مطالعه مقايسه‏اي مورفولوژي و بيوشيمي سلول‏هاي بنيادي مزانشيمي مغز استخوان رت قبل و بعد از تمايز استيوژنيك

Study of Morphology and Biochemistry of Rat Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells Before and After Osteogenic Differentiation

هدف: هدف اين مطالعه مقايسه خصوصيات مورفولوژيك و بيوشيميايي سلول‏هاي مزانشيم و استيوبلاست در محيط آزمايشگاهي مي‏باشد. مواد و روش‏ها: بعد از استخراج سلول‏هاي مزانشيم مغز استخوان رت و كشت آنها تا پاساژ سوم، اين سلول‏ها در محيط كشت حاوي تركيبات تمايزي شامل بتا گليسرول فسفات، دگزامتازون و آسكوربيك اسيد به مدت 21 روز كشت شد. سپس مورفولوژي سلول‏هاي مزانشيم و تمايز يافته توسط هوخست و آكريدين اورنژ بررسي گرديد. همچنين ميزان رسوب ماتريكس، ميزان كلسيم، فعاليت آنزيم آلكالين فسفاتاز در سلول‏هاي تمايزي و مزانشيم و فعاليت متابوليك سلول هاي تمايز يافته توسط روش MTT بررسي شد. نتايج: بررسي‏هاي مورفولوژيك تغييراتي از قبيل تغيير موقعيت هسته و گرد شدن سيتوپلاسم در سلول‏هاي تمايز يافته را در مقايسه با سلول‏هاي مزانشيم نشان داد. همچنين معدني شدن ماتريكس از روز دهم شروع و در روز 21 به بيشترين ميزان خود رسيد. در سلول‏هاي تمايز يافته از روز دهم ميزان كلسيم داخل سلولي به صورت معني‏داري (05/0P < ) افزايش يافت ولي فعاليت آنزيم آلكالين فسفاتاز كاهش معني‏دار (05/0P < ) نشان داد. افزايش معني‏دار (05/0P < ) فعاليت متابوليك سلول‏هاي تمايز يافته نيز در طي مراحل تمايز مشاهده شد. نتيجه‏گيري: علاوه بر تفاوت‏هاي مورفولوژيك، ميزان كلسيم، فعاليت آنزيم آلكالين فسفاتاز و فعاليت متابوليك سلول‏هاي مزانشيم و استيوبلاست، با يكديگر متقاوت هستند. لذا مي توان براي تشخيص تمايز آزمايشگاهي سلول‏هاي بنيادي مزانيشيم مغز استخوان به استيوبلاست، علاوه بر رنگ آميزي آليزارين از فاكتورهاي ذكر شده در اين پژوهش نيز استفاده كرد.

Aim: The aim of this study was to compare the morphological and biochemical character of mesenchymal stem cells and osteoblasts in vitro. Material and Methods: After extraction of rat bone marrow mesenchymal stem cells and culturing them till the 3rd passage, these cells were cultured in media containing beta-glycerol phosphate, dexamethasone and ascorbic acid for 21 days. Then morphology of the mesenchymal cells and differentiated one were investigated using Hoechst and acridine orange. In addition the level of matrix deposition, level of calcium, activity of alkaline phosphatase in mesenchymal cells and differentiated on as well as metabolic activity of osteoblasts with the help of MTT was determined. Results: Morphological study showed delocalization of nuclei and roundness of cytoplasm in differentiated cells as compared to mesenchymal stem cells. In addition mineralization of the matrix started from the 10th day and reached the maximum level at the 21st day. Also from the day 10 the level of calcium increased significantly (p < 0.05) but activity of alkaline phosphatase decreased significantly (p < 0.05) in differentiated cells. Where as during the differentiation process the metabolic activity of the cells increased significantly (p < 0.05). Conclusion: In addition to morphological differences, calcium content, alkaline phosphatase activity and metabolic activity of the mesenchymal cells and osteoblasts also differs. Therefore in addition to alizarin red staining these factors also can be used to investigate the differentiation processes in vitro. Key words: Alkaline phosphtase, Calcium, Differentiation, Mesenchymal stem cells