Influence of aging on proliferation, pluripotency, immunogenic profiles from bone marrow mesenchymal stem cells

Resumen

Las células madre mesenquimales (CMMs) tiene una gran relevancia en la regeneración de tejidos mesenquimales como hueso y cartílago. El prometedor papel de las CMMs en terapia celular e ingeniería tisular parece estar limitado debido a la pérdida de potencial de regeneración con el incremento de la edad del donante. En esta investigación hemos tratado de entender como el envejecimiento influye en la capacidad de proliferación y pluripotencia en estas células y también en su potencial inmunogénico. CMMs de médula ósea procedentes de ratas Wistar de seis estadios de edad (neonato, infantil, juvenil, pre-pubertal, pubertal e adulto) fueron usadas en este estudio. Se llevo a cabo un ensayo proteómico cuantitativo usando iTRAQ 8-plex y las proteínas estadísticamente moduladas fueron agrupadas en tres procesos: pluripotencia, proliferación y metabolismo energético. Se midieron mediante citometría de flujo los marcadores de proliferación CD117 y Ki67. El análisis de los marcadores de pluripotencia Rex1, Oct4, Sox2 y Nanog usando reacción en cadena de la polimerasa a tiempo real. Evaluación biológica mediante diferenciaciones dirigidas usando medios específicos de osteogénesis, adipogénesis y condrogenénesis durante 14 días, las células diferenciadas fueron analizadas usando técnicas histoquímicas. También se realizaron ensayos enzimáticos de varias enzimas como L-lactato deshidrogenasa y glucosa-6-fosfato isomerasa para validar los datos obtenidos del iTRAQ. Para profundizar en el estudio de las diferencias obtenidas a nivel proteómico hemos analizado el transcriptoma de los seis grupos de edad de CMMs de médula ósea usando Next Generation Sequencing. Un total de 9628 genes se encontraron modulados significativamente entre los grupos de edad y estos fueron agrupados en rutas metabólicas. Encontramos en los grupos juvenil, pre-pubertal y adulto una gran cantidad de genes diferencialmente expresados relacionados con inflamación mediada por la ruta de señalización de quimiocinas y citoquinas comparados con el grupo control. Además, las vesículas extracelulares de estos grupos de edad fueron aisladas y caracterizadas usando el análisis de tráfico de nanopartículas y citometría de flujo y la expresión de varios micro-ARNs relacionados con la ruta de interés, se evaluaron por qPCR-RT. El miR-21-5p fue estadísticamente significativamente alto en vesículas extracelular de CMMs del grupo pre-pubertal, mediante experimentos funcionales inhibiendo su expresión , investigamos la modulación del receptor tipo Toll 4 y los patrones moleculares asociados al daño. El envejecimiento afecta al perfil de proliferación, pluripotencia e inmunogénico de CMMs de médula ósea, También afecta la producción, contenido de micro-ARNs pro-inflamatorios y la efectividad de las vesículas extracelulares procedentes de células madre mesenquimales de médula ósea. Estos descubrimientos son importantes para entender la influencia del envejecimiento en las células madre mesenquimales y el avance en el desarrollo de terapias basadas en vesículas extracelulares de las mismas.