Антивіковий вплив вітаміну С на плюрипотентні кардіоміоцити людини, отримані з стовбурових клітин Ⅱ

Обговорення

Біомедичні дослідження шукають пояснення явищметаболізму людини та його механізмів. Цедослідження потребує людських клітин з організму'різнісистеми органів; однак, з клінічних та етичних причин,живих тканин із самого організму людини бути практично неможливопридбаний для виконання базових біомедичних дослідженьмодель. hESCs, отримані з внутрішньої клітинної маси anембріон (Thomson et al.1998) і hiPSC, отримані зпацієнт's фібробласти (Takahashi et al.2007) може служитияк відповідні альтернативи для досліджень на людях завдяки їхпоходження та потенціал розвитку (Pera et al.2000; Reubinoff та ін.2000). Похідні стовбурових клітин людинитакі як серцеві клітини є унікальними та відтворюванимиклітинна модель для використання в біології розвитку людини,біомедичні та фармацевтичні дослідження.

Клацніть тут, щоб дізнатися проти старіння Cistanche проти вітаміну

Старіння - це загальне явище, яке впливає на соматикуклітин і призводить до зниження функції клітин і організму,в особівкорочення теломер, накопиченнямутацій, ірозвиток мітохондрійдисфункція(Голдштейн1990; Фінкель і Холбрук2000). Явище старіння є масштабним у часі;тому дослідження старіння клітин людського тілаважко проводити.Старіння кардіоміоцитівєвикликані віком, утворення активних окисних форм, іпошкодження мітохондрій(Терман та ін.2004; Термані Брунк2005). Ці ефекти відтворюються вкультури кардіоміоцитів vitro.

Тут ми продемонстрували феномен старінняКМ, отримані з hPSC. КМ, отримані з PSC людини, спонсуютьсятимчасово витримані в умовах культури in vitro. День 24клітини показали більш специфічну для віку пігментаціюніж клітини на 12 і 18 день. Ці морфологічнізміни корелюють зі зниженням експресіїгени, пов'язані з клітинним циклом, повільніші темпи биття та низькийпотенціали мітохондріальної мембрани. Виразгенів цикліну зменшується залежно від часу.Ця знижена регуляція генів цикліну в нашому дослідженні булаподібні до відомих загальних змін у старінніна молекулярному рівні (Sheydina et al.2011). Наша знахідкаповільніше биття в старих клітинах узгоджується з нашимпопередній звіт (Kim et al.2011). Ми вимірювали мітохондріїфункціональність за допомогою барвника JC-1 на 24 день івиявили, що збереглося лише 30 відсотків диференційованих клітинфункція мітохондрій. Крім того, виразгени, що кодують теломери, були знижені.

Цікавим є те, що менш помітна функціястаріння та вітаміну С'спостерігалися зворотні ефектиу CM, отриманому з hiPSC. ІПСК людини дорослісоматичні клітини, які були перепрограмовані на плюрипотентністан (Ю та ін.2007) через доставкуекзогенні фактори плюрипотентності (Takahashi et al.2007). Через характер свого походження, iPSCsвважаються такими, що мають інший епігенетичний станвід ESC (Chin et al.2009), а також продемонструватизнижена ефективність диференціації на певну лініювіку (Mauritz та ін.2008). Екзогенне перепрограмуваннячинники, обрані для введення в соматичні клітини, можутьпояснити цей висновок. Перепрограмовані hiPSC маютьпоказано неповне перепрограмування або раннє старінняпід час диференціювання in vitro порівняно з hESC(Ханна та ін.2010). Таким чином, CM, отримані з hESC, здаєтьсябути більш придатним для вивчення старіння або пов’язаного з нимдослідження.

Вітамін С відіграє багато ролей у боротьбі зі старінням і маєпоказаносерцево-судинні захисні ефекти(Чжоу та ін.2006; Luiking та ін.2010). Ми використовували різні концентраціївітаміну С, щоб продемонструвати ці антистаріннявплив на CM, отримані з hESC. Лікування вітаміном Свплинув на частоту биття CM, отриманих з hESCі пом'якшили тенденцію, яку мають CM, отримані з hESCбити повільніше з віком. Крім того, лікуванняз вітаміном С вплинув на вираз, пов'язаний зі старіннямгенів і мітохондріальної функції в hESC-похіднихКМ. По-перше, зміни hTERT, hTR іTRF2 спостерігалися. Людський TR (hTR) і hTERTкодують РНК і білок, пов'язані з теломеразою людини,відповідно. Їх роль у старінні добре відома(Хіяма та ін.1995), оскільки обидва гени пов’язанітеломери і теломераза (Huffman et al.2000; Блекберн2001). У нашому дослідженні лікування вітамінC у різних стадіях CM підвищив експресіюhTERT. Експресія TR людини також зросла на пізній стадіїКМ, отримані з hESC. Ці результати демонструютьщо вітамін С безпосередньо впливає на активність теломеразиу hESC-похідних CM. Крім того, вітамін С можепосилення транскрипції пов'язаних з теломеразою генів,і цей ефект проти старіння може залежати від стадіїстарі КМ, отримані з ЧЕСК. Експресія TRF2 різкозбільшується на пізній стадії hESC-похіднихCM, оброблені вітаміном C, і ці результати показуютьщо TRF2 відіграє певну роль у генетичній регуляціїстарі КМ, отримані з ЧЕСК. Активність TRF2 пов'язана зстаріння в соматичних клітинах, що додатково свідчить пропроти старіннявплив вітаміну С.

Ми також спостерігали вплив вітаміну С на мітохондріїмембранний потенціал. Антивіковий ефектвітамін С корелює з відновленням частоти биття вКМ, отримані з hESC. У сукупності ці результати показуютьщо добре відома кардіопротекторна роль вітаміну Стакож стосується CM, отриманих з hESC in vitro. Середперевірені умови, лікування вітаміном С на 100μМ для48 год був найбільш ефективним, і ця концентрація близька дорекомендована дієтична норма вітаміну С. Цірезультати рішуче підтверджують валідацію hESC-похіднихКМ як життєздатне джерело клітин, яке може служити унікальниммодель старіння клітин серця людини.

На закінчення ми показали, що hESC походитьCM підходять для використання як альтернативна модель длястаріння клітин серця людини. Ця модель може бутипоширюється на інші галузі біомедичних досліджень якальтернатива первинним клітинам серця людини та різноманітніТаким чином, можна досліджувати потенційні чинники антистарінняКМ, отримані з hESC, у майбутньому.

ПодякиЦя робота була підтримана грантомКорейський проект досліджень і розробок у галузі охорони здоров’я, Міністерство охорони здоров’я таWelfare, Республіка Корея (A111539) та фундаментальною наукоюДослідницька програма через Національний дослідницький фонд імКореї (NRF) за фінансової підтримки Міністерства освіти, науки таТехнологія (2012-0004131). Автори цінують щирітехнічна допомога Myung Soo Cho, Sun Mi Baek, Jun BeomКу і Йон Джин Кім.

Список літератури

Blackburn EH (2001) Перемикання та передача сигналів на теломерах.Стільниковий 106:661–673 

Чин М.Х., Мейсон М.Дж., Се В., Волінія С., Сінгер М., Петерсон С.,Амбарцумян Г., Айміуву О., Ріхтер Л., Чжан Дж.Хворостов І, Отт В, Грунштейн М, Лавон Н, БенвеністіN, Croce CM, Clark AT, Baxter T, Pyle AD, Teitell MA,Pellegrini M, Plath K, Lowry WE (2009) Індукований плюрипотентрозрізняють стовбурові клітини та ембріональні стовбурові клітиниза ознаками експресії генів. Стовбурові клітини 5:111–123

Finkel T, Holbrook NJ (2000) Оксиданти, окислювальний стрес ібіологія старіння. Природа 408:239–247 Goldstein S (1990) Реплікативне старіння: фібробласт людинидосягає повноліття. Наука 249:1129–1133

Hanna JH, Saha K, Jaenisch R (2010) Плюрипотентність і клітинний зв’язокперепрограмування: факти, гіпотези, невирішені питання. Стільниковий143:508–525 Хіяма Е, Йокояма Т, Тацумото Н, Хіяма К, Імамура Й,Murakami Y, Kodama T, Piatyszek MA, Shay JW,Matsuura Y (1995) Активність теломерази при раку шлунка.Cancer Res 55:3258–3262 

Хаффман К.Е., Лівен С.Д., Тесмер В.М., Шей Дж.В., Райт WE(2000) Скорочення теломер пропорційне розміруG-багатий теломер 3′-звис. J Biol Chem 275:19719–19722 

Кехат І, Кенягін-Карсенті Д, Снір М, Сегев Х, Аміт М,Гепштейн А, Лівне Е, Біна О, Іцковіц-Елдор Дж, ГепштейнL (2001) Ембріональні стовбурові клітини людини можуть диференціюватися вміоцитів зі структурно-функціональними властивостями кардіоміоцити. J Clin Invest 108:407–414

Kim YY, Ku SY, Jang J, Oh SK, Kim HS, Kim SH, Choi YM,Moon SY (2008) Використання тривалого культивування ембріоїдутіла можуть посилювати диференціацію кардіоміоцитівBMP2. Yonsei Med J 49:819–827 

Kim YY, Ku SY, Liu HC, Cho HJ, Oh SK, Moon SY, Choi YM(2011) Кріоконсервація людських ембріональних стовбурових клітинпохідні кардіоміоцитів, індуковані BMP2 у безсироватковій форміхвороба. Reprod Sci 18:252–260

Laflamme MA, Murry CE (2005) Відновлення серця. НацБіотехнологія 23:845–856 Luiking YC, Engelen MP, Deutz NE (2010) Регулювання азотуутворення оксидів у здоров'ї та хворобах. Curr Opin ClinNutr Metab Care 13:97–104

Mauritz C, Schwanke K, Reppel M, Neef S, Katsirntaki K,Майєр Л., Нгуемо Ф., Менке С., Гауштайн М., Хешелер Дж.Hasenfuss G, Martin U (2008) Генерація функціоналумишачі серцеві міоцити з індукованого плюрипотентного стовбураклітини. Тираж 118:507–517

Муммері С, Ворд-ван Ооствард Д, Дувенданс П, Спайкер Р,ван ден Брінк С, Хасінк Р, ван дер Гейден М, Оптхоф Т,Пера М, де ла Рів'єр А.Б., Пассьє Р., Тертулен Л. (2003)Диференціація ембріональних стовбурових клітин людини в кардіоміоцити: роль кокультури з вісцеральною ентодермоподібноюклітини. Тираж 107:2733–2740

О С.К., Кім Х.С., Ан Х.Дж., Сеол Х.В., Кім Ю.Й., Парк Ю.Б., Юн Ч.Дж.,Kim DW, Kim SH, Moon SY (2005a) Виведення та характеристиканових ліній ембріональних стовбурових клітин людини: SNUhES1,СНУхЕС2 і СНУхЕС3. Стовбурові клітини 23:211–219 О С.К., Кім Х.С., Парк Ю.Б., Сеол Х.В., Кім Ю.Й., Чо М.С., Ку С.Й.,Choi YM, Kim DW, Moon SY (2005b) Методи розширенняембріональних стовбурових клітин людини. Стовбурові клітини 23:605–609 Пера MF, Reubinoff BE, Trounson A (2000) Ембріон людинистовбурові клітини. J Cell Sci 113:5–10