Características fenotípicas y potencial de diferenciación de las células madre mesenquimales gingivales en la hiperglucemia: un estudio exploratorio ex vivo
DOI:
https://doi.org/10.17126/joralres.2024.001Resumen
Antededentes: El uso terapéutico de células madre mesenquimales gingivales (GMSC) como células autólogas puede plantear el desafío de las alteraciones infligidas por el entorno hiperglucémico.
Objetivo: Este estudio tiene como objetivo evaluar los efectos de la hiperglucemia sobre las características de las GMSC en diabéticos.
Materiales y Métodos: Se reclutaron y categorizaron 10 pacientes que dieron su consentimiento y cumplieron los criterios de inclusión y exclusión como prueba (HbA1c > 6,5) y control (HbA1c < 6,0). Los explantes gingivales se obtuvieron del cuello gingival de los dientes, se lavaron, digirieron y cultivaron. Las células se sometieron a observación microscópica para evaluar las características fenotípicas y a citometría de flujo y qRT-PCR para evaluar el potencial de diferenciación. Se evaluaron los marcadores de células madre CD90, CD73, CD105, CD34, CD45, HLA DR y HLA ABC, marcadores de diferenciación osteogénica RUNX2 y OCN, marcadores de diferenciación adipogénica PPARG2 y FABP4 y marcadores de diferenciación condrogénica SOX9 y AGCN.
Resultados: Se encontró que la apariencia microscópica de las células fusiformes era comparable en ambos grupos. Los resultados de la citometría de flujo demostraron expresiones comparables en ambos grupos, siendo las muestras positivas para CD90, CD73, CD105, HLA ABC y negativas para CD34, CD45 y HLA DR. Hubo variaciones en la expresión de los marcadores cuando se evaluaron los potenciales de diferenciación.
Conclusiones: El entorno hiperglucémico no manifestó ningún cambio en las características fenotípicas de las GMSC entre los diabéticos. Sin embargo, la expresión de ciertos marcadores de diferenciación se alteró significativamente en la población de prueba de diabetes incluida. Se están realizando más investigaciones para comprender las GMSC en un entorno hiperglucémico con el objetivo de desarrollar estrategias para optimizar sus implicaciones clínicas.
Descargas
Citas
Rodríguez-Fuentes DE, Fernández-Garza LE, Samia-Meza JA, Barrera-Barrera SA, Caplan AI, Barrera-Saldaña HA. Mesenchymal Stem Cells Current Clinical Applications: A Systematic Review. Arch Med Res. 2021;52:93-101. https://doi.org/10.1016/j.arcmed.2020.08.006. PMid:32977984
Caplan AI, Correa D. The MSC: an injury drugstore. Cell Stem Cell. 2011;9:11-5. https://doi.org/10.1016/j.stem.2011.06.008. PMid:21726829 PMCid:PMC3144500
De Klerk E, Hebrok M. Stem Cell-Based Clinical Trials for Diabetes Mellitus. Front Endocrinol. 2021;12:631463. https://doi.org/10.3389/fendo.2021.631463. PMid:33716982 PMCid: PMC7953062
El-Badri N, Ghoneim MA. Mesenchymal stem cell therapy in diabetes mellitus: progress and challenges. J Nucleic Acids. 2013;2013:194858. https://doi.org/10.1155/2013/194858. PMid:23762531 PMCid:PMC3666198
Hess D, Li L, Martin M, Sakano S, Hill D, Strutt B, Thyssen S, Gray DA, Bhatia M. Bone marrow-derived stem cells initiate pancreatic regeneration. Nat Biotechnol. 2003;21:763-70. https://doi.org/10.1038/nbt841. PMid:12819790
Berezin AE. New trends in stem cell transplantation in diabetes mellitus type I and type II. Pancreas, kidney and skin regeneration. 2017:73-88. https://doi.org/10.1007/978-3-319-55687-1_3
Xie Z, Hao H, Tong C, Cheng Y, Liu J, Pang Y, Si Y, Guo Y, Zang L, Mu Y, Han W. Human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells elicit macrophages into an anti-inflammatory phenotype to alleviate insulin resistance in type 2 diabetic rats. Stem Cells. 2016;34:627-39. https://doi.org/10.1002/stem.2238. PMid:26523620
Tsai PJ, Wang HS, Lin GJ, Chou SC, Chu TH, Chuan WT, Lu YJ, Weng YJ, Su CH, Hsieh PS, Sytwu HK. Undifferentiated Wharton’s Jelly Mesenchymal Stem Cell Transplantation Induces Insulin-Producing Cell Differentiation and Suppression of T-Cell-Mediated Autoimmunity in Nonobese Diabetic Mice. Cell Transplant. 2015;24:155570. https://doi.org/10.3727/096368914X683016. PMid:25198179
Dentelli P, Barale C, Togliatto G, Trombetta A, Olgasi C, Gili M, Riganti C, Toppino M, Brizzi MF. A diabetic milieu promotes OCT4 and NANOG production in human visceral-derived adipose stem cells. Diabetologia. 2013;56:173-84. https://doi.org/10.1007/s00125-012-2734-7. PMid:23064289
Tomar GB, Srivastava RK, Gupta N, Barhanpurkar AP, Pote ST, Jhaveri HM, Mishra GC, Wani MR. Human gingiva-derived mesenchymal stem cells are superior to bone marrow-derived mesenchymal stem cells for cell therapy in regenerative medicine. Biochem Biophys Res Commun. 2010;393:377-83. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2010.01.126. PMid:20138833
Zhang W, Zhou L, Dang J, Zhang X, Wang J, Chen Y, Liang J, Li D, Ma J, Yuan J, Chen W. Human Gingiva-Derived Mesenchymal Stem Cells Ameliorate Streptozoticin-induced T1DM in mice via Suppression of T effector cells and Up-regulating Treg Subsets. Sci Rep. 2017;7:15249. https://doi.org/10.1038/s41598-017-14979-5. PMid:29127315 PMCid:PMC5681565
Su WR, Zhang QZ, Shi SH, Nguyen AL, Le AD. Human gingiva-derived mesenchymal stromal cells attenuate contact hypersensitivity via prostaglandin E2-dependent mechanisms. Stem cells. 2011;29:1849-60. https://doi.org/10.1002/stem.738. PMid:21987520
Junaid R, Wahid M, Waseem FS, Habib R, Hasan A. Effect of glucose mediated oxidative stress on apoptotic gene expression in gingival mesenchymal stem cells. BMC Oral Health. 2021;21:1-3. https://doi.org/10.1186/s12903-021-02007-y. PMid:34922513 PMCid:PMC8684132
Chandra V, G S, Phadnis S, Nair PD, Bhonde RR. Generation of pancreatic hormone-expressing islet-like cell aggregates from murine adipose tissue-derived stem cells. Stem Cells. 2009;27:1941-53. https://doi.org/10.1002/stem.117. PMid:19544426
Chuang CC, Yang RS, Tsai KS, Ho FM, Liu SH. Hyperglycemia enhances adipogenic induction of lipid accumulation: involvement of extracellular signal-regulated protein kinase ½, phosphoinositide 3-kinase/Akt, and peroxisome proliferator-activated receptor gamma signaling. Endocrinology. 2007;148:4267-75. https://doi.org/10.1210/en.2007-0179. PMid:17540722
Fiori A. Effects of hyperglycemia on adipose-derived mesenchymal stromal cells: a study on their proangiogenic and immunomodulatory potential [Internet]. Heidelberg; 2020. https://doi.org/10.11588/heidok.00028610.
Hao H, Liu J, Shen J, Zhao Y, Liu H, Hou Q, Tong C, Ti D, Dong L, Cheng Y, Mu Y. Multiple intravenous infusions of bone marrow mesenchymal stem cells reverse hyperglycemia in experimental type 2 diabetes rats. Biochem Biophys Res Commun. 2013;436:418-23. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2013.05.117. PMid:23770360
Dominici M, Le Blanc K, Mueller I, Slaper-Cortenbach I, Marini F, Krause D, Deans RJ, Keating A, Prockop DJ, Horwitz EM. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy. 2006;8:315-7. https://doi.org/10.1080/14653240600855905. PMid:16923606
Zhang Q, Shi S, Liu Y, Uyanne J, Shi Y, Shi S, Le AD. Mesenchymal stem cells derived from human gingiva are capable of immunomodulatory functions and ameliorate inflammation-related tissue destruction in experimental colitis. J Immunol. 2009;183:7787-98. https://doi.org/10.4049/jimmunol.0902318. PMid:19923445 PMCid:PMC2881945
Mitrano TI, Grob MS, Carrión F, Nova-Lamperti E, Luz PA, Fierro FS, Quintero A, Chaparro A, Sanz A. Culture and characterization of mesenchymal stem cells from human gingival tissue. J Periodontol. 2010;81:917-25. https://doi.org/10.1902/jop.2010.090566. PMid:20450355
Phadnis SM, Ghaskadbi SM, Hardikar AA, Bhonde RR. Mesenchymal stem cells derived from bone marrow of diabetic patients portrait unique markers influenced by the diabetic microenvironment. Rev Diabet Stud. 2009;6:260-70. https://doi.org/10.1900/RDS.2009.6.260. PMid:20043038 PMCid:PMC2836197
Ferroni L, Gardin C, Dalla Paola L, Campo G, Cimaglia P, Bellin G, Pinton P, Zavan B. Characterization of Dermal Stem Cells of Diabetic Patients. Cells. 2019;8:729. https://doi.org/10.3390/cells8070729. PMid:31315286 PMCid:PMC6678145
Pittenger MF, Mackay AM, Beck SC, Jaiswal RK, Douglas R, Mosca JD Moorman MA, Simonetti DW, Craig S, Marshak DR. Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science. 1999;284:143-7. https://doi.org/10.1126/science.284.5411.143. PMid:10102814
Tan K, Zhu H, Zhang J, Ouyang W, Tang J, Zhang Y, Qiu L, Liu X, Ding Z, Deng X. CD73 Expression on Mesenchymal Stem Cells Dictates the Reparative Properties via Its Anti-Inflammatory Activity. Stem Cells Int. 2019;2019:8717694. https://doi.org/10.1155/2019/8717694. PMid:31249602 PMCid:PMC6525959
Aslan H, Zilberman Y, Kandel L, Liebergall M, Oskouian RJ, Gazit D, Gazit Z. Osteogenic differentiation of noncultured immunoisolated bone marrow-derived CD105+ cells. Stem Cells. 2006;24:1728-37. https://doi.org/10.1634/stemcells.2005-0546. PMid:16601078
Fu X, Chen Y, Xie F-N, Dong P, Liu W, Cao Y, Zhang WJ, Xiao R. Comparison of immunological characteristics of mesenchymal stem cells derived from human embryonic stem cells and bone marrow. Tissue Eng Part A. 2015;21:616-26. https://doi.org/10.1089/ten.tea.2013.0651. PMid:25256849 PMCid:PMC4334098
Li Y-M, Schilling T, Benisch P, Zeck S, Meissner-Weigl J, Schneider D, Limbert C, Seufert J, Kassem M, Schütze N, Jakob F. Effects of high glucose on mesenchymal stem cell proliferation and differentiation. Biochem Biophys Res Commun. 2007;363:209-15. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2007.08.161. PMid:17868648
Gao Y, Zhao G, Li D, Chen X, Pang J, Ke J. Isolation and multiple differentiation potential assessment of human gingival mesenchymal stem cells. Int J Mol Sci. 2014;15:20982-96. https://doi.org/10.3390/ijms151120982. PMid:25405732 PMCid:PMC4264207
Cramer C, Freisinger E, Jones RK, Slakey DP, Dupin CL, Newsome ER, Alt EU, Izadpanah R. Persistent high glucose concentrations alter the regenerative potential of mesenchymal stem cells. Stem Cells Dev. 2010;19:1875-84. https://doi.org/10.1089/scd.2010.0009. PMid:20380516
Garin-Shkolnik T, Rudich A, Hotamisligil GS, Rubinstein M. FABP4 attenuates PPAR? and adipogenesis and is inversely correlated with PPAR? in adipose tissues. Diabetes. 2014;63:900-11. https://doi.org/10.2337/db13-0436. PMid:24319114
Rharass T, Lucas S. High Glucose Level Impairs Human Mature Bone Marrow Adipocyte Function Through Increased ROS Production. Front Endocrinol. 2019;10:607. https://doi.org/10.3389/fendo.2019.00607. PMid:31551934 PMCid:PMC6746912
Shi Y, Massagué J. Mechanisms of TGF-beta signaling from cell membrane to the nucleus. Cell. 2003;113:685-700. https://doi.org/10.1016/S0092-8674(03)00432-X. PMid:12809600
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Este es una Revista de acceso abierto distribuido bajo los términos de Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0). Se permite el uso, distribución o reproducción en otros foros, siempre que se acredite al autor o autores originales y a los propietarios de los derechos de autor y se cite la publicación original en esta revista, de acuerdo con la práctica académica aceptada. No se permite ningún uso, distribución o reproducción que no cumpla con estos términos. © 2023.