Mekanik stress altındaki mezenşimal kök hücrelerinde histon deasetilasyon inhibitörü varlığında hücrelerin biyolojik yanıtlarının gen ekspresyonu düzeyinde araştırılması

Abstract

İnsan mezanşimal kök hücrelerinin (İMKH) çoklu-farklılaşma yeteneğine sahip olduğu son yıllarda yapılan çalışmalarda gösterilmiştir. İMKH'ler belli kimyasal veya fiziksel uyaranlarla karşılaştıklarında kardiyomiyosit, osteoblast, kondroblast, adipozit, endotelyal, hepatosit ve nörojenik hücrelere faklılaşabilmektedirler. İMKH'lerinin uygun in vitro koşullar altında istenilen hücre tipine farklılaşmasının sağlanması, belli hastalıkların ve patolojik durumların tedavisinde, hücre tedavisi yaklaşımı açısından büyük umutlar taşımaktadır. İMKH'lerinin osteoblast, kondroblast ve adipozit hücrelere farklılaşmaları için gerekli olan uygun hücre kültürü ortamı belirlenmiştir. İMKH'ler aynı zamanda fiziksel uyaran olarak mekanik stres (germe) altında farklı tip hücrelere farklılaşabilmektedir. Hücre iskeletindeki germe veya hücreler arasındaki bağlantılardan gelen germenin, İMKH'lerin hücre farklılaşmasında belirli tip hücre farklılaşma yolunu seçmesini sağladığı gösterilmiştir. Bu çalışmada amacımız, geliştirdiğimiz in vitro mekanik germe sistemi MekGer'i kullanalarak İMKH lerin mekanik stress ve histon deasetilaz baskılayıcısı (Tubacin) ile birlikte kullanılmasının gen ekspresyonun nasıl değiştiğine göstermekti. Tubacin en düşük konsantrasyonu 2 µM ile maksimum alfa tubulin asetilasyonuna 6 ıncı saatin sonunda oluşturduğunu ve bu etkiyi 6 saat içinde kaybettiği gösterildi. 2 µM Tubacinin adipojenik ve ostojenik farklılaşmaya mekanik stres olmayan ortamda etkisi olmadığı kısa süreli (6 saat) ve uzun süreli (1 gün ve 21 gün) uygulamalarında bulundu. Mekanik germe ile birlikte 2 µM Tubaci'nin adipojenik farklılaşmayı anlamlı düzeyde baskılandığı Oil red boyaması ile tespit edildi. Gerçek zamanlı PCR sonuçlarına göre adipojenik farklılaşma belirteci PPARG ve TFA2'nın mRNA seviyesini anlamlı seviyede azaltmıştır. Ayrıca mikrodizi analiz sonuçlarına göre mekanik stresin tubacin varlığında gen ekspresyonu anlamlı ölçüde değiştirdiği bulundu. Sonuç olarak mekanik stres İMKH lerin Tubacin yardımlı adipojenik farklılaşma potansiyelini azaltmaktadır. According to previous studies, it is shown that the human mesenchymal stem cells (hMSCs) have pluripotent properties. hMSCs can differentiate into cardiomyocytes, osteoblasts, chondroblasts, adipocytes, endothelial, hepatocyte and neuron cells, when hMSCs are exposed to certain physical and chemical stimulants. It is hoped that the differentiation of hMSCs into certain cell types in certain in vitro conditions can provide treatment for certain diseases and pathologic situation. The suitable cell culture conditions which are needed for differentiation of hMSCs into osteoblast, chondroblasts and adipocyte cells are known. Moreover, hMSCs can differentiate into different types of cells under mechanical stress (mechanical stretching, pressure, shear stress) as a physical stimulus. It was found that the tension on the cytoskeleton and/or in the junctions between the cells caused hMSCs to choose the certain cell types differentiation way. Our aim in this study is to investigate the gene expression profiles playing role in the differentiation of hMSCs with Tubacin under the mechanical stretching. 2µM Tubacin concentration produces maximum acetlyalted alpha tubulin at the end of 6 hours and this effect returns into basal level within 6 hours. It is founded that 2 µM Tubacin does not affect adipogenic and osteogenic differentiation of hMSCs without mechanical stress for both short (6 hours) and long (1 day and 21 days) duration period. Both 6 hours 5 % mechanical strain with 0.25 Hz and 2 µM Tubacinin cause decrease the adipogenic differentiation potential of hMSC by oil red o staining. Tubacin neither affects ostegenic and adiopgenic differentiation of hMSCs nor regulates these differentiations. In this study, it is shown that both PPARG and TFA2 which are known as the adipogenic differentiation markers, were significanlty decreased at mRNA level with both mechanical stress and Tubacin by using Real time PCR. Moreover, according to microarray analysis results mechanical stress changed mostly gene expression profile under tubacin treatment. As a result, mechanical stretching inhibits the adipogenic differentiation potential of hMSC with Tubacin.