Visualizzazione dell'elettrotassi dipendente dall'età di cellule staminali umane derivate dalle adipose sotto campi elettrici a corrente continua

Shiyu Li; Kan Zhu; Shude Yang; Min Zhao; Shu Guo

doi:10.3791/69666

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Articolo di ricerca

Visualizzazione dell'elettrotassi dipendente dall'età di cellule staminali umane derivate dalle adipose sotto campi elettrici a corrente continua

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DOI:

10.3791/69666

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19 dicembre 2025

Shiyu Li¹^,² , Kan Zhu²^,³ , Shude Yang¹ , Min Zhao²^,³ , Shu Guo¹

¹Department of Plastic Surgery, The First Affiliated Hospital of China Medical University, ²Department of Dermatology, Institute for Regenerative Cures, University of California, Davis, ³Department of Ophthalmology and Vision Science, Institute for Regenerative Cures, University of California, Davis

In questo articolo

Sommario

In una piccola coorte di donatrici, l'invecchiamento ha ridotto la migrazione elettrotattica degli hADSC. Il DCEF ha alterato l'espressione genica (747 in upload, 624 in download), arricchendo i termini trasporto/canale GO e le vie PI3K-Akt KEGG, suggerendo un coinvolgimento nell'elettrotassia legata all'età, senza stabilire la causalità.

Abstract

Le cellule staminali umane derivate dalle adipi (hADSC) sono fondamentali per la rigenerazione dei tessuti e la guarigione delle ferite, e la loro migrazione diretta è un prerequisito per esercitare questi effetti terapeutici. I campi elettrici (EF) sono ben riconosciuti come segnali chiave che guidano la migrazione cellulare durante la riparazione delle ferite, tuttavia il comportamento elettrotattico degli hADSC — in particolare come le caratteristiche del donatore (ad esempio, l'età) regolano questo comportamento e i suoi meccanismi molecolari sottostanti — rimane poco compreso. Questa lacuna di conoscenza limita l'applicazione ottimizzata degli hADSC nella medicina rigenerativa. In questo studio, abbiamo prima validato l'esistenza di elettrotassi negli hADSC e ne abbiamo confermato la dipendenza dalla tensione: sotto campi elettrici a corrente continua (DCEF) di 100-200 mV/mm, gli hADSC migravano direzionalmente verso l'anodo, con intensità EF più forti che aumentavano sia la direzionalità che la velocità di migrazione (rispetto a un controllo di 0 mV/mm). Abbiamo poi confrontato gli hADSC di giovani donatrici femmine (27,00 ± 4,58 anni) e di donatrici anziane (62,33 ± 4,04 anni) utilizzando il sequenziamento dell'RNA (RNA-seq) dopo una stimolazione DCEF a 200 mV/mm. L'analisi trascritomica ha identificato 747 geni a aumento e 624 sottoregolati in vecchi hADSC, con geni differenzialmente espressi (DEG) arricchiti da processi/vie biologiche critiche per l'elettrotassi — incluso il trasporto transmembrana di ioni di sodio, l'attività dei canali di sodio dipendente dal voltaggio (termini GO) e la via di segnalazione PI3K-Akt (via KEGG). Dal punto di vista funzionale, gli hADSC anziani hanno mostrato una migrazione anodale significativamente ridotta (distanza accumulata, distanza euclidea e direttezza diminuite) rispetto ai giovani hADSC sotto stimolazione DCEF. Questo studio fornisce la prima evidenza di elettrotaxi dipendente dall'età negli hADSC, dimostrando che l'età del donatore è correlata a una capacità elettrotattica compromessa. Rivela inoltre che l'attività dei canali del sodio e la segnalazione PI3K-Akt disregolate potrebbero essere alla base di questo declino legato all'età. Questi risultati indicano i potenziali meccanismi regolatori dell'elettrotassi hADSC e offrono nuove intuizioni per adattare le terapie basate su hADSC (ad esempio, selezionando donatori ottimali o puntando alle vie del sodio/PI3K-Akt) per migliorare la rigenerazione tissutale e gli esiti di guarigione delle ferite.

Introduzione

Le cellule staminali derivate dalle adipose (ADSC) possiedono una forte capacità di auto-rinnovamento e un significativo potenziale rigenerativo. In condizioni di induzione appropriate, possono differenziarsi in osteoblasti, condrociti e adipociti, tra gli^{altri 1}. Attraverso la segnalazione paracrina, l'ADSC può anche supportare la generazione di vasi sanguigni e vasi^linfatici ^2,3, inibire la formazione della^{cicatrice 4} e mostrare effetti regolatori^{immunitari 5}. Pertanto, l'ADSC è considerata una cellula s....