Research Article

Visualisatie van leeftijdsafhankelijke elektrotaxis van stamcellen afkomstig van menselijke vetstoffen onder gelijkstroomvelden

DOI:

10.3791/69666

⸱

December 19th, 2025

 ,  ,  ,  , 
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 This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In een kleine groep vrouwelijke donoren verminderde veroudering de elektrotactische migratie van hADSC's. DCEF veranderde genexpressie (747 omhoog, 624 omlaag), verrijkte natriumtransport/kanaal GO-termen en PI3K-Akt KEGG-routes, wat wijst op betrokkenheid bij leeftijdsgebonden elektrotaxis, zonder causaliteit vast te stellen.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Stamcellen afkomstig van humane vetstoffen (hADSC's) zijn essentieel voor weefselregeneratie en wondgenezing, en hun gerichte migratie is een voorwaarde om deze therapeutische effecten te kunnen uitoefenen. Elektrische velden (EF's) worden goed herkend als belangrijke aanwijzingen die celmigratie tijdens wondherstel sturen, maar het elektrotactisch gedrag van hADSC's – vooral hoe donorkenmerken (bijv. leeftijd) dit gedrag en de onderliggende moleculaire mechanismen reguleren – blijft slecht begrepen. Deze kenniskloof beperkt de geoptimaliseerde toepassing van hADSC's in regeneratieve geneeskunde. In deze studie valideerden we eerst het bestaan van elektrotaxis in hADSC's en bevestigden we de spanningsafhankelijkheid: onder gelijkstroomvelden (DCEF's) van 100-200 mV/mm migreerden hADSC's richtingsgebonden naar de anode, met sterkere EF-intensiteiten die zowel migratierichting als snelheid verhoogden (in tegenstelling tot 0 mV/mm controle). Vervolgens vergeleken we hADSC's van jonge vrouwelijke donoren (27,00 ± 4,58 jaar) en oudere vrouwelijke donoren (62,33 ± 4,04 jaar) met RNA-sequencing (RNA-seq) na 200 mV/mm DCEF-stimulatie. Transcriptomische analyse identificeerde 747 upregulatieve en 624 downgereguleerde genen in oudere hADSC's, met differentieel tot expressie gebrachte genen (DEGs) verrijkt in biologische processen/routes die cruciaal zijn voor elektrotaxis – waaronder natriumiontransmembraantransport, spanningsgestuurde natriumkanaalactiviteit (GO-termen) en de PI3K-Akt signaalweg (KEGG-route). Functioneel vertoonden oudere hADSC's significant verminderde anodale migratie (verminderde opgebouwde afstand, Euclidische afstand en directheid) vergeleken met jonge hADSC's onder DCEF-stimulatie. Deze studie levert het eerste bewijs van leeftijdsafhankelijke elektrotaxis in hADSC's en toont aan dat donorleeftijd correleert met een verminderde elektrotactische capaciteit. Het onthult verder dat de disreguliere natriumkanaalactiviteit en PI3K-Akt-signalering mogelijk ten grondslag liggen aan deze leeftijdsgerelateerde achteruitgang. Deze bevindingen wijzen op de mogelijke regulerende mechanismen van hADSC-elektrotaxis en bieden nieuwe inzichten voor het afstemmen van op hADSC-gebaseerde therapieën (bijvoorbeeld het selecteren van optimale donoren of het richten op natrium/PI3K-Akt-routes) om weefselregeneratie en wondgenezing te verbeteren.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Adipos-afgeleide stamcellen (ADSC) beschikken over een sterk zelfvernieuwingsvermogen en een aanzienlijk regeneratief potentieel. Onder geschikte inductieomstandigheden kunnen ze differentiëren in osteoblasten, chondrocyten en adipocyten, onder andere1. Via paracriene signalering kan ADSC ook de vorming van bloedvaten en lymfevatenondersteunen 2,3, littekenvorming remmen4 en immuunregulerende effecten vertonen5. Daarom wordt ADSC beschouwd als een ideale zaadcel voor celgebaseerde therapieën in de regenera....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Geïnformeerde toestemming werd van alle deelnemers verkregen voorafgaand aan de weefselverzameling. Deze studie werd goedgekeurd door de Ethische Commissie van het Eerste Geaffilieerde Ziekenhuis van de China Medische Universiteit (Goedkeuringsnr.: [2018]2018-110-2). Schriftelijke geïnformeerde toestemming werd van alle deelnemers verkregen voorafgaand aan de weefselverzameling

hADSC-isolatie en cultuur
Weefselverzameling: Menselijke buikvetweefselmonsters werden afgenomen tijdens routinematige electieve liposuctieprocedures die werden uitgevoerd op de afdeling Plastisc....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De toepassing van elektrische velden stuurt de richtingsmigratie van hADSC's en verbetert hun migratiecapaciteit
De geëxtraheerde hADSC's vertoonden typische mesenchymale stamceloppervlaktemarkers (bijv. CD29, CD44, CD90, CD73, CD105) en hadden trilineagedifferentiatiepotentieel (adipogeen, osteogeen, chondrogen; Figuur 2A), die voldoet aan de standaardcriteria voor hADSC-identificatie. We pasten gelijkstroomvelden (DCEF's) toe bij intens.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Vroeg in het herstel en regeneratieproces van weefselletsel verschijnen elektrische velden als een van de vroegste fysieke signalen die in de microomgeving worden vastgesteld. Hun directionele eigenschappen zijn ruimtelijk en tijdelijk gecorreleerd met de rekrutering van cellen naar de letselplaats27. Endogene elektrische velden ontstaan uit het transepitheliale potentiaal dat wordt gegenereerd door gepolariseerd ionentransport in epitheelweefsels. Wanneer de epit.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben geen belangenconflicten om te melden.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wij erkennen oprecht de afdeling Plastische Chirurgie van The First Affiliated Hospital of China Medical University (Shenyang, China) en het Institute for Regenerative Cures aan de University of California, Davis (CA, VS) voor hun beschikbaarheid van kritieke experimentele infrastructuur en gedeelde onderzoeksmiddelen die deze studie mogelijk maakten. We spreken ook onze dank uit aan Shanghai OE Biotech Co., Ltd. voor hun technische ondersteuning op het gebied van RNA-sequencing en bio-informatische analyse.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
4°C/-20°C/-80°C RefrigeratorHaier, ChinaHYC-390/DW-25L262/DW-86L728J
AgarHUSHI, China10000561
Agilent 2100 BioanalyzerAgilent Technologies, United StatesG2939BA
Alizarin Red S Sigma-Aldrich, United StatesA5533
Biosafety Cabinet Thermo Fisher Scientific, United States1300 A2 1.5 m
CaNO3·4H2OHUSHI, China10013960
CentrifugeThermo Fisher Scientific, United StatesX4R Pro 
CO2 IncubatorThermo Fisher Scientific, United StatesForma Steri-Cycle 3307 
Collagenase Type IVBiosharp, China BS076
Confocal MicroscopeZEISS, GermanyLSM 900
DC Pulse Power Supply Daedo Powertronics, KoreaDDP-500
DexamethasoneSigma-Aldrich, United StatesD4902
Digital MultimeterFluke, United StatesFLUKE-175
DMSOSigma-Aldrich, United StatesD2650
Electronic Balance Sartorius, Germany BSA224S-CW
FBS Gibco, United States10270-106
Flow CytometerThermo Fisher Scientific, United StatesA24858
IBMX (1-Methyl-3-isobutylxanthine)Sigma-Aldrich, United StatesI7018
Indomethacin  Sigma-Aldrich, United StatesI7378
InsulinSigma-Aldrich, United StatesI5500  
Inverted MicroscopeZEISS, GermanyAxio Observer 7 / ACR
ITS-GSigma-Aldrich, United StatesI3146
KClHUSHI, China10019318
KH2PO4HUSHI, China10019320
Linoleic Acid Sigma-Aldrich, United StatesL1376
Live Cell StationLive Cell Instrument, KoreaChamlide TC 
Low-glucose DMEMGibco, United States11885084
MgSO4·7H2O HUSHI, China10019322
Na2HPO4·12H2OHUSHI, China10019324
NaClHUSHI, China10019318
NanoDrop 2000 SpectrophotometerThermo Fisher Scientific, United StatesND-2000
Oil Red OSigma-Aldrich, United StatesO0625
Penicillin/StreptomycinGibco, United States15140122
PipettesEppendorf, Germany 4920000061
SYBR Premix EX TaqTakara, China RR420A
Toluidine Blue O     Sigma-Aldrich, United StatesT3260
TrisHUSHI, China10019326
TRIzolBeyotime, ChinaR0016
Trypsin-EDTAGibco, United States25200056
Upright MicroscopeZEISS, Germany415200-0000-000 
Vacuum GreaseDOW CORNING, United States1597418
Vitamin C   Sigma-Aldrich, United StatesA4544
Water Purification SystemThermo Fisher Scientific, United States GenPure xCAD Plus UF-TOC
β-Glycerophosphate Sigma-Aldrich, United StatesG9422

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Qin, Y., et al. An update on adipose-derived stem cells for regenerative medicine: Where challenge meets opportunity. Adv Sci. 10 (20), e2207334(2023).
  2. Biniazan, F., Stoian, A., Haykal, S. Adipose-derived stem cells: Angioge....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Adipose Derived Stem CellsElectrotaxisElectric Field StimulationAge Dependent MigrationStem Cell MigrationRNA SequencingSodium Channel ActivityPI3K Akt SignalingTissue RegenerationWound Healing

Related Articles