Áhrif C-vítamíns gegn öldrun á fjölhæfar stofnfrumur unnar hjartavöðvafrumur Ⅱ

Umræða

Lífeðlisfræðilegar rannsóknir leita skýringa á fyrirbærunumum efnaskipti manna og gangverk þeirra. Þettarannsóknir þurfa mannsfrumur úr líkamanum's ýmsirlíffærakerfi; þó af klínískum og siðferðilegum ástæðum,lifandi vefur úr mannslíkamanum sjálfum getur ekki verið í raunfengin til að þjóna sem grunnrannsókn í lífeðlisfræðifyrirmynd. hESCs fengnar úr innri frumumassa anfósturvísir (Thomson o.fl.1998) og hiPSCs unnin úrsjúklingur's vefjafrumur (Takahashi o.fl.2007) getur þjónaðsem hentugur valkostur fyrir rannsóknir á mönnum vegna þeirrauppruna og þroskamöguleika (Pera o.fl.2000; Reubinoff o.fl.2000). Stofnfrumuafleiður mannaeins og hjartafrumur eru einstök og fjölfaldanlegfrumulíkan til notkunar í þroskalíffræði mannsins,lífeðlisfræðilegar rannsóknir og lyfjafræðirannsóknir.

Smelltu hér til að vita Cistanche gegn öldrun vs vítamín

Öldrun er almennt fyrirbæri sem hefur áhrif á líkamsræktfrumur og leiðir til skertrar frumu- og líkamsstarfsemi,táknuð afstytting telómera, uppsöfnuninniaf stökkbreytingum, ogþróun hvatberavanstarfsemi(Goldstein1990; Finkel og Holbrook2000). Öldrunarfyrirbærið er tímabundið umfangsmikið;því rannsóknir á öldrun mannslíkamans frumnaer erfitt í framkvæmd.Öldrun hjartavöðvafrumnaeraf völdum aldurs, myndun hvarfgjarnra oxunartegunda, ogskemmdir á hvatberum(Terman o.fl.2004; Termanog Brunk2005). Þessi áhrif má endurtaka ívitro ræktun hjartavöðvafrumna.

Hér sýndum við öldrun fyrirbæri íhPSC-afleidd CMs. PSC-afleidd CM úr mönnum eru sponsræktunaraðstæður í glasi með öldrun. Dagur 24frumur sýndu aldurssértækari litarefni birtastance en frumur á dögum 12 og 18. Þessar formfræðilegubreytingar í tengslum við minni tjáningu áfrumuhringstengd gen, hægari slaghraði og lágter hvatbera himnu möguleikar. Tjáninginsýklíngena minnkaði á tímaháðan hátt.Þessi niðurstýring á cyclin genum í rannsókn okkar varsvipað og þekktar almennar breytingar á öldrun ásameindastig (Sheydina o.fl.2011). Uppgötvun okkarhægari slá í öldruðum frumum var í samræmi við okkarfyrri skýrsla (Kim o.fl.2011). Við mældum hvatberavirkni með því að nota JC-1 litarefni á 24. degi ogkomist að því að aðeins 30 prósent af sérhæfðum frumum varðveittstarfsemi hvatbera. Að auki, tjáning ágenum sem kóðar fyrir telómera var niðurstýrt.

Athyglisverð niðurstaða er að minna áberandi eiginleikiöldrunar og C-vítamíns's öfug áhrif komu framí hiPSC-afleiddum CM. Mannlegir iPSCs eru fullorðnirlíkamsfrumur sem hafa verið endurforritaðar í fjölhæfarríki (Yu o.fl.2007) með afhendingu áutanaðkomandi fjölvirkniþættir (Takahashi o.fl.2007). Vegna eðlis afleiðslu þeirra, iPSCseru taldir búa yfir öðru epigenetic ástandifrá ESC (Chin o.fl.2009) og einnig sýna fram áminnkað skilvirkni í ákveðna línualdir (Mauritz o.fl.2008). Hin utanaðkomandi endurforritunming þættir sem valdir eru til innsetningar í líkamsfrumur getagera grein fyrir þessari niðurstöðu. Endurforritaðir hiPSCs hafasýnd ófullkomin endurforritun eða snemma öldrunvið in vitro aðgreiningu samanborið við hESCs(Hanna o.fl.2010). Þannig virðast hESC-afleiddir CMshenta betur til öldrunarnáms eða skyldrarannsóknir.

C-vítamín hefur mörg hlutverk gegn öldrun og hefurSýnthjarta- og æðaverndaráhrif(Zhou o.fl.2006; Luiking o.fl.2010). Við notuðum ýmsa styrkiaf C-vítamíni til að sýna fram á þessa öldrunáhrif á hESC-afleidd CMs. C-vítamín meðferðhafði áhrif á slagtíðni hESC-afleiddra CMsog dró úr tilhneigingu sem hESC-afleidd CMs hafaað slá hægar með aldrinum. Ennfremur meðferðmeð C-vítamíni hafði áhrif á tjáningu öldrunartengdrargen og starfsemi hvatbera í hESC-afleiddumCMs. Í fyrsta lagi breytingar á hTERT, hTR ogTRF2 sást. Human TR (hTR) og hTERTumrita telomerasa-tengt RNA og prótein úr mönnum,í sömu röð. Hlutverk þeirra í öldrun er vel þekkt(Hiyama o.fl.1995) eins og bæði genin tengjasttelómerar og telómerasa (Huffman o.fl.2000; Svartur Bruni2001). Í rannsókn okkar, meðferð með vítamíniC í mismunandi stigum CM jók tjáningu áhTERT. TR-tjáning manna jókst einnig á seint stigihESC-afleidd CMs. Þessar niðurstöður sýnaað C-vítamín hafi bein áhrif á telómerasavirknií hESC-afleiddum CMs. Ennfremur getur C-vítamínauka umritun telómerasatengdra gena,og þessi áhrif gegn öldrun geta verið stigsháð íaldraðir hESC-afleiddir CMs. Tjáning TRF2 verulegaaukist á seint stigi hESC-afleiddrarCMs meðhöndluð með C-vítamíni, og þessar niðurstöður sýnaað TRF2 gegnir hlutverki í erfðastjórnun áaldraðir hESC-afleiddir CMs. TRF2 virkni er tengd viðöldrun í líkamsfrumum, sem bendir enn frekar ágegn öldrunáhrif sem myndast af C-vítamíni.

Við sáum einnig áhrif C-vítamíns á hvatberahimnugetu. Öldrunaráhrifin afC-vítamín tengist endurheimt sláhraða íhESC-afleidd CMs. Samanlagt sýna þessar niðurstöðurað hið vel þekkta hjartaverndarhlutverk C-vítamínsá einnig við um hESC-afleidd CM in vitro. Meðal þeirraprófaðar aðstæður, C-vítamín meðferð við 100μM fyrir48 klst voru áhrifaríkust og þessi styrkur er nálægtráðlagður matarskammtur af C-vítamíni. ÞessarNiðurstöður styðja eindregið staðfestingu á hESC-afleiddumCM sem raunhæfur frumugjafi sem getur þjónað sem einstöklíkan af öldrun hjartafrumna manna.

Að lokum höfum við sýnt að hESC-afleittCM er hentugur til notkunar sem val líkan fyriröldrun í hjartafrumum manna. Þetta líkan getur veriðútvíkkað til annarra sviða líflæknisfræðilegra rannsókna semvalkostur við aðal hjartafrumur úr mönnum, og ýmislegtþannig er hægt að rannsaka frambjóðendur gegn öldrunhESC-afleidd CMs í framtíðinni.

ViðurkenningarÞetta starf var styrkt með styrkjum fráKóreskt heilbrigðistækni R&D verkefni, heilbrigðisráðuneytið ogVelferð, Lýðveldið Kóreu (A111539) og með grunnvísindumRannsóknaráætlun í gegnum National Research Foundation ofKórea (NRF) styrkt af mennta-, vísinda- og menntamálaráðuneytinuTækni (2012-0004131). Höfundar kunna að meta hið einlægatækniaðstoð frá Myung Soo Cho, Sun Mi Baek, Jun BeomKu og Yong Jin Kim.

Heimildir

Blackburn EH (2001) Skipting og merki við telómera.Klefi 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) Induced pluripotentaðgreina stofnfrumur og fósturstofnfrumurmeð undirskriftum genatjáningar. Frumustofnfrumur 5:111–123

Finkel T, Holbrook NJ (2000) Oxunarefni, oxunarálag oglíffræði öldrunar. Náttúra 408:239–247 Goldstein S (1990) Replikative senescence: the human fibroblastkemur til ára sinna. Vísindi 249:1129–1133

Hanna JH, Saha K, Jaenisch R (2010) Fjölvirkni og frumuendurforritun: staðreyndir, tilgátur, óleyst mál. Cell143:508–525 Hiyama E, Yokoyama T, Tatsumoto N, Hiyama K, Imamura Y,Murakami Y, Kodama T, Piatyszek MA, Shay JW,Matsuura Y (1995) Telomerasavirkni í magakrabbameini.Krabbamein Res 55:3258–3262 

Huffman KE, Levene SD, Tesmer VM, Shay JW, Wright WE(2000) Stytting telómera er í réttu hlutfalli við stærðG-ríkur telómerísk 3′-yfirhengi. 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) Stofnfrumur úr fósturvísum úr mönnum geta sérhæft sig ívöðvafrumur með uppbyggingu og starfræna eiginleika hjartalínuritvöðvafrumur. J Clin Invest 108:407–414

Kim YY, Ku SY, Jang J, Oh SK, Kim HS, Kim SH, Choi YM,Moon SY (2008) Notkun langtímaræktaðs fósturvísalíkamar geta aukið sérhæfingu hjartavöðvafrumna með því aðBMP2. Yonsei Med J 49:819–827 

Kim YY, Ku SY, Liu HC, Cho HJ, Oh SK, Moon SY, Choi YM(2011) Kryovarðveisla stofnfrumna úr fósturvísum mannaafleiddar hjartavöðvafrumur framkallaðar af BMP2 í sermilausumástandi. Reprod Sci 18:252–260

Laflamme MA, Murry CE (2005) Endurnýjun hjartans. NatLíftækni 23:845–856 Luiking YC, Engelen MP, Deutz NE (2010) Reglugerð um nituroxíðframleiðslu í heilsu og sjúkdómum. Curr Opin ClinNutr Metab Care 13:97–104

Mauritz C, Schwanke K, Reppel M, Neef S, Katsirntaki K,Maier L, Nguemo F, Menke S, Hausstein M, Hescheler J,Hasenfuss G, Martin U (2008) Generation of functionalhjartavöðvafrumur úr músum frá framkölluðum fjölhæfum stofnifrumur. Útgáfa 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)Aðgreining stofnfrumna úr fósturvísum manna yfir í hjartavöðvafrumur: Hlutverk samræktar með innyflum sem líkjast kirtlifrumur. Dreifing 107:2733–2740

Ó SK, Kim HS, Ahn HJ, Seol HW, Kim YY, Park YB, Yoon CJ,Kim DW, Kim SH, Moon SY (2005a) Afleiðing og persónusköpunaf nýjum stofnfrumulínum úr fósturvísum manna: SNUhES1,SNUhES2 og SNUhES3. Stofnfrumur 23:211–219 Ó SK, Kim HS, Park YB, Seol HW, Kim YY, Cho MS, Ku SY,Choi YM, Kim DW, Moon SY (2005b) Aðferðir við stækkunstofnfrumna úr fósturvísum manna. Stofnfrumur 23:605–609 Pera MF, Reubinoff BE, Trounson A (2000) Fósturvísir mannastofnfrumur. J Cell Sci 113:5–10