تأثيرات فيتامين ج المضادة للشيخوخة على خلايا عضلة القلب المشتقة من الخلايا الجذعية البشرية Ⅱ

مناقشة

يبحث البحث الطبي الحيوي عن تفسيرات للظواهرالتمثيل الغذائي البشري وآلياته. هذايحتاج البحث إلى خلايا بشرية من الجسم'مختلفنظام الاعضاء؛ ومع ذلك ، لأسباب إكلينيكية وأخلاقية ،لا يمكن أن تكون الأنسجة الحية من جسم الإنسان نفسه عملياالمكتسبة لتكون بمثابة بحث طبي حيوي أساسينموذج. hESCs المستمدة من كتلة الخلية الداخلية لالجنين (طومسون وآخرون.1998) و hiPSCs مشتقة منمريض'الخلايا الليفية (تاكاهاشي وآخرون.2007) يمكن أن تكونكبدائل مناسبة للدراسات البشرية لما لها منالأصول وإمكانات النمو (Pera et al.2000; روبينوف وآخرون.2000). مشتقات الخلايا الجذعية البشريةمثل خلايا القلب فريدة وقابلة للتكاثرنموذج خلوي للاستخدام في علم الأحياء التنموي البشري ،البحوث الطبية الحيوية والدراسات الصيدلانية.

انقر هنا لمعرفة Cistanche Anti-Aging Vs Vitamin

الشيخوخة هي ظاهرة عامة تؤثر على الجسمالخلايا ويؤدي إلى انخفاض وظائف الخلايا والجسم ،يمثلهاتقصير التيلوميرات, التراكممن الطفرات، و التطوير الميتوكوندريااختلال وظيفي(غولدشتاين1990؛ فينكل وهولبروك2000). ظاهرة الشيخوخة واسعة النطاق زمنيا.لذلك ، البحث عن شيخوخة خلايا جسم الإنسانيصعب إجراؤه.شيخوخة خلايا عضلة القلبيكونبسبب العمر, تكوين الأنواع المؤكسدة التفاعلية, وضرر الميتوكوندريا(تيرمان وآخرون.2004؛ تيرمانوبرانك2005). هذه التأثيرات قابلة للتكرار فيالثقافات المختبرية لخلايا عضلة القلب.

هنا ، أظهرنا ظاهرة الشيخوخة فيCMs المشتقة من hPSC. يتم تحويل CMs البشرية المشتقة من PSCالشيخوخة في نفس الوقت في ظروف الثقافة المختبرية. اليوم 24أظهرت الخلايا ظهور مصطبغة خاصة بالعمرتعصب من الخلايا في أيام 12 و 18. هذه المورفولوجيةالتغييرات المرتبطة انخفاض التعبير عنالجينات المرتبطة بدورة الخلية ، ومعدلات الضرب البطيئة ، والمنخفضةإمكانات غشاء الميتوكوندريا. التعبيرمن جينات cyclin انخفضت بطريقة تعتمد على الوقت.كان هذا التقليل من تنظيم جينات cyclin في دراستناعلى غرار التغييرات العامة المعروفة في الشيخوخة فيالمستوى الجزيئي (شيدينا وآخرون.2011). اكتشافناالضرب البطيء في الزنازين المسنة كان متسقًا معالتقرير السابق (Kim et al.2011). قمنا بقياس الميتوكوندرياالوظائف باستخدام صبغة JC -1 في اليوم 24 ووجدت أن 30 بالمائة فقط من الخلايا المتمايزة محفوظةوظيفة الميتوكوندريا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التعبير عنتم تقليل تنظيم الجينات المشفرة للتيلومير.

اكتشاف مثير للاهتمام هو أن الميزة أقل بروزًاللشيخوخة وفيتامين ج'وقد لوحظت آثار عكسيةفي CM المشتق hiPSC. iPSCs البشرية للبالغينالخلايا الجسدية التي تمت إعادة برمجتها لتصبح متعددة القدراتالدولة (يو وآخرون.2007) من خلال تسليمعوامل تعدد القدرات الخارجية (تاكاهاشي وآخرون.2007). بسبب طبيعة اشتقاقها ، iPSCsتعتبر أن تمتلك حالة جينية مختلفةمن ESCs (تشين وآخرون.2009) وشرح أيضاانخفاض كفاءة التمايز في خط معينالأعمار (موريتز وآخرون.2008). إعادة البرمجة الخارجيةقد يتم اختيار عوامل مينغ لإدخالها في الخلايا الجسديةحساب لهذه النتيجة. إعادة برمجة hiPSCs لهاتظهر إعادة البرمجة غير المكتملة أو الشيخوخة المبكرةخلال التمايز في المختبر بالمقارنة مع hESCs(حنا وآخرون.2010). وبالتالي ، يبدو أن CMs المشتقة من hESCتكون أكثر ملاءمة لدراسة الشيخوخة أو ما يتصل بهابحث.

يحتوي فيتامين سي على العديد من الأدوار في مكافحة الشيخوخة ولهمبينآثار حماية القلب والأوعية الدموية(تشو وآخرون.2006؛ Luiking et al.2010). استخدمنا تركيزات مختلفةمن فيتامين ج لإظهار هذه مكافحة الشيخوخةالتأثيرات على CMs المشتقة من hESC. علاج فيتامين سيأثرت على وتيرة الضرب من CMs المشتقة من hESCوخففت من ميل CMs المشتقة من hESCمن الضرب بشكل أبطأ مع تقدم العمر. علاوة على ذلك ، العلاجمع فيتامين ج يؤثر على التعبير المرتبط بالشيخوخةالجينات ووظيفة الميتوكوندريا في مشتق hESCسم. أولاً ، التغييرات في hTERT و hTR ولوحظ TRF2. الإنسان TR (hTR) و hTERTترميز الحمض النووي الريبي والبروتين المرتبط بالتيلوميراز البشري ،على التوالى. دورهم في الشيخوخة معروف جيدا(هياما وآخرون.1995) حيث يرتبط كلا الجينينالتيلوميرات والتيلوميراز (هوفمان وآخرون.2000; حرق الأسود2001). في دراستنا العلاج بالفيتامينزاد C في CMs على مراحل مختلفة من التعبير عنHTERT. زاد تعبير TR البشري أيضًا في المرحلة المتأخرةCMs المشتقة من hESC. تظهر هذه النتائجأن فيتامين سي له تأثيرات مباشرة على نشاط التيلوميرازفي CMs المشتقة من hESC. علاوة على ذلك ، يمكن لفيتامين سيتعزيز نسخ الجينات المرتبطة بالتيلوميراز ،وهذا التأثير المضاد للشيخوخة قد يعتمد على المرحلة فيالعمر CMs المشتقة من hESC. التعبير عن TRF2 بشكل كبيرزاد في المرحلة المتأخرة من مشتق hESCعولجت CMs بفيتامين C ، وتظهر هذه النتائجأن TRF2 يلعب دورًا في التنظيم الجيني لـالعمر CMs المشتقة من hESC. نشاط TRF2 مرتبط بـالشيخوخة في الخلايا الجسدية ، مما يوحي كذلك بأنمكافحة الشيخوخةالتأثيرات الناتجة عن فيتامين سي.

لاحظنا أيضًا تأثير فيتامين ج على الميتوكوندرياغشاء المحتملة. تأثير مكافحة الشيخوخةفيتامين ج مرتبط باستعادة معدل الضرب فيCMs المشتقة من hESC. تظهر هذه النتائج مجتمعةأن الدور المعروف لفيتامين سي في الوقاية من أمراض القلبينطبق أيضًا على CMs المشتقة من hESC في المختبر. بين التم اختباره ، علاج فيتامين سي عند 100μم لكانت 48 ساعة أكثر فعالية وهذا التركيز قريب منالحصة الغذائية الموصى بها من فيتامين جالنتائج تدعم بقوة التحقق من صحة مشتق hESCCMs كمصدر خلية قابل للتطبيق يمكن أن يكون بمثابة مصدر فريدنموذج شيخوخة خلايا قلب الإنسان.

في الختام ، لقد أظهرنا أن مشتق hESCتعد CMs مناسبة للاستخدام كنموذج بديل لـالشيخوخة في خلايا القلب البشرية. يمكن أن يكون هذا النموذجامتدت إلى مجالات أخرى من البحوث الطبية الحيوية باعتبارهابديل لخلايا القلب البشري الأولية ، ومتنوعةوبالتالي يمكن دراسة عوامل مقاومة الشيخوخة المرشحة باستخدامCMs المشتقة من hESC في المستقبل.

شكر وتقديركان هذا العمل مدعومًا بمنحة منمشروع البحث والتطوير لتكنولوجيا الصحة الكورية ، وزارة الصحة والرفاه ، جمهورية كوريا (A111539) والعلوم الأساسيةبرنامج البحث من خلال مؤسسة البحوث الوطنيةكوريا (NRF) بتمويل من وزارة التربية والتعليم والعلوم والتكنولوجيا (2012-0004131). الكتاب نقدر المخلصينالمساعدة الفنية من ميونغ سو تشو ، صن مي بايك ، جون بيومكو ويونغ جين كيم.

مراجع

Blackburn EH (2001) التبديل والتشوير في التيلومير.الخلية 106: 661–673 

Chin MH ، Mason MJ ، Xie W ، Volinia S ، Singer M ، Peterson C ،Ambartsumyan G ، Aimiuwu O ، Richter L ، Zhang J ،خفوروستوف الأول ، أوت الخامس ، جرونشتاين إم ، لافون إن ، بنفينستيN ، Croce CM ، Clark AT ، Baxter T ، Pyle AD ، Teitell MA ،Pellegrini M ، Plath K ، Lowry WE (2009) المستحث متعدد القدراتتتميز الخلايا الجذعية والخلايا الجذعية الجنينيةبواسطة تواقيع التعبير الجيني. الخلية الجذعية للخلية 5:11–123

Finkel T ، Holbrook NJ (2000) المؤكسدات والإجهاد التأكسدي وبيولوجيا الشيخوخة. طبيعة 408: 239–247 Goldstein S (1990) الشيخوخة التكرارية: الخلايا الليفية البشريةيبلغ من العمر. Science 249: 1129–1133

حنا JH ، Saha K ، Jaenisch R (2010) تعدد القدرات والخلويةإعادة البرمجة: الحقائق ، الفرضيات ، القضايا العالقة. خلية143:508–525 هياما إي ، يوكوياما تي ، تاتسوموتو إن ، هياما ك ، إمامورا واي ،موراكامي واي ، كوداما تي ، بياتيسزيك إم إيه ، شاي جي دبليو ،ماتسورا واي (1995) نشاط التيلوميراز في سرطان المعدة.دقة السرطان 55: 3258–3262 

هوفمان كي إي ، ليفين سد ، تيسمر في إم ، شاي جي دبليو ، رايت وي(2000) يتناسب تقصير التيلومير مع حجمG-ريتش تيلومريك 3′-البروز. J بيول كيم 275: 19719–19722 

Kehat I ، Kenyagin-Karsenti D ، Snir M ، Segev H ، Amit M ،جيبشتاين أ ، ليفن إي ، بينا أو ، إتسكوفيتز إلدور جيه ، جيبشتاينL (2001) يمكن أن تتمايز الخلايا الجذعية الجنينية البشرية إلىالخلايا العضلية ذات الخصائص الهيكلية والوظيفية للقلبالخلايا العضلية. J كلين إنفست 108: 407–414

Kim YY، Ku SY، Jang J، Oh SK، Kim HS، Kim SH، Choi YM،Moon SY (2008) استخدام جنين مستنبت طويل الأمدالأجسام قد تعزز تمايز عضلة القلب من خلالBMP2. يونسي ميد J 49: 819–827 

Kim YY و Ku SY و Liu HC و Cho HJ و Oh SK و Moon SY و Choi YM(2011) الحفظ بالتبريد للخلايا الجذعية الجنينية البشريةالخلايا العضلية القلبية المشتقة التي يسببها BMP2 خالية من المصلحالة. ريبرود سسي 18: 252–260

Laflamme MA، Murry CE (2005) تجديد القلب. ناتالتكنولوجيا الحيوية 23: 845–856 Luiking YC ، Engelen MP ، Deutz NE (2010) تنظيم النيتريكإنتاج أكسيد في الصحة والمرض. كلين العملة المفتوحةنوتر متعب كير 13:97–104

موريتز سي ، شوانكي ك ، ريبيل إم ، نيف إس ، كاتسيرنتاكي ك ،ماير إل ، نغيمو إف ، مينكي إس ، هاوستين إم ، هيشيلر ج ،Hasenfuss G ، Martin U (2008) جيل وظيفيالخلايا العضلية القلبية في الفئران من الجذع المحفز متعدد القدراتالخلايا. التداول 118: 507–517

مومري ج ، وارد فان أوستوارد د ، ودوفيندانز ف ، وسبيكر آر ،فان دن برينك S ، هاسينك آر ، فان دير هايدن إم ، أوبتوف تي ،Pera M ، de la Riviere AB ، Passier R ، Tertoolen L (2003)تمايز الخلايا الجذعية الجنينية البشرية إلى خلايا عضلة القلب: دور coculture مع الأديم الباطن الحشويالخلايا. التداول 107: 2733–2740

أوه SK ، Kim HS ، Ahn HJ ، Seol HW ، Kim YY ، Park YB ، Yoon CJ ،Kim DW، Kim SH، Moon SY (2005a) الاشتقاق والتوصيفلخطوط الخلايا الجذعية الجنينية البشرية الجديدة: SNUhES1 ،SNUhES2 و SNUhES3. الخلايا الجذعية 23: 211–219 Oh SK، Kim HS، Park YB، Seol HW، Kim YY، Cho MS، Ku SY،Choi YM، Kim DW، Moon SY (2005b) طرق التوسعمن الخلايا الجذعية الجنينية البشرية. الخلايا الجذعية 23: 605–609 بيرا إم إف ، روبينوف بي ، ترونسون أ (2000) جنيني بشريالخلايا الجذعية. J Cell Sci 113: 5–10