تاثير پارابنزوكواينون و هيدروكواينون بر بيان ژن RUNX2 و تمايز استخواني سلول‏هاي بنيادي مزانشيمي (MSC) مغز استخوان

The effects of p-benzoquinone and hydroquinone on the RUNX2 gene expression and osteoblastic differentiation of human marrow derived mesenchymal stem cells

هدف: بررسي تاثير پارابنزوكواينون و هيدروكواينون بر بيان ژن RUNX2 (ژني كليدي در مسير تمايز استيوبلاستي) و تمايز استخواني سلول‏هاي بنيادي مزانشيمي مغز استخوان مواد و روش‏ها: با كشت دادن سلول‏هاي تك هسته‏اي مغز استخوان، سلول‏هاي بنيادي مزانشيمي تهيه شدند؛ پس از تيمار اين سلول‏ها با غلظت 10 ميكرومولار هر يك از دو تركيب پارا-بنزوكواينون و هيدروكواينون، بيان ژن RUNX2 توسط روش Real-Time RT PCR در ساعت‏هاي 1، 6، 24 و 48 پس از تيمار ارزيابي شد و تمايز استيوبلاستي اين سلول‏ها نيز توسط روش‏هاي رنگ‏آميزي آليزارين قرمز و آلكالين فسفاتاز در روزهاي 7 و 14 پس از القاي تمايز با استفاده از محيط كشت القا كننده، بررسي شد. نتايج: بيان ژن RUNX2 در سلول‏هاي تيمار شده نسبت به كنترل افزايش چشمگير (تا حدود 8 برابر) نشان داد ولي تغيير چشمگيري در روند تمايز استيوبلاستي مشاهده نشد. نتيجه‏گيري: با توجه به منابع علمي، افزايش بيان ژن RUNX2 براي بروز تمايز استيوبلاستي ضروري بوده ولي به تنهايي كافي نيست؛ بنابراين افزايش مشاهده شده در بيان اين ژن در پژوهش حاضر، معرف القا يا تسريع در روند تمايز استيوبلاستي نيست. اين افزايش مي‏تواند شاخص افزايش فعاليت مسير انتقال نشانه Wnt اصلي بوده و به اين ترتيب بيانگر دخالت اين مسير انتقال نشانه در بروز لوسمي ميلوييدي حاد ناشي از مجاورت با متابوليت‏هاي بنزن باشد. از سوي ديگر؛ اين افزايش بيان مشاهده شده در سلول‏هاي بنيادي مزانيشيمي در حضور تركيبات مذكور مي‏تواند نشان دهنده افزايش بيان RUNX2 در سلول‏هاي پيش‏ساز ميلوييدي به عنوان تاثير مشابه مجاورت با بنزن و متابوليت هاي آن باشد و به اين صورت در بزوز لوسمي ميلوييدي حاد ناشي از مجاورت با بنزن نقش داشته باشد.

Objective: Evaluating the effects of p-benzoquinone and hydroquinone on the RUNX2 expression and osteoblastic differentiation of human marrow derived mesenchymal stem cells (MSCs). Materials and Methods: Bone marrow MSCs obtained by cultivating marrow mononuclear cells, were exposed to 10?M of either p-benzoquinone or hydroquinone. Following chemical treatment, RUNX2 gene expression was assessed by Real-time RT PCR 1, 6, 24 and 48 hours later and osteogenic differentiation was analyzed using alizarin red and alkaline phosphatase staining methods on days 7 and 14 after ostegenic induction. Results: RUNX2 expression was significantly elevated (up to approximately 8 times) due to chemical exposure but the applied chemicals exert no considerable effect on MSCs osteogenic differentiation. Conclusion: According to the literature, despite the necessity of RUNX2 overexpression on the induction of osteogenic differentiation, but it is not sufficient for osteogenesis to occure so increase in RUNX2 expression observed in our study is not the indicator of the induced osteogenic differentiation. Instead, this elevated expression could be the sign of increased activity of the canonical Wnt signaling pathway thereby its involvement in the development of AML due to exposure to benzene and its metabolites. Moreover, this augmented expression of RUNX2 in MSCs can indicate the RUNX2 overexpression in myeloid progenitors as an expected similar effect of exposure to benzene and its metabolites to contribute in myeloid malignancies developed due to benzene exposure.