بررسي اثر ايزوپرترنول (آگونيست بتا آدرنرژيك) بر تمايز سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي مغز استخوان انسان به استيوبلاست در شرايط آزمايشگاهي

Effects of Isoproterenol (beta-Adrenergic Agonist) on In Vitro Differentiation of Human Mesenchymal Stem Cells into Osteoblasts

زمينه و هدف: تاكنون در مطالعات مختلفي به بررسي پتانسيل استيوژنيك سلولهاي بنيادي مزانشيمي و اهميت سيگنالهاي بتا آدرنرژيك در تشكيل و بازجذب استخوان پرداخته شده است. با اين وجود اطلاعات كمي درباره نقش سيگنال هاي بتا آدرنرژيك در تمايز استيوبلاستي سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي كه از اهميت بالايي در فيزيولوژي و فارماكولوژي استخوان برخوردار است، وجود دارد. در اين تحقيق، ميزان بيان كمي ژن‌هاي RUNX2 و استيوكلسين در طول تمايز سلول هاي بنيادي مزانشيمي به استيوبلاست با استفاده از محيط تمايزي استيوبلاستي و داروي ايزوپرترنول (آگونيست بتا آدرنرژيك) مورد ارزيابي قرار گرفت. روش بررسي: در اين مطالعه تجربي، سلول هاي بنيادي مزانشيمي مغز استخوان انسان تحت تيمار با محيط تمايزي استيوبلاستي و داروي ايزوپرترنول قرار گرفتند. استخراج RNA در روزهاي 4 و 21 تمايز استيوبلاستي و از سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي تمايز نيافته صورت گرفت.بيان كمي ژن‌هاي RUNX2 و استيوكلسين با روش quantitative Real Time-PCR سنجيده شد. يافته ها: بيان ژن‌هاي RUNX2 و استيوكلسين در روزهاي4 و 21 تمايز استيوبلاستي تحت تيمار با داروي ايزوپرترنول كاهش يافت كه در روز 21 تمايز اين اختلاف از نظر آماري معني‌دار بود (05/0P < ). نتيجه گيري: داروي ايزوپرترنول به طور منفي بر تمايز سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي به استيوبلاست تاثير دارد (به خصوص بر مراحل انتهايي تمايز استيوبلاستي). اين يافته‌ها نشان مي‌دهد كه سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي انساني نيز مورد هدف تنظيم سيستم بتا آدرنرژيك قرار دارند و مي‌تواند گزينه درماني مناسبي در بيماريهاي استخواني باشد . واژگان كليدي: سلول هاي بنيادي مزانشيمي، محيط تمايز استيوبلاستي، بتا آدرنرژيك، ايزوپرترنول، RUNX2 ، استيوكلسين

Background and Objective: The importance of B-adrenergic signals in bone formation and resorption has been well investigated. However, little is known about the role of B -adrenergic signals in osteoblastic differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs), which is critically important in bone physiology and pharmacology. In this study, RUNX2 and Osteocalcin gene expression were quantified in MSCs differentiated by osteoblastic differentiation medium (ODM) and Isoproterenol (ISO). Materials and Methods: In this experimental study, human mesenchymal stem cells were treated by osteoblastic differentiation medium and ISO. RNA extraction was carried out from both osteoblastic differentiation medium at 4 and 21 days of differentiation and from undifferentiated MSCs. RUNX2 and osteocalcin gene expression were quantified by quantitative Real Time-PCR. Results: Isoproterenol decreased the expression of RUNX2 and osteocalcin genes at 4 and 21 days of osteoblastic differentiation. Statistically significant difference was found at 21 days of differentiation (P < 0.05). Conclusion: Isoproterenol negatively affects MSC osteogenesis. These findings suggest that human mesenchymal stem cell is also a target for B-adrenergic and may provide valuable treatment option in bone diseases. Keywords: Mesenchymal stem cells, Osteoblastic differentiation Medium, Beta adrenergic, Isoproterenol, RUNX2, Osteocalcin