Biopolym. Cell. 2021; 37(6):419-427.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000A67
Структура та функції біополімерів
Донорна варіабельність мезенхімальних стовбурових клітин Вартонова студня за умов окислювального стресу
1, 2Ковальчук М. В., 2Шувалова Н. С., 1, 2Кордюм В. А.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143
  2. ДУ «Інститут генетичної і регенеративної медицини НАМН України»
    вул. Вишгородська, 67, Київ, Україна, 04114

Abstract

Мета. Оскільки виживання клітин має вирішальне значення для терапевтичної ефективності, важливо оцінити донорну варіабельність МСК за окислювального стресу. Дане дослідження було проведено з метою вивчення реакцій МСК Вартонова студня людини (ВС-МСК) різних донорів на окислювальний стрес. Методи. МСК отримували методом експлантів і культивували за стандартними методами. Окислювальний стрес викликали перекисом водню (H2O2). Метаболічна активність та виживання ВС-МСК були проаналізовані за допомогою MTT тесту. Результати. Наші результати показали біфазну залежність відповіді МСК від концентрації H2O2 для більшості зразків культур в межах 6,25–440 мкМ. За низьких концентрацій H2O2, 6,25–50 мкМ, відмічено збільшення життєздатності до 16 %. Максимальний стимулюючий ефект спостерігався за концентрацій 12,5, 25 та 50 мкМ залежно від донора. Ми виявили, що попереднє кондиціонування МСК за умов 12,5 та 25 мкМ H2O2 протягом 24 годин підвищило їх виживання за токсичних доз H2O2, а показники виживання варіювали між окремими донорами. Висновки. Результати показали донорну варіабельність відповідей ВС-МСК на окислювальний стрес, викликаний H2O2. Життєздатність прекондиціонованних H2O2 МСК за посиленного стресу змінювалась залежно від донора. Отже, важливо враховувати донорну варіабельність у процесі окисного кондиціонування МСК для отримання терапевтично ефективних клітин.
Keywords: МСК, донорна варіабельність, окислювальний стрес, гормезис
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Tauffenberger A, Magistretti PJ. Reactive oxygen species: beyond their reactive behavior. Neurochem Res. 2021;46(1):77-87.
[2] D Li, Y Xu, CY Gao and YP Zhai. Adaptive protection against damage of preconditioning human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells with hydrogen peroxide. Gen Mol Res. 2014;13 (3): 7304-17.
[3] Shields HJ, Traa A, Van Raamsdonk JM. Beneficial and detrimental effects of reactive oxygen species on lifespan: a comprehensive review of comparative and experimental studies. Front Cell Dev Biol. 2021; 9:628157.
[4] Calabrese EJ. Preconditioning is hormesis part I: Documentation, dose-response features and mechanistic foundations. Pharmacol Res. 2016; 110: 242-64.
[5] Gopi IK, Rattan SIS. Biphasic dose-response and hormetic effects of stress hormone hydrocortisone on telomerase-immortalized human bone marrow stem cells in vitro. Dose-Response. 2019; 17(4).
[6] Bashiri H, Amiri F, Hosseini A, Hamidi M, Roushandeh AM, Kuwahara Y, Jalili MA, Roudkena MH. Dual Pre-conditioning: a novel strategy to withstand mesenchymal stem cells against harsh microenvironments. Adv Pharm Bull. 2018; 8(3):465-70.
[7] Zhang J, Chen GH, Wang YW, Zhao J, Duan HF, Liao LM, Zhang XZ, Chen YD, Chen H. Hydrogen peroxide preconditioning enhances the therapeutic efficacy of Wharton's Jelly mesenchymal stem cells after myocardial infarction. Chin Med J (Engl). 2012;125(19):3472-8.
[8] Nouri F, Nematollahi-Mahani SN, Sharifi AM. Preconditioning of mesenchymal stem cells with non-toxic concentration of hydrogen peroxide against oxidative stress-induced cell death: the role of hypoxia-inducible factor-1. Adv Pharm Bull. 2019;9(1):76-83.
[9] Mahmoudi T, Abdolmohammadi K, Bashiri H, Mohammadi M, Rezaie MJ, Fathi F, Fakhari S, Rezaee MA, Jalili A, Rahmani MR, Tayebi L. Hydrogen peroxide preconditioning promotes protective effects of umbilical cord vein mesenchymal stem cells in experimental pulmonary fibrosis. Adv Pharm Bull. 2020; 10(1):72-80.
[10] Kang I, Lee BC, Choi SW, Lee JY, Kim JJ, Kim BE, Kim DH, Lee SE, Shin N, Seo Y, Kim H-S, Kim D-I, Kang K-S. Donor-dependent variation of human umbilical cord blood mesenchymal stem cells in response to hypoxic preconditioning and amelioration of limb ischemia. Exp Mol Med. 2018;50(4):35.
[11] Gray A, Schloss RS, Yarmush M. Donor variability among anti-infl amatory pro-activated mesenchymal stromal cells. Technology. 2016; 4 (3):201-15.
[12] Paladino FV, Sardinha LR, Piccinato CA, Goldberg AC. Intrinsic Variability present in wharton's jelly mesenchymal stem cells and T cell responses may impact cell therapy. Stem Cells Int. 2017:8492797.
[13] Trivedi A, Miyazawa B, Gibb S, Valanoski K, Vivona L, Lin M, Potter D, Stone M, Norris PJ, Murphy J, Smith S, Schreiber M, Pati S. Bone marrow donor selection and characterization of MSCs is critical for pre-clinical and clinical cell dose production J Transl Med.2019; 17:128
[14] Salehinejad P, Alitheen NB, Ali AM, Omar AR, Mohit M, Janzamin E, et al. Comparison of different methods for the isolation of mesenchymal stem cells from human umbilical cord Wharton's jelly. In Vitro Cell Dev Biol Animal. 2012; 48(2):75-83.
[15] Van de Loosdrecht AA, Beelen RH, Ossenkoppele GJ, Broekhoven MG, Langenhuijsen MM. A tetrazolium-based colorimetric MTT assay to quantitate human monocyte mediated cytotoxicity against leukemic cells from cell lines and patients with acute myeloid leukaemia. J Immunol. Methods. 1994; 174 (1-2):311-320.
[16] Calabrese EJ. Hormesis and adult adipose-derived stem cells. Pharmacol Res. 2021;172:105803.
[17] Soon Yong Park, Ae-Jin Jeong, Geun-Young Kim, Ara Jo, Joo Eon Lee, Sun-Hee Leem, Joung-Hahn Yoon, Sang Kyu Ye, Jin Woong Chung. Lactoferrin Protects Human Mesenchymal Stem Cells from OxidativeStress-Induced Senescence and Apoptosis. J Microbiol Biotechnol. 2017;27(10): 1877-84.
[18] Calabrese EJ. Preconditioning is hormesis part II: How the conditioning dose mediates protection: Dose optimization within temporal and mechanistic frameworks. Pharmacol Res. 2016;110:265-75.
[19] Stavely R, Nurgali K. The emerging antioxidant paradigm of mesenchymal stem cell therapy. Stem Cells Transl Med. 2020; 9(9):985-1006.
[20] Braekke K, Harsem NK, Staff AC. Oxidative stress and antioxidant status in fetal circulation in preeclampsia. Pediat Res. 2006; 60 (5):560-564.
[21] Zhang C, Zhou L, Wang Z et al. Eradication of specific donor-dependent variations of mesenchymal stem cells in immunomodulation to enhance therapeutic values. Cell Death Dis. 2021; 12:357
[22] Boyt DT, Boland LK, Burand Jr AJ, Brown AJ, Ankrum JA. Dose and duration of interferon γ pre-licensing interact with donor characteristics to influence the expression and function of indoleamine-2,3-dioxygenase in me-senchymal stromal cells. J R Soc Interface. 2020; 17: 20190815.