Zeitschrift für Stammzellforschung und -therapie

Abstrakt

Stickstoffmonoxid aktiviert die Signalübertragung durch c-Raf, MEK, p-JNK, p38 MAPK und p53 in menschlichen mesenchymalen Stromazellen und hemmt deren osteogene Differenzierung durch Blockierung der Expression von Runx2

Tino Felka, Christine Ulrich, Bernd Rolauffs, Falk Mittag, Torsten Kluba, Peter DeZwart, Gunnar Ochs, Michael Bonin, Kay Nieselt, Melanie L. Hart und Wilhelm K. Aicher

Einleitung: Mesenchymale Stromazellen (MSC) sind eine vielversprechende Therapie für die Wundheilung und Regeneration von entzündetem Gewebe. Sie werden klinisch für verschiedene Symptome und Krankheiten eingesetzt und weltweit in zunehmendem Maße in klinischen Studien untersucht. Je nach Anwendungsprotokoll und Behandlungsort können MSC jedoch einer entzündlichen Umgebung ausgesetzt sein. Ziel: Stickstoffmonoxid (NO) ist einer der löslichen Faktoren, die bei akuten und chronischen Entzündungen entstehen und Wachstum, Apoptose, Proliferation und Differenzierung von Zellen beeinflussen. NO kann daher einen Einfluss auf MSC haben, die in entzündete Stellen injiziert werden. Daher untersuchten wir die Auswirkungen von NO-Radikalen auf menschliche MSC. Methoden: Menschliche MSC wurden expandiert und charakterisiert. Die Expression der mesenchymalen Linienmarker wurde mittels Durchflusszytometrie bestimmt und ihre Dreiliniendifferenzierung wurde in vitro untersucht. MSC wurden mit dem NO-Donor Natriumnitroprussid (SNP) in unterschiedlichen Konzentrationen (5 μM-5 mM) und über unterschiedliche Zeiträume (15 min–24 Std.) inkubiert und auf ihre Atmungsaktivität, Genexpressionsreaktionen, Zellsignalwege und Differenzierungspotenzial untersucht. Ergebnisse: Menschliche MSC exprimierten die mesenchymalen Markerproteine ​​CD73, CD90, CD105, CD146, nicht jedoch die hämatopoetischen Marker CD11b, CD14, CD34 und CD45. Die Aktivierung der MSC in vitro durch Stickstoffmonoxid aktivierte dosisabhängig c-Raf-, p-38-MAPK- und p-JNK-vermittelte Signalgebung und regulierte zudem signifikant Gene, die an der Zellproliferation (Cyclin D1, GAS1) und Apoptose (p53) beteiligt sind, und induzierte eine intensive, mit dem nukleären Faktor E2-verwandte (NRF2) verbundene Stressreaktion. Darüber hinaus hemmte NO den Eintritt von MSC in den osteogenen Differenzierungspfad und mit NO behandelte MSC exprimierten weniger des Transkriptionsfaktors Runx2. Im Gegensatz dazu blieb die Expression des adipogenen Markergens PPARγ2 unverändert. Schlussfolgerung: Wir schlussfolgern, dass NO den Stoffwechsel von MSC moduliert und ihr osteogenes Differenzierungspotenzial beeinträchtigt, was nachteilige Folgen für den Knochenumbau oder die Knochenregeneration haben kann.