L’insulto ischemico a carico del tessuto cardiaco determina una diminuzione del numero e della funzionalità dei cardiomiociti nella zona colpita con conseguente comparsa di insufficienza contrattile. Le cellule staminali mesenchimali (MSCs) costituiscono una sottopopolazione cellulare del midollo osseo ritenuta in grado di transdifferenziare in fenotipi non-ematopoietici, tra cui anche quello muscolare cardiaco. Lo scopo della nostra ricerca e’ stato quello di simulare “in vitro” condizioni di ischemia severa alle quali sottoporre cardiomiociti adulti di ratto, facendoli crescere insieme a MSCs e valutandone le potenzialita’ differenziative in senso muscolare cardiaco. Poiché le poliammine naturali sono modulatori positivi della crescita e della sopravvivenza cellulare, in questo studio abbiamo anche voluto valutare se la deplezione del contenuto intracellulare di poliammine desse luogo a un aumento del differenziamento in senso cardiaco da parte delle MSCs. Le MSCs sono state isolate da femori di ratti transgenici Sprague Dowley esprimenti GFP. Le MSCs GFP+ sono state aggiunte ai cardiomiociti nella proporzione 1:5 e mantenute in co-coltura per 5 giorni. Il differenziamento in senso cardiomiocitario è stato valutato utilizzando anticorpi primari contro antigeni specifici quali troponina-I cardiaca e catena leggera della miosina cardiaca. I risultati ottenuti dopo 5 giorni di co-coltura mostrano la presenza in cellule MSCs, seppur in numero esiguo, sia della catena leggera della miosina cardiaca, cMLC2, che della troponina-I cardiaca, cTnI. . Nel tentativo di riprodurre “in vitro” il microambiente ischemico, abbiamo sottoposto un gruppo di cardiomiociti in condizioni che simulano l’ischemia severa, coltivandoli per 24 h in un terreno senza glucosio e privo di siero, in totale assenza di ossigeno. Alle colture di cardiomiociti controllo e ischemici sono state quindi aggiunte le staminali, in un rapporto di 1:5 rispetto ai cardiomiociti, con e senza DFMO. La normale co-coltura determina la presenza di proteine miofibrillari nell’ 1 % delle MSCs presenti, ma rispetto a questa condizione vi è una crescita statisticamente significativa, sia di miosina che di troponina cardiache, in ognuno dei trattamenti a cui abbiamo sottoposte le co-colture. In definitiva questi risultati dimostrano che il trattamento con il solo DFMO induce un’espressione significativamente più elevata di proteine sarcomeriche nelle MSCs in co-coltura rispetto al gruppo controllo ed ha un’azione potenziante sullo stimolo al differenziamento indotto dall’insulto ischemico. Accanto al più noto meccanismo d’azione del DFMO, quale inibitore della via biosintetica delle poliammine, con conseguente ridotta crescita cellulare, abbiamo anche osservato nelle MSCs una sua attività nell’acetilazione delle proteine istoniche, nello specifico dell’istone H3. In particolare vi è un aumento nelle MSCs dell’acetilazione dell’istone H3 a partire dal quarto giorno di trattamento con DFMO, con un ritorno alle condizioni di controllo dopo un picco al sesto giorno di trattamento. Poiché, come riportato in letteratura, l’aumento dell’acetilazione degli istoni induce una maggiore trascrizione genica, è ipotizzabile che questa attività, essendovi nel contempo un rallentamento della crescita cellulare dovuto allo stesso DFMO, sia maggiormente orientata al transdifferenziamento del fenotipo cellulare.

Elevata presenza di miofibrille sarcomeriche in cellule staminali mesenchimali coltivate insieme a cardiomiociti sottoposti a ischemia simulata / M. Carboni; F. Bonafé; I. Stanic'; F. Macini; C. Muscari; C. Gamberini; C. Guarnieri; C.M. Caldarera. - STAMPA. - (2006), pp. 67-71. (Intervento presentato al convegno III Workshop delle Unkita'Operative dell'Istituto Nazionale per le Ricerche Cardiovascolari (INRC) tenutosi a Torino nel 24-25 marzo 2006).

Elevata presenza di miofibrille sarcomeriche in cellule staminali mesenchimali coltivate insieme a cardiomiociti sottoposti a ischemia simulata

CARBONI, MARCO;BONAFÈ, FRANCESCA;STANIC, IVANA;MUSCARI, CLAUDIO;GAMBERINI, CHIARA;GUARNIERI, CARLO;CALDARERA, CLAUDIO MARCELLO
2006

Abstract

L’insulto ischemico a carico del tessuto cardiaco determina una diminuzione del numero e della funzionalità dei cardiomiociti nella zona colpita con conseguente comparsa di insufficienza contrattile. Le cellule staminali mesenchimali (MSCs) costituiscono una sottopopolazione cellulare del midollo osseo ritenuta in grado di transdifferenziare in fenotipi non-ematopoietici, tra cui anche quello muscolare cardiaco. Lo scopo della nostra ricerca e’ stato quello di simulare “in vitro” condizioni di ischemia severa alle quali sottoporre cardiomiociti adulti di ratto, facendoli crescere insieme a MSCs e valutandone le potenzialita’ differenziative in senso muscolare cardiaco. Poiché le poliammine naturali sono modulatori positivi della crescita e della sopravvivenza cellulare, in questo studio abbiamo anche voluto valutare se la deplezione del contenuto intracellulare di poliammine desse luogo a un aumento del differenziamento in senso cardiaco da parte delle MSCs. Le MSCs sono state isolate da femori di ratti transgenici Sprague Dowley esprimenti GFP. Le MSCs GFP+ sono state aggiunte ai cardiomiociti nella proporzione 1:5 e mantenute in co-coltura per 5 giorni. Il differenziamento in senso cardiomiocitario è stato valutato utilizzando anticorpi primari contro antigeni specifici quali troponina-I cardiaca e catena leggera della miosina cardiaca. I risultati ottenuti dopo 5 giorni di co-coltura mostrano la presenza in cellule MSCs, seppur in numero esiguo, sia della catena leggera della miosina cardiaca, cMLC2, che della troponina-I cardiaca, cTnI. . Nel tentativo di riprodurre “in vitro” il microambiente ischemico, abbiamo sottoposto un gruppo di cardiomiociti in condizioni che simulano l’ischemia severa, coltivandoli per 24 h in un terreno senza glucosio e privo di siero, in totale assenza di ossigeno. Alle colture di cardiomiociti controllo e ischemici sono state quindi aggiunte le staminali, in un rapporto di 1:5 rispetto ai cardiomiociti, con e senza DFMO. La normale co-coltura determina la presenza di proteine miofibrillari nell’ 1 % delle MSCs presenti, ma rispetto a questa condizione vi è una crescita statisticamente significativa, sia di miosina che di troponina cardiache, in ognuno dei trattamenti a cui abbiamo sottoposte le co-colture. In definitiva questi risultati dimostrano che il trattamento con il solo DFMO induce un’espressione significativamente più elevata di proteine sarcomeriche nelle MSCs in co-coltura rispetto al gruppo controllo ed ha un’azione potenziante sullo stimolo al differenziamento indotto dall’insulto ischemico. Accanto al più noto meccanismo d’azione del DFMO, quale inibitore della via biosintetica delle poliammine, con conseguente ridotta crescita cellulare, abbiamo anche osservato nelle MSCs una sua attività nell’acetilazione delle proteine istoniche, nello specifico dell’istone H3. In particolare vi è un aumento nelle MSCs dell’acetilazione dell’istone H3 a partire dal quarto giorno di trattamento con DFMO, con un ritorno alle condizioni di controllo dopo un picco al sesto giorno di trattamento. Poiché, come riportato in letteratura, l’aumento dell’acetilazione degli istoni induce una maggiore trascrizione genica, è ipotizzabile che questa attività, essendovi nel contempo un rallentamento della crescita cellulare dovuto allo stesso DFMO, sia maggiormente orientata al transdifferenziamento del fenotipo cellulare.
2006
Biopolimeri ingegnerizzati con cellule staminali autologhe: una nuova frontiera per la rigenerazione del mmiocardio infartuato.
67
71
Elevata presenza di miofibrille sarcomeriche in cellule staminali mesenchimali coltivate insieme a cardiomiociti sottoposti a ischemia simulata / M. Carboni; F. Bonafé; I. Stanic'; F. Macini; C. Muscari; C. Gamberini; C. Guarnieri; C.M. Caldarera. - STAMPA. - (2006), pp. 67-71. (Intervento presentato al convegno III Workshop delle Unkita'Operative dell'Istituto Nazionale per le Ricerche Cardiovascolari (INRC) tenutosi a Torino nel 24-25 marzo 2006).
M. Carboni; F. Bonafé; I. Stanic'; F. Macini; C. Muscari; C. Gamberini; C. Guarnieri; C.M. Caldarera
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