بررسی اثر یوژنول بر بیان ژنهای دخیل در پتانسیل تنظیم ایمنی سلول‌های بنیادی مزانشیمی مشتق شده از مغز استخوان موش

Journal of Cell and Molecular Research

Article 2, Volume 10, Issue 1 - Serial Number 19, January 0, Pages 1-10   

Document Type: Research Articles

DOI: 10.22067/jcmr.v10i1.70380

Authors

مریم یزدانی; علی بیدمشکی پور; سجاد سی سخت نژاد^*

دانشگاه رازی

Abstract

توانایی تنظیم ایمنی سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSCs) یکی از قابلیتهای جذاب و منحصر بفرد این سلول‌ها است که باعث شده، ابزار جالبی را برای تیمار بیماری‌های التهابی و خود ایمنی فراهم نماید. یوژنول یک ترکیب فرار از کلاس ترکیبات شیمیایی فنیل‌پروپانوئیدها می‌باشد. علی‌رغم مطالعات مختلف بر روی خواص زیست‌شناختی و فارماکولوژیک یوژنول، اثر آن بر سلول‌های بنیادی به ویژه MSCs، هنوز مشخص نشده است. بنابراین، این مطالعه به منظور بررسی اثر یوژنول بر بیان ژن‌های (Tlr3، Tlr4، Ccl2 و Ccl3) دخیل در پتانسیل تنظیم ایمنی MSCs مشتق شده از مغز استخوان موش، به وسیله روش Real-time PCR، طراحی شد. جهت انجام این کار، MSCs از مغز استخوان موش‌های 8-4 هفته‌ای جدا شد. اثر یوژنول بر بقاء MSCs بوسیله روش MTT در بازه های زمانی 24، 48 و 72 ساعت پس از تیمار، بررسی شد. نتایج نشان داد که یوژنول به روش وابسته به دوز و زمان تعداد MSCs را کاهش می‌دهد. بعلاوه، غلظت IC50 یوژنول بر MSCs در 24 و 48 ساعت پس از تیمار 400 میکروگرم بر میلی‌لیتر و در 72 ساعت 200 میکروگرم بر میلی‌لیتر بود. همچنین، حدود 90 درصد MSCs، 24 ساعت پس از تیمار در غلظت 5/12 میکروگرم بر میلی‌لیتر، زنده بودند. نتایج حاصل از بررسی کمی بیان ژن‌ها حاکی از آن بود که یوژنول باعث افزایش بیان ژن‌های Tlr3، Tlr4 و Ccl3 به ترتیب 6/1، 8/1 و 2/2 برابر در سلول‌های تیمار شده با یوژنول نسبت به سلول‌های کنترل شد (Fold change > 1.5; P ≤0.05). در نتیجه، ما پیشنهاد می‌کنیم که یوژنول ممکن است تاحدودی بتواند پتانسیل تنظیم ایمنی MSCs را تنظیم کند و بنابراین، این مطالعه زمینه‌ای را جهت مطالعات بیشتر برای بررسی اثر یوژنول بر ویژگی‌ها و عملکردهای MSCs فراهم کرده است، که نهایتا ممکن است پتانسیل این سلول‌ها را برای کاربردهای سلول درمانی بهبود ببخشد.

Keywords

یوژنول; سلول‌های بنیادی مزانشیمی; پتانسیل تنظیم سیستم ایمنی; موش

References

Abdi R., Fiorina P., Adra C. N., Atkinson M. and Sayegh M. H. (2008) Immunomodulation by mesenchymal stem cells: a potential therapeutic strategy for type 1 diabetes. Diabetes 57: 1759-1767.

Bachiega T. F., de Sousa J. P., Bastos J. K. and Sforcin J. M. (2012) Clove and eugenol in noncytotoxic concentrations exert immunomodulatory/anti-inflammatory action on cytokine production by murine macrophages. The Journal of Pharmacy and Pharmacology 64: 610-616.

Delarosa O., Dalemans W. and Lombardo E. (2012) Toll-like receptors as modulators of mesenchymal stem cells. Frontiers in Immunology. 3: 182.

Hass R., Kasper C., Böhm S. and Jacobs R. (2011) Different populations and sources of human mesenchymal stem cells (MSC): a comparison of adult and neonatal tissue-derived MSC. Cell Communication and Signaling 9: 1.

Huang C. E., Hu F. W., Yu C. H., Tsai L. L., Lee T. H., Chou M. Y. and Yu C. C. (2014) Concurrent expression of Oct4 and Nanog maintains mesenchymal stem-like property of human dental pulp cells. International Journal of Molecular Sciences 15: 18623-18639.

Hwang S. H., Cho H. K., Park S. H., Lee W., Lee H. J., Lee D. C., Oh J. H., Kim T. G., Sohn H. J., Kang J. M. and Kim S. W. (2014) Toll like receptor 3 & 4 responses of human turbinate derived mesenchymal stem cells: stimulation by double stranded RNA and lipopolysaccharide. PloS one. 9, e101558.

Ito M., Murakami K. and Yoshino M. (2005) Antioxidant action of eugenol compounds: role of metal ion in the inhibition of lipid peroxidation. Food and Chemical Toxicology 43: 461-466.

Kabuto H. and Yamanushi T. T. (2011) Effects of zingerone [4-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2-butanone] and eugenol [2-methoxy-4-(2-propenyl)phenol] on the pathological progress in the 6-hydroxydopamine-induced Parkinson's disease mouse model. Neurochemical Research 36: 2244-2249.

Kamatou G. P., Vermaak I. and Viljoen A. M. (2012) Eugenol--from the remote Maluku Islands to the international market place: a review of a remarkable and versatile molecule. Molecules 17: 6953-6981.

Le Blanc K. and Davies L. C. (2015) Mesenchymal stromal cells and the innate immune response. Immunology Letters 168: 140-146.

Lee H. K., Kim H. S., Kim J. S., Kim Y. G., Park K. H., Lee J. H., Kim K. H., Chang I. Y., Bae S. C., Kim Y., Hong J. T., Kehrl J. H. and Han S. B. (2017) CCL2 deficient mesenchymal stem cells fail to establish long-lasting contact with T cells and no longer ameliorate lupus symptoms. Scientific Reports 7: 41258.

Livak K. J. and Schmittgen T. D. (2001) Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-Delta Delta C(T)) Method. Methods 25: 402-408.

Ma S., Xie N., Li W., Yuan B., Shi Y. and Wang Y. (2014) Immunobiology of mesenchymal stem cells. Cell Death and Differentiation 21: 216-225.

Mastri M., Shah Z., McLaughlin T., Greene C. J., Baum L., Suzuki G. and Lee T. (2012) Activation of Toll-like receptor 3 amplifies mesenchymal stem cell trophic factors and enhances therapeutic potency. American Journal of Physiology. Cell Physiology 303: C1021-1033.

Najar M., Krayem M., Meuleman N., Bron D. and Lagneaux L. (2017) Mesenchymal Stromal Cells and Toll-Like Receptor Priming: A Critical Review. Immune Network 17: 89-102.

O'Neill L. A., Golenbock D. and Bowie A. G. (2013) The history of Toll-like receptors - redefining innate immunity. Nature Reviews. Immunology 13: 453-460.

Pyo M., Lee H. K., Uhm J., Ryu H. S., Hong J. T., Kim Y. and Han S. B. (2015) Time-lapse imaging of contact dynamics between mesenchymal stem cells and T cells (THER5P. 913)ed^eds): Am Assoc Immnol.

Raghavenra H., Diwakr B. T., Lokesh B. R. and Naidu K. A. (2006) Eugenol--the active principle from cloves inhibits 5-lipoxygenase activity and leukotriene-C4 in human PMNL cells. Prostaglandins, Leukotrienes, and Essential Fatty Acids 74: 23-27.

Rashedi I., Gomez-Aristizabal A., Wang X. H., Viswanathan S. and Keating A. (2017) TLR3 or TLR4 Activation Enhances Mesenchymal Stromal Cell-Mediated Treg Induction via Notch Signaling. Stem Cells 35: 265-275.

Ren G., Zhang L., Zhao X., Xu G., Zhang Y., Roberts A. I., Zhao R. C. nad Shi Y. (2008) Mesenchymal stem cell-mediated immunosuppression occurs via concerted action of chemokines and nitric oxide. Cell Stem Cell 2: 141-150.

Ren G., Zhao X., Zhang L., Zhang J., L'Huillier A., Ling W., Roberts A. I., Le A. D., Shi S., Shao C. and Shi Y. (2010) Inflammatory cytokine-induced intercellular adhesion molecule-1 and vascular cell adhesion molecule-1 in mesenchymal stem cells are critical for immunosuppression. Journal of Immunology 184: 2321-2328.

Renner P., Eggenhofer E., Rosenauer A., Popp F. C., Steinmann J. F., Slowik P., Geissler E. K., Piso P., Schlitt H. J. and Dahlke M. H. (2009) Mesenchymal stem cells require a sufficient, ongoing immune response to exert their immunosuppressive function. Transplantation Proceedings 41: 2607-2611.

Savickiene J., Treigyte G., Baronaite S., Valiuliene G., Kaupinis A., Valius M., Arlauskiene A. and Navakauskiene R. (2015) Human amniotic fluid mesenchymal stem cells from second-and third-trimester amniocentesis: Differentiation potential, molecular signature, and proteome analysis. Stem Cells Intternational 2015.

Singh G., Maurya S., DeLampasona M. P. and Catalan C. A. (2007) A comparison of chemical, antioxidant and antimicrobial studies of cinnamon leaf and bark volatile oils, oleoresins and their constituents. Food and Chemical Toxicology 45: 1650-1661.

Sisakhtnezhad S., Alimoradi E. and Akrami H. (2017) External factors influencing mesenchymal stem cell fate in vitro. European Journal of Cell Biology 96: 13-33.

Tomchuck S. L., Zwezdaryk K. J., Coffelt S. B., Waterman R. S., Danka E. S. and Scandurro A. B. (2008) Toll-like receptors on human mesenchymal stem cells drive their migration and immunomodulating responses. Stem Cells 26: 99-107.

Wang J., Zhao Y., Wu X., Yin S., Chuai Y. and Wang A. (2015) The utility of human fallopian tube mucosa as a novel source of multipotent stem cells for the treatment of autologous reproductive tract injury. Stem Cell Research & Therapy 6: 98.

Waterman R. S., Tomchuck S. L., Henkle S. L. and Betancourt A. M. (2010) A new mesenchymal stem cell (MSC) paradigm: polarization into a pro-inflammatory MSC1 or an Immunosuppressive MSC2 phenotype. PloS One 5: e10088.

Zhang L., Liu D., Pu D., Wang Y., Li L., He Y., Li Y., Qiu Z., Zhao S. and Li W. (2015) The role of Toll-like receptor 3 and 4 in regulating the function of mesenchymal stem cells isolated from umbilical cord. International Journal of Molecular Medicine 35: 1003-1010.

Zhao Q., Ren H. and Han Z. (2016). Mesenchymal stem cells: Immunomodulatory capability and clinical potential in immune diseases. Journal of Cellular Immunotherapy 2: 3-20.

Zhao X., Liu D., Gong W., Zhao G., Liu L., Yang L. and Hou Y. (2014) The toll-like receptor 3 ligand, poly(I:C), improves immunosuppressive function and therapeutic effect of mesenchymal stem cells on sepsis via inhibiting MiR-143. Stem Cells 32: 521-533.