Biological peculiarities of adipose tissue-derived mesenchymal stem cells at different passages of cultivation
Анотація
The studies were conducted on 2-3-months-old males of C57BL/6 mice weighing 20-24 g. Obtaining and working with mesenchymal stem cells of adipose tissue culture (AD MSCs) was performed in a sterile laminar box under conditions of asepsis and antiseptics. AD MSCs of the 2, 4, 7 and 12 passages were analyzed. Morphometric analysis was performed using a light microscopy. Morphometric parameters such as cell and nucleus area or nuclear-cytoplasmic ratio (NCR) were calculated using the Axiovision light microscope (Carl Zeiss, Germany) and Image J 1.45 software. Trypan blue dye used for investigation of the viability of MSC.
The morphological characteristics of mesenchymal stem cells from adipose tissue during the process of cultivation changes: at the first passages of cultivation, the cells are spindle-shaped with two, at least three, long long cytoplasmic processes, located bipolar. Near the nucleus the Golgi complex is clearly visible - a sign of active cells. At later passages cells have a small cytoplasmic processes and the bipolar arrangement of processes changes by stellar arrangement. Golgi complex is also clearly visualized. The indicator of the nuclear-cytoplasmic ratio in MSC from adipose tissue is significantly reduced at 7 passage to 0.2189 ± 0.0122 (P < 0.01), and at 12 passage to 0.1111 ± 0.0086 (P < 0.001) compared to the 2 passage. The coefficient of proliferation of MSC from adipose tissue is significantly reduced at 12th passage. The viability of mesenchymal stem cells from adipose tissue with an increasing of a number of passages significantly reduces and at the 12th passage of cultivation reaches 84,67 ± 1,36* (P < 0.05). The content of apoptotic cells that exhibited sensitivity to serum-free significantly increased at 7 and 12 passages and was respectively 21.33 ± 1.36 (P < 0.05) and 23.67 ± 0.97% (P < 0.05).
Key words: adipose tissue mesenchymal stem cells, nucleus, nuclear-cytoplasmic ratio, coefficient of proliferation, viability, apoptosis, early passages, late passages
Посилання
Arnhold S. Adipose tissue derived mesenchymal stem cells for musculoskeletal repair in veterinary medicine/ S. Arnhold , S. Wenisch // Am. J. Stem Cells. 2015; 4(1): 1–12.
Baxter MA, Study of telomere length reveals rapid aging of human marrow stromal cells following in vitro expansion / Wynn RF, Jowitt SN, Wraith JE, Fairbairn LJ, Bellantuono I. // Stem Cells. 2004;22(5):675–82. CAS Article PubMed Google Scholar
Ben-David U. Selective elimination of human pluripotent stem cells by an oleate synthesis inhibitor discovered in a high-throughput screen / Q. Gan, T. Golan-Lev, et al. // Cell Stem Cell. 2013. Vol. 12, N 2. P. 167–179.
Bruno B . Morphology and morphometry of feline bone marrow-derived mesenchymal stem cells in culture / Carmen L.K. Rebelatto , Paulo R.S. Brofman , Harald F.V. Brito, Lia F.L. Patricio, Marúcia A.// Cruz and Rosangela Locatelli-Dittrich. Pesq. Vet. Bras. 34(11):1127-1134, 2014
C. C. Cheng/ Isolation and characterization of novel murine epiphysis derived mesenchymal stem cells // W. S. Lian, F. S. Hsiao, et al. // PLoS One. 2012. Vol. 7. P. 360–385.CASGoogle Scholar CrossrefCASPubMedWeb of Science®Google Scholar
Dmitrieva R. Bone marrow- and subcutaneous adipose tissue-derived mesenchymal stem cells Differences and similarities/ Dmitrieva R., Izida R. Minullina, Anna A. Bilibina, Olga V. Tarasova, Sergey V. Anisimov and Andrey Y. Zaritskey // Cell Cycle, - 2012, -11:2, p. 377-383.
Grzesiak J. Comparison of behavior, morphology and morphometry of equine and canine adipose derived mesenchymal stem cells in culture/ Grzesiak J.; Marycz K.; Czogala J.; Wrzeszcz K., Nicpon J// Int. J. Morphol., 29(3):1012-1017, 2011. DOI: 10.4067/S0717-95022011000300059
Heo J. S., Poly-L-lysine prevents senescence and augments growth in culturing mesenchymal stem cells ex vivo / H. O. Kim, S. Y. Song, et al.// Biomed. Res. Int. 2016. Vol. 2016. e8196078.
Katsube Y. Correlation between proliferative activity and cellular thickness of human mesenchymal stem cells. Katsube Y1, Hirose M, Nakamura C, Ohgushi H. //Biochem Biophys Res Commun. 2008 Apr 4;368(2):256-60. doi: 10.1016/j.bbrc.2008.01.051. Epub 2008 Jan 22.
Kladnytska L., The Expression of Cytoplasmic and Membrane Proteins in Dog Adipose-Derived Stem Cells on Different Passages During Cultivation in Vitro / A. Mazurkevych, N. Bezdieniezhnykh, O. Melnyc, S. Velychko, M. Malyuk, V. Danilov, Y. Kharkevych, M. Gryzinska // Pakistan Journal of Zoology 52 (4), 1547
Martin D. R. Isolation and characterization of multipotential mesenchymal stem cells from feline bone marrow /N. R. Cox, T. L. Hathcock, et al.// Exp. Hematol. 2002. Vol. 30. P. 879–886.
Masashi Yamazaki,. Morphology and differentiation of human mesenchymal stem cells cultured on a nanoscale structured substrate / Hiroki Kojima, Hiromi Miyoshi // Electronics and Comunications in Japan. Volume 140 Number 4, pages 432–436, 2020. DOI: 10.1541/ieejeiss.140.432 of IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems (Denki Gakkai Ronbunshi C)
Miyoshi H. Exogenous control of intracellular forces in regulation of selective gene expression. J Jpn Soc Biomater. 2016; 34(2): 132- 137. (in Japanese)
Nagano T. Crucial role of extracellular vesicles in bronchial asthma/ M. Katsurada, R. Dokuni, et al.// Int. J. Mol. Sci. 2019. Vol. 20, N 10. pii: e2589.
Ning X. Changes of biological characteristics and gene expression profile of umbilical cord mesenchymal stem cells during senescence in culture Ning X1, Li D, Wang DK, Fu JQ, Ju XL //Zhongguo Shi Yan Xue Ye Xue Za Zhi. 2012 Apr;20(2):458-65.
O'Hagan-Wong K., Increased IL-6 secretiom by aged human mesenchymal stromal cells disrupts hematopoietic stem and progenitor cells’ homeostasis / S. Nadeau, A. Carrier-Leclerc, et al. // Oncotarget. 2016. Vol. 7, N 12. P. 13285−13296.
Otsu K., Concentration-dependent inhibition of angiogenesis by mesenchymal stem cells / S. Das, S. D. Houser, et al.// Blood. 2009. Vol. 113, N 18. P. 4197−4205.
Saalbach A., Anderegg U. Thy-1: more than a marker for mesenchymal stromal cells. //FASEB J. 2019. Vol. 33, N 6. P. 6689−6696.
Webb T. L., Quimby J. M., Dow S. W. In vitro comparison of feline bone marrow-derived and adipose tissue-derived mesenchymal stem cells. J. //Feline Med. Surg. 2012. Vol. 14. P. 165–168.
Yang Y. K. Changes in phenotype and differentiation potential of human mesenchymal stem cells aging in vitro / C. R. Ogando, C. Wang See, et al.// Stem Cell Res. Ther. 2018. Vol. 9, N 1. e131.
Yang Y. Z., Zhang X. Y., Li J. MSC senescence-related signaling pathway - review. // Zhongguo Shi Yan Xue Ye Xue Za Zhi. 2018. Vol. 26, N 1. P. 307−310.
Yang YHK, Ogando CR, See CW, Chang TY, Barabino GA. Changes in phenotype and differentiation potential of human mesenchymal stem cells aging in vitro. Stem Cell Res Ther. 2018; 9: 131.
Ukrainian patent for utility model №109148. The method of obtaining mesenchymal stem cells from adipose tissue of the dog / LV Kladnytska, AY Mazurkevich, SV Velychko .; applicant and owner National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine. № u 201602329; declared 11.03.2016; publ. 10.08.2016, bul.№15.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).