بهبود تمايز قلبي سلول‌‌هاي بنيادي بافت چربي انساني با استفاده از تركيب bFGF و BMP4

Improved cardiac differentiation of human adipose tissue-derived stem cells using a combination of bFGF and BMP4

سابقه و هدف: سلول‌‌هاي بنيادي بافت چربي منبع سلولي اميدبخشي براي كاربرد در مهندسي بافت قلب و ترميم قلب آسيب ديده هستند. با اين حال، پيش از استفاده درماني از اين سلول‌ها شناخت بهتر فاكتورهاي موثر بر تمايز آنها به كارديوميوسيت لازم است. تحقيق حاضر به منظور مطالعه تاثير bFGF و BMP4 بر تمايز قلبي سلول‌هاي بنيادي بافت چربي انساني طراحي شد. مواد و روش ها: در اين مطالعه تجربي، سلول‌هاي بنيادي از بافت چربي زير جلدي ناحيه شكمي انسان جداسازي و كشت داده شد. به منظور تمايز كارديوميوسيتي، سلول‌ها به مدت چهار روز در محيط داراي 10 درصد FBS يا 5/0 درصد B27 قرار گرفتند و با غلظت 10 نانوگرم بر ‌‌‌ميلي‌ليتر bFGF و يكي از غلظت‌‌هاي 20، 50 يا 100 نانوگرم بر ‌‌‌ميلي‌ليتر BMP4 تيمار شدند. سپس تمايز سلول‌ها تا انتهاي هفته سوم در محيط داراي 10 درصد FBS ادامه يافت. در انتهاي تمايز، بيان ژن‌ها و پروتئين‌هاي قلبي با روش‌‌هاي RT-PCR، qPCR و ايمونوسيتوشيمي بررسي شد. يافته‌ها: سلول‌‌هاي بنيادي تمايز يافته ژن‌‌هاي اختصاصي قلب را بيان كردند. طبق نتايج qPCR، سلول هايي كه در محيط داراي FBS با bFGF و 20 نانوگرم بر ‌‌‌ميلي‌ليتر BMP4 القا شدند، بيشترين بيان ژن‌‌هاي ANF و MLC2A را نشان دادند. از طرفي، تيمار سلول‌ها با فاكتورهاي تمايزي BMP-4 و bFGF در محيط داراي FBS نسبت به محيط داراي B27 تمايز كارديوميوسيت‌ها را بهتر القا كرد. سلول هايي كه در محيط داراي FBS با bFGF و 20 نانوگرم بر ‌‌‌ميلي‌ليتر BMP4 القا شدند، پروتئين‌‌هاي قلبي تروپونين I و آلفا-اكتينين را بيان كردند. نتيجه‌گيري: به نظر مي رسد كه تركيب bFGF و BMP4 تمايز سلول‌هاي بنيادي بافت چربي به كارديوميوسيت را بهبود مي‌بخشد. از طرفي، تيمار با با اين فاكتورهاي تمايزي در محيط داراي FBS نسبت به محيط داراي B27 تمايز كارديوميوسيتي بهتري را به دنبال داشت كه يكي از دلايل احتمالي آن وجود انسولين در B27 است.

Background and Aim: Adipose-derived stem cells (ADSCs) represent a promising source of cells for cardiac tissue engineering and repair of the injured heart. However, better understanding of the factors affecting the cardiac differentiation of ADSCs is required before clinical application of these cells. Current study was designed to investigate the role of bFGF and BMP4 in cardiac differentiation of human ADSCs. Materials and Methods: ADSCs were isolated from human abdominal subcutaneous adipose tissue and cultured. For cardiac differentiation, ADSCs were treated with 10 ng/ml bFGF and 20, 50 or 100 ng/ml BMP4 in a medium containing 10% FBS or 0.5% B27 for four days. Then the induction factors were completely omitted, and the cells were maintained in 10% FBS-containing medium for up to three weeks. At the end of differentiation period, the expression of some cardiac markers was assessed by RT-PCR, qPCR and immunocytochemistry. Results: The differentiated ADSCs expressed cardiac-specific genes. Based on qPCR analysis, the maximum expression level of ANF and MLC2A mRNAs was detected in the cells treated with 10 ng/ml bFGF and 20 ng/ml BMP4 in the FBS-containing medium. Moreover, FBS supplementation of induction medium was more effective than the B27-containing medium for cardiac differentiation of ADSCs by bFGF and BMP4. The cells treated with 10 ng/ml bFGF and 20 ng/ml BMP4 in FBS-containing medium expressed cardiac troponin I and α-actinin proteins. Conclusion: It seems that a combination of bFGF and BMP4 improves cardiac differentiation of ADSCs. Moreover, bFGF and BMP4 are more effective for cardiac differentiation when the induction medium is supplemented with FBS than B27. This may be due to the presence of insulin in B27 supplement.