Prezentatsia

Raymond Liang, Saghi Ghaffari. Stem cells and the impact of ROS signaling

Свободные радикалы – частицы, содержащие один или несколько неспаренных электронов на внешней электронной оболочке
Наиболее часто встречаемые представители – активные формы кислорода (АФК), выполняющие важные биологические функции: борьба с патогенными микроорганизмами, участвуют в передаче синаптического сигнала, фагоцитозе, синтез интерлейкинстимулирующего фактора и других веществ.
Действие антиоксидантов направлено на снижение повышенной концентрации свободных радикалов

внутри клетки

Также причастны к развитию сердечно-сосудистых заболеваний, нейродегенеративных расстройств, сахарного диабета и других патологических состояний
При лечении и устранении последствий данных патологий используют стволовые клетки

момент считаются незаменимыми в клеточной терапии, регенеративной медицине и трансплантологии
Нормальная жизнедеятельность стволовых клеток протекает в состоянии гипоксии
Состояние гипоксии стимулирует образование активных форм кислорода, которые через фактор транскрипции NFkB активируют HIF-ἀ, что приводит к пролиферации стволовых клеток

клетках
Сравнить степень выраженности этих процессов в стволовых клетках разных пациентов
Объяснить полученные результаты

Задачи

Wang Y. et al. Human adipose-derived mesenchymal stem cells are resistant to HBV infection during differentiation into hepatocytes in vitro //International journal of molecular sciences. – 2014. – Т. 15. – №. 4. – С. 6096-6110.

Материалы и методы

Материалы были предоставлены научной лабораторией регенеративной медицины НИИ экспериментальной онкологии и биомедицинских технологий. Экспериментальными образцами послужили кондиционные среды ἀ-МЕМ, в которых культивировали мезенхимальные стволовые клетки, выделенные из жировой ткани двух пациентов. Оба донора, предоставившие материал для исследования, были женского пола, приблизительно одного возраста (26 и 27 лет), европейцы. Каждый донор дал информированное согласие на использование своего материала для исследования.

в присутствии антиоксидантов и гидроперекисей.
Источник: Пискарев И. М., Иванова И. П. Оценка окислительной и антиоксидантной способности биологических субстратов по хемилюминесценции, индуцированной реакцией Фентона //Современные технологии в медицине. – 2016. – Т. 8. – №. 3..

Свободнорадикальную активность определяли методом индуцированной биохемилюминесценции (Кузьмина Е.И. с соавт., 1983)

диальдегид (МДА)

Содержание МДА оценивали спектрофотометрически при соответствующих длинах волн (Волчегорский И.А. с соавт., 1989). Результаты обрабатывались статистически

Свободные радикалы способны атаковать липиды клеточной мембраны, инициируя перекисное окисление липидов.
По вторичному продукту ПОЛ– малоновому диальдегиду (МДА) оценивали активность протекания процесса.

- значения достоверны (р<0,05)

Показатель максимальной интенсивности свободнорадикального окисления (Imax) и содержание радикалов RO2 на конечном этапе перекисного окисления липидов (S) в средах культуры МСК

Свободнорадикальные процессы по обоим параметрам более выражены у пациента 2, в его клетках больше СР, которые могут в физиологических количествах вызвать пролиферацию СК

Klauke, Višnja Radulović, Mathilde Broekhuis et al. Polycomb Cbx family members mediate the balance between haematopoietic stem cell self-renewal and differentiation. // Nature Cell Biology. - 15(4). - 353-362.

Polycomb Chromobox proteins (Cbx) (эпигенетические регуляторные белки) регулируют жизнедеятельность отдельных популяций гемопоэтических стволовых клеток. Белок Cbx7 индуцирует самообновление и пролиферацию долгосрочных и краткосрочных гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) и мультипотентных предшественников. Ингибирующим эффектом обладают регуляторы Cbx2, Cbx4, Cbx8, способствующие «созреванию» миелоидных предшественников.

стволовых клеток пациентов

FoxO3 регулирует судьбу стволовых клеток. Источник: Xin Zhang, Maité Rielland, Safak Yalcin and Saghi Ghaffari. Regulation and Function of FoxO Transcription Factors in Normal and Cancer Stem Cells: What Have We Learned?// Current Drug Targets. – 2011. - 12. - 1267-1283

*

* - значения достоверны (р<0,05)

Транскрипционные белки семейства forkhead box protein O (FoxO), защищающие ГСК от избыточного количества АФК, включая экспрессию генов антиоксидантного фермента супероксиддисмутазы Sod1, Sod3, подавляя вступление ГСК в клеточный цикл и апоптоз под действием p21 (CDKN1A, внутриклеточного ингибиторациклин-зависимой киназы) и p27 (CDKN1B) и ингибирования активатора клеточного цикла циклина D2. Эффект этих белков направлен на долгосрочную регенеративную активность СК.

перекисного окисления липидов в образцах (МДА)

murine leukemia virus intergarion site 1) в составе PRC1 единицы упомянутой группы Polycomb. ДНК-метилтрансфераза способна опосредованно связываться с BMI1, регулируя метилирование ДНК и гистонов, мишенью чего является активность эффекторных белков. В ГСК по сравнению с прогениторными клетками наиболее экспрессировался ген BMI1, поддержавший их высокую пролиферацию клеток пуповинной крови человека (гемопоэтических стволовых клеток) in vitro в условиях культивирования в течение 20 недель.

Редокс-сенсорные молекулы. Источник: Carolina L. Bigarella, Raymond Liang, Saghi Ghaffari. Stem cells and the impact of ROS signaling

процессов перекисного окисления липидов и антиоксидантной активности позволяют выявить этот процесс

Заключение

the impact of ROS signaling //Development. – 2014. – Т. 141. – №. 22. – С. 4206-4218.
Klauke K. et al. Polycomb Cbx family members mediate the balance between haematopoietic stem cell self-renewal and differentiation //Nature cell biology. – 2013. – Т. 15. – №. 4. – С. 353-362.
Lee J. et al. Pharmacological regulation of oxidative stress in stem cells //Oxidative Medicine and Cellular Longevity. – 2018. – Т. 2018.
Lyublinskaya O. G. et al. Reactive oxygen species are required for human mesenchymal stem cells to initiate proliferation after the quiescence exit //Oxidative medicine and cellular longevity. – 2015. – Т. 2015.
Olariu V., Lövkvist C., Sneppen K. Nanog, Oct4 and Tet1 interplay in establishing pluripotency //Scientific reports. – 2016. – Т. 6. – С. 25438.
Rizo A. et al. Long-term maintenance of human hematopoietic stem/progenitor cells by expression of BMI1 //Blood, The Journal of the American Society of Hematology. – 2008. – Т. 111. – №. 5. – С. 2621-2630.
Seymour T., Twigger A. J., Kakulas F. Pluripotency genes and their functions in the normal and aberrant breast and brain //International journal of molecular sciences. – 2015. – Т. 16. – №. 11. – С. 27288-27301.
Zhang X. et al. Regulation and function of FoxO transcription factors in normal and cancer stem cells: what have we learned? //Current drug targets. – 2011. – Т. 12. – №. 9. – С. 1267-1283.