, poluchennykh iz razlichnykh istochnikov



Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Изучали колониеобразование и дифференцировку культур мезенхимальных стромальных клеток, полученных из материала надкостницы (n=10), из губчатой кости (n=8) и из периодонтальной связки (n=3) человека в зависимости от парциального давления кислорода. Показано, что во всех случаях колониеобразование в условиях сниженного парциального давления кислорода (3%) идет более эффективно, чем в условиях атмосферного кислорода (21%). Из трех вариантов мезенхимальных стромальных клеток, колонии наибольшего размера давали клетки надкостницы. Остеогенная дифференцировка клеток, напротив, шла более интенсивно в условиях атмосферного кислорода. Интенсивность остеогенной дифференцировки наблюдали в монослое на пластике и в трехмерной культуре на коллагеновых каплях. Показано, что эффект снижения парциального давления кислорода на колониеобразование частично обусловлен изменением редокс-потенциала среды культивирования. В условиях сниженного количества кислорода редокс-потенциал среды снижается примерно на 20 мВ и его искусственная коррекция позволяет увеличить эффективность колониеобразования в условиях атмосферного кислорода.

References

  1. Расулов М.Ф., Васильченков А.В., Онищенко Н.А. и др. Первый опыт применения мезенхимальных стволовых клеток костного мозга для лечения больной с глубокими ожоговыми ранами кожи. Клеточные технологии в биологии и медицине 2005; 1: 42-5.
  2. Shi С., Zhu Y., Su Y., Cheng Т. Stem cells and their applications in skin-cell therapy. Trends in Biotechnology 2006; 24: 48-52.
  3. Зорин В.Л., Зорина А.И., Черкасов В.P. Анализ зарубежного рынка регенеративной медицины. Клет. трансплантология и тканевая инженерия 2009; 4(3): 68-78.
  4. Higashi Y., Kimura М., Нага К. et al. Autologous bone-marrow mononuclear cell implantation improves endothelium-dependent vasodilation in patients with limb ischemia. Circ. 2004; 109: 1215-8.
  5. Dimmeler S., Burchfield J., Zeiher A.M. Cell-based therapy of myocardial infarction. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology 2008; 28: 208.
  6. Astradsson A., Cooper O., Vinuela A., Isacson O. Recent advances in cell-based therapy for Parkinson disease. Neurosurg Focus. 2008; 24(3-4): E6.
  7. Kabelitz D., Geissler E.K., Soria В., Schroeder I. S., Fflndrich F., Chatenoud L. Toward cell-based therapy of type I diabetes. Trends in Immunology 2008; 29(2): 68-74.
  8. Grant J.L., Smith B. Bone marrow gas tensions, bone marrow blood flow, and erythropoiesis in man. Annals of Internal Med. 1963; 58(5): 802-9.
  9. Lin Q., Kim Y., Alarcon R. M. et al. Oxygen and Cell Fate Decisions. Gene Regulation and Systems Biology 2008; 2: 43-519.
  10. Zuk P.A., Zhu M., Ashjian P. et al. Human adipose tissue is a source of multipotent stem cells. Mol. Biol. Cell. 2002; 13: 4279-95.
  11. Егоров E.E., Молдавер M.B., Вишнякова X.C. и др. Усиление контроля пролиферации в теломеризованных клетках. Онтогенез 2007; 38: 105-19.
  12. Егоров Е.Е., Молдавер М.В., Терехов С.М. и др. Теломеризация не увеличивает способность фибробластов человека к колониеобразованию. Биол. Мембраны. 2004; 21: 298-305.
  13. D'lppolito G., Diabira S., Howard G.A. et al. Low oxygen tension inhibits osteogenic differentiation and enhances sternness of human MIAMI cells. Bone 2006; 39: 513-22.
  14. Егоров E.E., Молдавер M.B., Вишнякова X.C. и др. Действие кислорода на культуры фибробластов человека. Биол. Мембраны. 2005; 22: 43-51.
  15. Егоров Е.Е., Молдавер М.В., Вишнякова Х.С. и др. Свидетельства в пользу дифференцировки иммортальных фибробластов человека in vitro при редком посеве. Биол. Мембраны. 2005; 22: 458-65.
  16. Молдавер М.В., Дашинимаев З.Б., Вишнякова Х.С. и др. Влияние кислорода на теломеризованные клетки разного типа, полученные от одного донора. Биол. Мембраны. 2007; 24: 402-12.
  17. Панюхин Н.В., Вишнякова Х.С., Егоров Е.Е. Влияние парциального давления кислорода на выживаемость, пролиферацию и дифференцировку мезенхимальных стволовых клеток из костного мозга мыши. Биол. Мембраны. 2008; 25: 260-7.
  18. Moldaver M.V., Yegorov Y.E. Sparse plating increases the heterogeneity of proliferative potential of fibroblasts. Mech. Ageing Dev. 2009; 130: 337-42.
  19. Simon M.C. Mitochondrial reactive oxygen species are required for hypoxic HIF alpha stabilization. Adv. Exp. Biol. 2006; 588: 165-70.
  20. Wenger R.H., Stiehl D.P, Camenisch G. Integration of oxygen signaling at the consensus HRE. Sci. STKE 2005; re12.
  21. Guzy R.D., Schumacker P.T. Oxygen sensing by mitochondria at complex III: the paradox of increased reactive oxygen species during hypoxia. Exp. Physiol. 2006; 91: 807-19.
  22. von Zglinicki Т., Saretzki G., Doске W. et al. Mild hyperoxia shortens telomeres and inhibits proliferation of fibroblasts: a model for senescence? Exp. Cell Res. 1995; 220: 186-93.
  23. Wright W.E., Shay J.W. Historical claims and current interpretations of replicative aging. Nat. Biotechnol. 2002; 20: 8-14.
  24. Bell E.L., Klimova Т.Д., Eisenbart J. et al. Mitochondrial reactive oxygen species trigger hypoxia-inducible factor-dependent extension of the replicative life span during hypoxia. Mol. Cell. Biol. 2007; 27: 5737-45.
  25. Butler A.J., Eagleton M.J., Wang D. et al. Induction of the proliferative phenotype in differentiated myogenic cells by hypoxia. J. Biol. Chem. 1991; 266: 18250-8.
  26. Chandel N.S., Maltepe E., Mathieu M. et al. Mitochondrial reactive species trigger hypoxia-induced transcription. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2001; 95: 11715-20.
  27. Chandel N.S., Budinger G.R.S. The cellular basis for diverse responses to oxygen. Free Radical Biol. Med. 2007; 42: 165-74.
  28. Betts D.H., Perrault S.D., King W.A. Low oxygen delays fibroblast senescence despite shorter telomeres. Biogerontol. 2008; 9: 19-31.
  29. Jones D. P. Radical-free biology of oxidative stress. Amer. J. Physiol. Cell Physiol. 2008; 295: C849-68.
  30. Jones D. P. Extracellular redox state: refining the definition of oxidative stress in aging. Rejuvenation Res. 2006; 9: 169-81.
  31. Banjac A., Perisic Т., Sato H. et al. The cystine/cysteine cycle: a redox cycle regulating susceptibility versus resistance to cell death. Oncogene 2008; 27: 1618-28.
  32. Gmunder H., Eck H.-P., Benninghoff B. et al. Macrophages regulate intracellular glutathione levels of lymphocytes. Evidence for an immunoregulatory role of cysteine. Cell. Immunol. 1990; 129: 32-46.
  33. Epstein A.L., Kaplan H.S. Feeder layer and nutritional requirements for the establishment and cloning of human malignant lymphoma cell lines. Cancer Res. 1979; 39: 1748-59.
  34. Yan Z., Garg S.K., Kipnis J. et al. Extracellular redox modulation by regulatory T cells. Nat. Chem. Biol. 2009; 5: 721-3.
  35. Rubartelli A., Sitia R. Chemo-metabolic regulation of immune responses by Tregs. Nat. Chem. Biol. 2009; 5: 709-10.
  36. Go Y.-M., Jones D. P. Redox compartmentalization in eukaryotic cells. Biochim. Biophys. Acta 2008; 1780: 1273-90.
  37. Droge W. Free radicals in the physiological control of cell function. Physiol. Rev. 2002; 82: 47-95.
  38. Valko M., Leibfritz D., Moncol J. et al. Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease. Internet. J. Biochem. Cell Biol. 2007; 39: 44-84.
  39. Redlich А., Регка C., Schultz O. et al. Bone engineering on the basis of periosteal cells cultured in polymer fleeces. J. Mater. Sci.: Materials Med. 1999; 10: 767-72.
  40. Fehrer C., Brunauer R., Laschober G. et al. Reduced oxygen tension attenuates differentiation capacity of human mesenchymal stem cells and prolongs their lifespan. Aging Cell 2007; 6: 745-57.
  41. Жамбалова А.Л., Гершович Ю.Г., Буравкова Л.Б., и др. Влияние пониженного содержания кислорода на дифференцировку мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга человека in vitro. Клет. трансплантология и тканевая инженерия 2009; IV(3): 47-51.
  42. Буравкова Л.Б., Капланский А.С., Андреева Е.Р. и др. Особенности формирования костной мозоли у крыс после введения в область перелома мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток, культивированных при различном содержании кислорода. Клет. трансплантология и тканевая инженерия 2009; IV(3): 52-57.
  43. Potier Е., Ferreira Е., Andriamanalijaona R. et al. Hypoxia affects mesenchymal stromal cell osteogenic differentiation and angiogenic factor expression. Bone 2007; 40: 1078-87.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2010 Eco-Vector


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: 

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies