Vitamin C cải thiện tiềm năng điều trị của tế bào biểu mô ối người trong bệnh suy buồng trứng sớm

Stem Cell Research & Therapy - Tập 11 - Trang 1-13 - 2020
Shunyu Hou1, Chenyue Ding2, Han Shen3, Chunfeng Qian2,3, Qinyan Zou2, Jiafeng Lu2, Boxian Huang1,2,3, Jichun Tan4,5, Hong Li2,3
1Department of Obstetrics and Gynecology, Affiliated Suzhou Hospital of Nanjing Medical University, Suzhou Municipal Hospital, Suzhou, China
2Center of Reproduction and Genetics, Affiliated Suzhou Hospital of Nanjing Medical University, Suzhou Municipal Hospital, Suzhou, China
3State Key Laboratory of Reproductive Medicine, Nanjing Medical University, Nanjing, China
4Reproductive Medical Center of Gynecology and Obstetrics Department, Shengjing Hospital of China Medical University, Shenyang, China
5Key Laboratory of Reproductive Dysfunction Diseases and Fertility Remodeling of Liaoning Province, Shenyang, China

Tóm tắt

Cấy ghép tế bào biểu mô ối người (hAEC) có tiềm năng lớn trong việc điều trị suy buồng trứng sớm (POI). Tuy nhiên, một số đặc điểm sinh học yếu kém của hAEC đã hạn chế khả năng ứng dụng của chúng. Vitamin C (VC) đã được bổ sung vào môi trường nuôi cấy của hAEC trong 2 tuần. Sau đó, khả năng tăng sinh, khả năng di chuyển, tính đa khả năng và khả năng tự làm mới của hAEC được điều trị bằng VC (VC-hAEC) đã được xác định. Tiếp theo, hAEC và VC-hAEC đã được cấy ghép vào buồng trứng của chuột mô hình POI do cyclophosphamide (CTX) gây ra. Chức năng buồng trứng của chuột POI được đánh giá sau khi cấy ghép bằng cách đếm số lượng nang trứng và đo nồng độ AMH, E2 và FSH trong máu. Các hiệu ứng phục hồi của VC-hAEC và hAEC đã được phát hiện bằng cách đồng nuôi với tế bào hạt buồng trứng người (hGC) bị tổn thương bởi CTX và phân tích sự biểu hiện các dấu ấn liên quan. Thêm vào đó, sự biểu hiện các dấu ấn buồng trứng và sự sống sót của cấy ghép đã được phát hiện ở chuột POI sau khi cấy ghép để xác minh hiệu quả tích cực của VC-hAEC. Hồ sơ cytokine của VC-hAEC và hAEC đã được tiết lộ bằng cách thực hiện một mảng cytokine và ELISA để cho thấy chức năng tiết ngoại của chúng. Kết quả của chúng tôi chỉ ra rằng VC đã thúc đẩy sự tăng sinh, di chuyển, tính đa khả năng và khả năng tự làm mới của hAEC trong ống nghiệm. Nồng độ VC có hiệu quả nhất là 50 μg/ml. Sau khi cấy ghép vào mô hình chuột POI, VC-hAEC đã phục hồi chức năng buồng trứng mạnh mẽ hơn hAEC. Sự biểu hiện dấu ấn tế bào hạt buồng trứng ở hGC bị tổn thương bởi CTX đã tăng lên sau khi đồng nuôi với VC-hAEC so với hAEC. Ở buồng trứng của chuột POI, sự biểu hiện dấu ấn buồng trứng cao hơn sau khi cấy ghép VC-hAEC so với cấy ghép hAEC. VC-hAEC cho thấy sự sống sót cấy ghép cao hơn so với hAEC. Hơn nữa, VC-hAEC tiết ra nhiều yếu tố tăng trưởng hơn hAEC. Việc điều trị bằng VC đã thúc đẩy sự tăng sinh, di chuyển, tự làm mới và chức năng tiết ngoại của hAEC. Bên cạnh đó, VC đã nâng cao tiềm năng điều trị của hAEC trong việc điều trị POI.

Từ khóa

#Tế bào biểu mô ối người #suy buồng trứng sớm #Vitamin C #chức năng tiết ngoại #cấy ghép.

Tài liệu tham khảo

Kokcu A. Premature ovarian failure from current perspective. Gynecol Endocrinol. 2010;268:555–62 (2010). Fu X, He Y, Xie C, Liu W. Bone marrow mesenchymal stem cell transplantation improves ovarian function and structure in rats with chemotherapy-induced ovarian damage. Cytotherapy. 2008;104:353–63 (2008). Ding C, Zou Q, Wu Y, Lu J, Qian C, Li H, Huang B. EGF released from human placental mesenchymal stem cells improves premature ovarian insufficiency via NRF2/HO-1 activation. Aging. 2020;12:2992–3009 (2020). Yang M, Lin L, Sha C, Li T, Zhao D, Wei H, Chen Q, Liu Y, Chen X, Xu W, Li Y, Zhu X. Bone marrow mesenchymal stem cell-derived exosomal miR-144-5p improves rat ovarian function after chemotherapy-induced ovarian failure by targeting PTEN. Lab Investig. 2019;19:19 (2019). Yang Z, Du X, Wang C, Zhang J, Liu C, Li Y, Jiang H. Therapeutic effects of human umbilical cord mesenchymal stem cell-derived microvesicles on premature ovarian insufficiency in mice. Stem Cell Res Ther. 2019;101:250 (2019). Huang B, Lu J, Ding C, Zou Q, Wang W, Li H. Exosomes derived from human adipose mesenchymal stem cells improve ovary function of premature ovarian insufficiency by targeting SMAD. Stem Cell Res Ther. 2018;91:216 (2018). Waldron PV, Di Marco F, Kruczek K, Ribeiro J, Graca AB, Hippert C, Aghaizu ND, Kalargyrou AA, Barber AC, Grimaldi G, Duran Y, Blackford SJI, Kloc M, Goh D, Zabala Aldunate E, Sampson RD, Bainbridge JWB, Smith AJ, Gonzalez-Cordero A, Sowden JC, Ali RR, Pearson RA. Transplanted donor- or stem cell-derived cone photoreceptors can both integrate and undergo material transfer in an environment-dependent manner. Stem Cell Reports. 2018;102:406–21 (2018). Pearson RA, Gonzalez-Cordero A, West EL, Ribeiro JR, Aghaizu N, Goh D, Sampson RD, Georgiadis A, Waldron PV, Duran Y, Naeem A, Kloc M, Cristante E, Kruczek K, Warre-Cornish K, Sowden JC, Smith AJ, Ali RR. Donor and host photoreceptors engage in material transfer following transplantation of post-mitotic photoreceptor precursors. Nat Commun. 2016;7:13029 (2016). Huang B, Qian C, Ding C, Meng Q, Zou Q, Li H. Fetal liver mesenchymal stem cells restore ovarian function in premature ovarian insufficiency by targeting MT1. Stem Cell Res Ther. 2019;10(1):362 (2019). Gupta S, Lodha P, Karthick MS, Tandulwadkar SR. Role of autologous bone marrow-derived stem cell therapy for follicular recruitment in premature ovarian insufficiency: review of literature and a case report of world’s first baby with ovarian autologous stem cell therapy in a perimenopausal woman of age 45 year. J Hum Reprod Sci. 2018;112:125–30 (2018). Yang Y, Lei L, Wang S, Sheng X, Yan G, Xu L, Liu J, Liu M, Zhen X, Ding L, Sun H. Transplantation of umbilical cord-derived mesenchymal stem cells on a collagen scaffold improves ovarian function in a premature ovarian failure model of mice. In vitro Cell Dev Biol Anim. 2019;554:302–11 (2019). Sun L, Li D, Song K, Wei J, Yao S, Li Z, Su X, Ju X, Chao L, Deng X, Kong B, Li L. Exosomes derived from human umbilical cord mesenchymal stem cells protect against cisplatin-induced ovarian granulosa cell stress and apoptosis in vitro. Sci Rep. 2017;71:2552 (2017). Zhang Q, Bu S, Sun J, Xu M, Yao X, He K, Lai D. Paracrine effects of human amniotic epithelial cells protect against chemotherapy-induced ovarian damage. Stem Cell Res Ther. 2017;81:270 (2017). Zhang Q, Xu M, Yao X, Li T, Wang Q, Lai D. Human amniotic epithelial cells inhibit granulosa cell apoptosis induced by chemotherapy and restore the fertility. Stem Cell Res Ther. 2015;6:152 (2015). Xiao GY, Cheng CC, Chiang YS, Cheng WT, Liu IH, Wu SC. Exosomal miR-10a derived from amniotic fluid stem cells preserves ovarian follicles after chemotherapy. Sci Rep. 2016;6:23120 (2016). Ding C, Li H, Wang Y, Wang F, Wu H, Chen R, Lv J, Wang W, Huang B. Different therapeutic effects of cells derived from human amniotic membrane on premature ovarian aging depend on distinct cellular biological characteristics. Stem Cell Res Ther. 2017;81:173 (2017). Ding C, Zou Q, Wang F, Wu H, Chen R, Lv J, Ling M, Sun J, Wang W, Li H, Huang B. Human amniotic mesenchymal stem cells improve ovarian function in natural aging through secreting hepatocyte growth factor and epidermal growth factor. Stem Cell Res Ther. 2018;91:55 (2018). Araujo AB, Salton GD, Furlan JM, Schneider N, Angeli MH, Laureano AM, Silla L, Passos EP, Paz AH. Comparison of human mesenchymal stromal cells from four neonatal tissues: Amniotic membrane, chorionic membrane, placental decidua and umbilical cord. Cytotherapy. 2017;195:577–85 (2017). Toda A, Okabe M, Yoshida T, Nikaido T. The potential of amniotic membrane/amnion-derived cells for regeneration of various tissues. J Pharmacol Sci. 2007;1053:215–28 (2007). Hwang BW, Kim SJ, Park KM, Kim H, Yeom J, Yang J-A, Jeong H, Jung H, Kim K, Sung YC, Hahn SK. Genetically engineered mesenchymal stem cell therapy using self-assembling supramolecular hydrogels. J Control Release. 2015;220(SupplementPA):119–29 (2015). Partridge K, Yang X, Clarke NM, Okubo Y, Bessho K, Sebald W, Howdle SM, Shakesheff KM, Oreffo RO. Adenoviral BMP-2 gene transfer in mesenchymal stem cells: in vitro and in vivo bone formation on biodegradable polymer scaffolds. Biochem Biophys Res Commun. 2002;2921:144–52 (2002). Brower JBS, Blumberg SMD, Carroll EBS, Pastar IP, Brem HMD, Chen WPR. Mesenchymal stem cell therapy and delivery systems in nonhealing wounds. Adv Skin Wound Care. 2011;24(11):524–32 2011. Gao Y, Han Z, Li Q, Wu Y, Shi X, Ai Z, Du J, Li W, Guo Z, Zhang Y. Vitamin C induces a pluripotent state in mouse embryonic stem cells by modulating microRNA expression. FEBS J. 2015;2824:685–99 (2015). Gao Y, Yang L, Chen L, Wang X, Wu H, Ai Z, Du J, Liu Y, Shi X, Wu Y, Guo Z, Zhang Y. Vitamin C facilitates pluripotent stem cell maintenance by promoting pluripotency gene transcription. Biochimie. 2013;9511:2107–13 (2013). Esteban MA, Wang T, Qin B, Yang J, Qin D, Cai J, Li W, Weng Z, Chen J, Ni S, Chen K, Li Y, Liu X, Xu J, Zhang S, Li F, He W, Labuda K, Song Y, Peterbauer A, Wolbank S, Redl H, Zhong M, Cai D, Zeng L, Pei D. Vitamin C enhances the generation of mouse and human induced pluripotent stem cells. Cell Stem Cell. 2010;61:71–9 (2010). Eid W, Abdel-Rehim W. Vitamin C promotes pluripotency of human induced pluripotent stem cells via the histone demethylase JARID1A. Biol Chem. 2016;39711:1205–13 (2016). Blaschke K, Ebata KT, Karimi MM, Zepeda-Martinez JA, Goyal P, Mahapatra S, Tam A, Laird DJ, Hirst M, Rao A, Lorincz MC, Ramalho-Santos M. Vitamin C induces Tet-dependent DNA demethylation and a blastocyst-like state in ES cells. Nature. 2013;5007461:222–6 (2013). Potdar PD, D’Souza SB. Ascorbic acid induces in vitro proliferation of human subcutaneous adipose tissue derived mesenchymal stem cells with upregulation of embryonic stem cell pluripotency markers Oct4 and SOX 2. Human Cell. 2010;234:152–5 (2010). Choi KM, Seo YK, Yoon HH, Song KY, Kwon SY, Lee HS, Park JK. Effect of ascorbic acid on bone marrow-derived mesenchymal stem cell proliferation and differentiation. J Biosci Bioeng. 2008;1056:586–94 (2008). Wang Y, Singh A, Xu P, Pindrus MA, Blasioli DJ, Kaplan DL. Expansion and osteogenic differentiation of bone marrow-derived mesenchymal stem cells on a vitamin C functionalized polymer. Biomaterials. 2006;2717:3265–73 (2006). Yao ZY, Liu YM, Chen YL, Chen L, He SR, Zhang ZS. Ascorbic acid influences on extracellular matrix and structure of rabbit bone marrow mesenchymal stem cells. J Clin Rehabil Tissue Eng Res. 2018;229:1325–31 (2018). Zhang P, Li J, Qi Y, Zou Y, Liu L, Tang X, Duan J, Liu H, Zeng G. Vitamin C promotes the proliferation of human adipose-derived stem cells via p53-p21 pathway. Organogenesis. 2016;123:143–51 (2016). Nan G, Li M, Liao W, Qin J, Cao Y, Lu Y. Effect of valproic acid on endogenous neural stem cell proliferation in a rat model of spinal cord injury [white star]. Neural Regen Res. 2009;47:513–7 (2009). Lee HBS, Lee JYBS, Ha D-HBS, Jeong J-HP, Park J-BDDSMSDP. Effects of valproic acid on morphology, proliferation, and differentiation of mesenchymal stem cells derived from human gingival tissue. Implant Dent. 2018;271:33–42 (2018). Kothary PC, Rossi B, Del Monte MA. Valproic acid induced human retinal pigment epithelial cell death as well as its survival after hydrogen peroxide damage is mediated by P38 kinase. Adv Exp Med Biol. 2015;854:765–72 (2015). Sohni A, Verfaillie CM. Mesenchymal stem cells migration homing and tracking. Stem Cells Int. 2013;2013:130763 (2013). Wu Z, Hui G, Lu Y, Liu T, Huang Q, Guo L. Human amniotic epithelial cells express specific markers of nerve cells and migrate along the nerve fibers in the corpus callosum. Neural Regen Res. 2012;71:41–5 (2012). Cimmino L, Neel BG, Aifantis I. Vitamin C in stem cell reprogramming and cancer. Trends Cell Biol. 2018;289:698–708 (2018). Cimmino L, Dolgalev I, Wang Y, Yoshimi A, Martin GH, Wang J, Ng V, Xia B, Witkowski MT, Mitchell-Flack M, Grillo I, Bakogianni S, Ndiaye-Lobry D, Martin MT, Guillamot M, Banh RS, Xu M, Figueroa ME, Dickins RA, Abdel-Wahab O, Park CY, Tsirigos A, Neel BG, Aifantis I. Restoration of TET2 function blocks aberrant self-renewal and leukemia progression. Cell. 2017;1706:1079–1095.e1020 (2017). Heckelen A, Hermel M, Kondring B, Schrage NF. Ascorbic acid reversibly inhibits proliferation of retinal pigment epithelial cells. Acta Ophthalmol Scand. 2004;825:564–8 (2004). Lee SK, Kang JS, Jung DJ, Hur DY, Kim JE, Hahm E, Bae S, Kim HW, Kim D, Cho BJ, Cho D, Shin DH, Hwang YI, Lee WJ. Vitamin C suppresses proliferation of the human melanoma cell SK-MEL-2 through the inhibition of cyclooxygenase-2 (COX-2) expression and the modulation of insulin-like growth factor II (IGF-II) production. J Cell Physiol. 2008;2161:180–8 (2008). Kim KN, Pie JE, Park JH, Park YH, Kim HW, Kim MK. Retinoic acid and ascorbic acid act synergistically in inhibiting human breast cancer cell proliferation. J Nutr Biochem. 2006;177:454–62 (2006). Stadtfeld M, Apostolou E, Ferrari F, Choi J, Walsh RM, Chen T, Ooi SS, Kim SY, Bestor TH, Shioda T, Park PJ, Hochedlinger K. Ascorbic acid prevents loss of Dlk1-Dio3 imprinting and facilitates generation of all-iPS cell mice from terminally differentiated B cells. Nat Genet. 2012;444:398–405 S391–392 (2012). Liang X, Ding Y, Zhang Y, Tse HF, Lian Q. Paracrine mechanisms of mesenchymal stem cell-based therapy: current status and perspectives. Cell Transplant. 2014;239:1045–59 (2014).