عنوان مقاله :
تاثير كرنش سيكلي تك‌محوره بر مورفولوژي سلول‌هاي بنيادي مزانشيمال حين تمايز به سلول‌هاي عضله صاف عروق
عنوان به زبان ديگر :
Effects of cyclic uniaxial strain on morphology of mesenchymal stem cells during differentiation to smooth muscle cells
پديد آورندگان :
رشيدي، ندا دانشگاه صنعتي اميركبير ( پلي تكنيك تهران) - دانشكده مهندسي پزشكي، - گروه بيومكانيك، تهران , تفضلي شادپور، محمد دانشگاه صنعتي اميركبير ( پلي تكنيك تهران) - دانشكده مهندسي پزشكي، - گروه بيومكانيك، تهران , حقيقي پور، نوشين بانك سلولي انستيتو پاستور ايران , خاني، محمد مهدي دانشگاه علوم پزشكي شهيد بهشتي - دانشكده فناوري هاي نوين پزشكي - گروه مهندسي بافت، تهران , زالي، حكيمه دانشگاه علوم پزشكي شهيد بهشتي - مركز تحقيقات پروتئوميكس،، تهران
كليدواژه :
سلول بنيادي مزانشيمال , كرنش سيكلي , تمايز , مورفولوژي , سلول عضله صاف
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: سلول‌ها و بافت‌ها در بدن دائماً در معرض اشكال مختلفي از نيروهاي مكانيكي هستند كه براي كاركرد طبيعيشان ضروري است. ديواره‌ي عروق در معرض كرنش‌هاي محيطي ناشي از پالس فشاري است. تنظيم فنوتيپ و كاركرد سلول‌هاي عضله صاف عروقي متاثر از عوامل شيميايي و محيط مكانيكي سلول‌ها است. تحريكات مناسب مكانيكي و شيميايي باعث تمايز كارامد سلول‌هاي بنيادي به سلول‌هاي هدف از جمله عضله صاف شده و پتانسيل زيادي براي به‌كارگيري در درمان سلولي و مهندسي بافت دارد. هدف از اين مطالعه بررسي اثرات كرنش سيكلي تك‌محوره كوتاه‌مدت بر مورفولوژي سلول‌هاي بنيادي مزانشيمال خرگوشي مشتق از چربي است.
مواد و روش‌ها: با بيوراكتور ساخته شده، سلول‌هاي بنيادي مزانشيمال تحت كرنش 5% در فركانس 1 هرتز به مدت 4 و 8 و 24 ساعت قرار گرفتند. بيان ژن‌هاي انقباضي عضله صاف به صورت كمي بررسي گرديد. قبل و بعد از آزمايش‌ها، تصاوير سلولي گرفته شده و تصاوير جهت ارزيابي پارامترهاي مورفولوژيكي پردازش شده‌اند.
يافته‌ها: كرنش سيكلي سبب شده تا سلول‌ها در جهتي كه بدنه‌ي سلولي كم‌ترين نيروي ممكن را حس كند، جهت‌گيري كنند. با 24 ساعت بارگذاري شاهد افزايش بيان ژن‌هاي انقباضي تا 2 برابر هستيم. اعمال كرنش سيكلي سبب تغيير در پارامترهاي مورفولوژيك نظير كاهش شاخص شكل سلول (CSI) تا 41% و افزايش شاخص كشيدگي سلول (AR) تا 45% پس از 24 ساعت تحريك مكانيكي نسبت به نمونه كنترلي گرديد.
نتيجه‌گيري: كرنش سيكلي تك‌محوره آشكارا باعث كشيده‌تر شدن سلول‌ها و نزديك‌شدن به مورفولوژي دوكي‌شكل سلول‌هاي عضله صاف عروقي مي‌شود. نتايج مي‌توانند در مهندسي بافت شرياني در دستيابي به سلول‌هاي عضله صاف با كاركرد مناسب به كار گرفته شوند
چكيده لاتين :
Introduction: Cells and tissues are mainly exposed to different mechanical stimuli, which are essential for their function. Blood vessels are subjected to circumferential straining induced by pulse pressure. The phenotype regulation and function of vascular smooth muscle cells depend on both chemical factors and their mechanical environment. Chemical and mechanical stem cell stimulations can contribute to their differentiation to functional target cells, including smooth muscle cells. This makes a great potential subject for cell therapy and tissue engineering. Here, we evaluated effects of short term uniaxial cyclic strain on morphology of rabbit adipose derived mesenchymal stem cells.
Materials and Methods: Using a custom made bioreactor, a 5% cyclic uniaxial strain with 1Hz frequency were applied on mesenchymal stem cells for 4, 8 and 24 hours. Smooth muscle specific gene expression was analyzed by Real Time PCR. Before and after experiments, cell images were taken and processed for morphological parameters evaluation.
Results: Cyclic strain caused cells to re-orient to the direction that cell body were experiencing minimal force. Two fold increases in smooth muscle gene expression was observed after 24 hour mechanical stimulation. Cyclic strain caused morphological alterations including reduction of cell shape index up to 41%, and elevation of aspect ratio up to 45% after 24 hours loading compared to control samples.
Conclusion: Cyclic strain caused significant elongation of mesenchymal stem cells close to contractile smooth muscle phenotype. This method can be applied in cardiovascular tissue engineering to provide functional smooth muscle cells.
