Kesan Anti-penuaan Vitamin C Pada Kardiomiosit Terhasilkan Sel Stem Pluripotent Manusia Ⅱ

Perbincangan

Penyelidikan bioperubatan mencari penjelasan untuk fenomenametabolisme manusia dan mekanismenya. inipenyelidikan memerlukan sel manusia daripada badan's pelbagaisistem organ; namun, atas sebab klinikal dan etika,tisu hidup dari badan manusia itu sendiri tidak boleh secara praktikaldiperoleh untuk berfungsi sebagai penyelidikan bioperubatan asasmodel. hESC yang diperoleh daripada jisim sel dalam bagi anembrio (Thomson et al.1998) dan hiPSC yang diperolehi daripadaseorang pesakit'fibroblas (Takahashi et al.2007) boleh berkhidmatsebagai alternatif yang sesuai untuk kajian manusia kerana merekaasal usul dan potensi perkembangan (Pera et al.2000; Reubinoff et al.2000). Derivatif sel stem manusiaseperti sel jantung adalah unik dan boleh dihasilkan semulamodel selular untuk digunakan dalam biologi perkembangan manusia,penyelidikan bioperubatan, dan kajian farmaseutikal.

Klik Di Sini Untuk Mengetahui Anti-Penuaan Cistanche Vs Vitamin

Penuaan adalah fenomena umum yang mempengaruhi somatiksel dan membawa kepada penurunan fungsi sel dan badan,diwakili olehpemendekan telomer, pengumpulandaripada mutasi, dan jugaperkembangan mitokondriadisfungsi(Goldstein1990; Finkel dan Holbrook2000). Fenomena penuaan adalah meluas secara sementara;oleh itu, kajian tentang penuaan sel badan manusiaadalah sukar untuk dijalankan.Penuaan kardiomiositialahdisebabkan oleh umur, pembentukan spesies oksidatif reaktif, dankerosakan mitokondria(Terman et al.2004; Termandan Brunk2005). Kesan ini boleh dihasilkan semula dalamkultur vitro kardiomiosit.

Di sini, kami menunjukkan fenomena penuaan dalamCM terbitan hPSC. CM yang berasal dari PSC manusia adalah sponkeadaan kultur in vitro yang sangat tua. Hari ke 24sel menunjukkan pigmen yang lebih spesifik umur munculance daripada sel pada hari 12 dan 18. Morfologi iniperubahan berkorelasi dengan penurunan ekspresigen berkaitan kitaran sel, kadar denyutan yang lebih perlahan dan rendaher potensi membran mitokondria. Ekspresigen cyclin menurun mengikut cara yang bergantung pada masa.Pengurangan gen cyclin dalam kajian kami adalahserupa dengan perubahan umum yang diketahui dalam penuaan ditahap molekul (Sheydina et al.2011). Penemuan kamidenyutan yang lebih perlahan dalam sel-sel tua adalah konsisten dengan kamilaporan sebelumnya (Kim et al.2011). Kami mengukur mitokondriakefungsian menggunakan pewarna JC-1 pada hari ke-24 danmendapati bahawa hanya 30 peratus sel terbeza dipeliharafungsi mitokondria. Selain itu, ungkapan daripadagen pengekodan telomere telah dikurangkan.

Penemuan yang menarik ialah ciri yang kurang menonjolpenuaan dan vitamin C's kesan songsang telah diperhatikandalam CM terbitan hiPSC. iPSC manusia adalah dewasasel somatik yang telah diprogramkan semula kepada pluripotennegeri (Yu et al.2007) melalui penghantaranfaktor pluripotensi eksogen (Takahashi et al.2007). Disebabkan oleh sifat terbitannya, iPSCdianggap mempunyai keadaan epigenetik yang berbezadaripada ESC (Chin et al.2009) dan juga menunjukkanmengurangkan kecekapan pembezaan ke dalam talian tertentuumur (Mauritz et al.2008). Program semula eksogenfaktor ming yang dipilih untuk dimasukkan ke dalam sel somatik bolehmengambil kira penemuan ini. HiPSC yang diprogramkan semula mempunyaimenunjukkan pengaturcaraan semula yang tidak lengkap atau penuaan awalsemasa pembezaan in vitro jika dibandingkan dengan hESC(Hanna et al.2010). Oleh itu, CM yang diperolehi hESC nampaknyalebih sesuai untuk kajian penuaan atau berkaitanpenyelidikan.

Vitamin C mempunyai banyak peranan dalam anti-penuaan dan mempunyaiditunjukkankesan perlindungan kardiovaskular(Zhou et al.2006; Luiking et al.2010). Kami menggunakan pelbagai kepekatanvitamin C untuk menunjukkan anti-penuaan inikesan pada CM yang diperolehi oleh hESC. Rawatan vitamin Cmempengaruhi kekerapan pukulan CM yang diperolehi oleh hESCdan mengurangkan kecenderungan CM yang diperolehi oleh hESCdaripada berdegup lebih perlahan dengan usia. Tambahan pula, rawatandengan vitamin C menjejaskan ekspresi berkaitan penuaangen dan fungsi mitokondria dalam hESC yang diperolehiCM. Pertama, perubahan dalam hTERT, hTR danTRF2 diperhatikan. TR manusia (hTR) dan hTERTmengekod RNA dan protein berkaitan telomerase manusia,masing-masing. Peranan mereka dalam penuaan diketahui umum(Hiyama et al.1995) kerana kedua-dua gen berkaitan dengantelomer dan telomerase (Huffman et al.2000; Blackburn2001). Dalam kajian kami, rawatan dengan vitaminC dalam CM berperingkat berbeza meningkatkan ungkapanhTERT. Ekspresi TR manusia juga meningkat pada peringkat akhirCM terbitan hESC. Keputusan ini menunjukkanbahawa vitamin C mempunyai kesan langsung pada aktiviti telomerasedalam CM terbitan hESC. Tambahan pula, vitamin C bolehmeningkatkan transkripsi gen berkaitan telomerase,dan kesan anti-penuaan ini mungkin bergantung pada peringkatCM terbitan hESC berumur. Ungkapan TRF2 secara dramatikmeningkat pada peringkat akhir yang diperolehi hESCCM dirawat dengan vitamin C, dan keputusan ini menunjukkanbahawa TRF2 memainkan peranan dalam peraturan genetikCM terbitan hESC berumur. Aktiviti TRF2 dipautkan kepadapenuaan dalam sel somatik, yang seterusnya mencadangkananti penuaankesan yang dihasilkan oleh vitamin C.

Kami juga memerhatikan kesan vitamin C pada mitokondriapotensi membran. Kesan anti-penuaan daripadavitamin C berkorelasi dengan pemulihan kadar denyutan dalamCM terbitan hESC. Diambil bersama, keputusan ini menunjukkanbahawa peranan kardioprotektif vitamin C yang terkenaljuga terpakai kepada CM terbitan hESC secara in vitro. Antaranyakeadaan yang diuji, rawatan vitamin C pada 100μM untuk48 jam adalah paling berkesan dan kepekatan ini hampir kepadaelaun diet vitamin C yang disyorkan. Inikeputusan sangat menyokong pengesahan yang diperolehi hESCCM sebagai sumber sel berdaya maju yang boleh berfungsi sebagai unikmodel penuaan sel jantung manusia.

Sebagai kesimpulan, kami telah menunjukkan bahawa hESC yang diperolehiCM sesuai digunakan sebagai model alternatif untukpenuaan dalam sel jantung manusia. Model ini bolehdiperluaskan kepada bidang penyelidikan bioperubatan yang lain sebagai satualternatif kepada sel jantung manusia primer, dan pelbagaifaktor anti-penuaan calon boleh dikaji denganCM yang diperolehi oleh hESC pada masa hadapan.

Ucapan terima kasihKerja ini disokong oleh geran daripadaProjek R&D Teknologi Kesihatan Korea, Kementerian Kesihatan danKebajikan, Republik Korea (A111539) dan oleh Sains AsasProgram Penyelidikan melalui Yayasan Penyelidikan KebangsaanKorea (NRF) yang dibiayai oleh Kementerian Pendidikan, Sains danTeknologi (2012-0004131). Penulis menghargai yang ikhlasbantuan teknikal oleh Myung Soo Cho, Sun Mi Baek, Jun BeomKu, dan Yong Jin Kim.

Rujukan

Blackburn EH (2001) Bertukar dan memberi isyarat pada telomer.Sel 106:661–673 

Chin MH, Mason MJ, Xie W, Volinia S, Penyanyi M, Peterson C,Ambarsumyan G, Aimiuwu O, Richter L, Zhang J,Khvorostov I, Ott V, Grunstein M, Lavon N, BenvenistyN, Croce CM, Clark AT, Baxter T, Pyle AD, Teitell MA,Pellegrini M, Plath K, Lowry WE (2009) Kuasa majmuk teraruhsel stem dan sel stem embrio dibezakanoleh tandatangan ekspresi gen. Sel Stem Sel 5:111–123

Finkel T, Holbrook NJ (2000) Oksida, tegasan oksidatif danbiologi penuaan. Alam 408:239–247 Goldstein S (1990) Penuaan replikatif: fibroblas manusiadatang umur. Sains 249:1129–1133

Hanna JH, Saha K, Jaenisch R (2010) Pluripotensi dan selularpengaturcaraan semula: fakta, hipotesis, isu yang tidak dapat diselesaikan. sel143:508–525 Hiyama E, Yokoyama T, Tatsumoto N, Hiyama K, Imamura Y,Murakami Y, Kodama T, Piatyszek MA, Shay JW,Matsuura Y (1995) Aktiviti telomerase dalam kanser gastrik.Kanser Res 55:3258–3262 

Huffman KE, Levene SD, Tesmer VM, Shay JW, Wright WE(2000) Pemendekan telomere adalah berkadar dengan saiztelomerik yang kaya dengan G 3′-tergantung. J Biol Chem 275:19719–19722 

Kehat I, Kenyagin-Karsenti D, Snir M, Segev H, Amit M,Gepstein A, Livne E, Binah O, Itskovitz-Eldor J, GepsteinL (2001) Sel stem embrio manusia boleh membezakan kepadamiosit dengan sifat struktur dan fungsian kardiomiosit. J Clin Invest 108:407–414

Kim YY, Ku SY, Jang J, Oh SK, Kim HS, Kim SH, Choi YM,Moon SY (2008) Penggunaan embrioid kultur jangka panjangbadan boleh meningkatkan pembezaan kardiomiosit denganBMP2. Yonsei Med J 49:819–827 

Kim YY, Ku SY, Liu HC, Cho HJ, Oh SK, Moon SY, Choi YM(2011) Cryopreservation sel stem embrio manusiakardiomiosit terbitan yang diinduksi oleh BMP2 dalam bebas serumsyarat. Ulang Sci 18:252–260

Laflamme MA, Murry CE (2005) Menjana semula jantung. NatBioteknol 23:845–856 Luiking YC, Engelen MP, Deutz NE (2010) Peraturan nitrikpengeluaran oksida dalam kesihatan dan penyakit. Curr Opin ClinPenjagaan Nutr Metab 13:97–104

Mauritz C, Schwanke K, Reppel M, Neef S, Katsirntaki K,Maier L, Nguemo F, Menke S, Haustein M, Hescheler J,Hasenfuss G, Martin U (2008) Penjanaan berfungsimiosit jantung murine daripada batang pluripoten teraruhsel. Edaran 118:507–517

Mummery C, Ward-van Oostwaard D, Doevendans P, Spijker R,van den Brink S, Hassink R, van der Heyden M, Opthof T,Pera M, de la Riviere AB, Passier R, Tertoolen L (2003)Pembezaan sel stem embrio manusia kepada kardiomiosit: peranan kokultur dengan endoderm viseralsel. Edaran 107:2733–2740

Oh SK, Kim HS, Ahn HJ, Seol HW, Kim YY, Park YB, Yoon CJ,Kim DW, Kim SH, Moon SY (2005a) Terbitan dan perwatakangarisan sel stem embrio manusia baharu: SNUhES1,SNUhES2 dan SNUhES3. Sel Stem 23:211–219 Oh SK, Kim HS, Park YB, Seol HW, Kim YY, Cho MS, Ku SY,Choi YM, Kim DW, Moon SY (2005b) Kaedah untuk pengembangansel stem embrio manusia. Sel Stem 23:605–609 Pera MF, Reubinoff BE, Trounson A (2000) Embrio manusiasel stem. J Sel Sci 113:5–10