Research Article

Визуализация возрастно-зависимых электротаксисов стволовых клеток, полученных из ожирения человека, под электрическими полями постоянного тока

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

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

У небольшой группы женщин-доноров старение уменьшило электротактическую миграцию hADSC. DCEF изменял экспрессию генов (747 вверх, 624 вниз), обогащая термины транспорта натрия/канала GO и пути PI3K-Akt KEGG, что указывает на участие в возрастной электротакси, не устанавливая причинно-следственную связь.

Abstract

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

Стволовые клетки, полученные из человеческих жиров (hADSCs), играют ключевую роль в регенерации тканей и заживлении ран, а их направленная миграция является необходимым условием для оказания этих терапевтических эффектов. Электрические поля (EF) хорошо известны как ключевые сигналы, направляющие миграцию клеток во время восстановления раны, однако электротактическое поведение hADSC — особенно то, как характеристики доноров (например, возраст) регулируют это поведение и его молекулярные механизмы — остаётся плохо изученным. Этот пробел в знаниях ограничивает оптимальное применение hADSC в регенеративной медицине. В этом исследовании мы впервые подтвердили существование электротаксиса в hADSC и подтвердили его зависимость от напряжения: при постоянных электрических полях (DCEF) от 100 до 200 мВ/мм hADSC мигрировали направленно к аноду, при этом более сильные интенсивности EF повышали как направление миграции, так и скорость миграции (по сравнению с контролем 0 мВ/мм). Затем мы сравнили hADSC у молодых женщин-доноров (27,00 ± 4,58 года) и пожилых женщин-доноров (62,33 ± 4,04 года) с использованием РНК-секвенирования (RNA-seq) после стимуляции DCEF 200 мВ/мм. Транскриптомический анализ выявил 747 повышенных и 624 пониженных гена у пожилых hADSC, при этом дифференцированно экспрессируемые гены (DEG), обогащённые биологическими процессами/путями, критически важными для электротаксиса — включая трансмембранный транспорт ионов натрия, активность натриевого канала с ограничением напряжения (термины GO) и сигнальный путь PI3K-Akt (путь KEGG). Функционально, пожилые hADSC демонстрировали значительно меньшую анодальную миграцию (уменьшение накопленного расстояния, евклидово расстояние и прямолинейность) по сравнению с молодыми hADSC при стимуляции DCEF. Это исследование впервые подтверждает наличие возрастно-зависимого электротаксиса в hADSC, показывая, что возраст донора коррелирует с нарушенной электротаксической способностью. Также показано, что дисрегулированная активность натриевых каналов и сигнализация PI3K-Akt могут лежать в основе этого возрастного снижения. Эти результаты указывают на потенциальные регуляторные механизмы электротаксиса hADSC и дают новые идеи для адаптации терапий на основе hADSC (например, выбор оптимальных доноров или таргетирование путей натрия/PI3K-Act) с целью улучшения регенерации тканей и заживления ран.

Introduction

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

Стволовые клетки, полученные из адипозов (ADSC), обладают сильной способностью к самообновлению и значительным регенеративным потенциалом. При соответствующих условиях индукции они могут дифференцироваться на остеобласти, хондроциты и адипоциты, средипрочих: 1. С помощью паракринной сигнализации ADSC также может поддерживать образование кровеносных и лимфатических сосудов 2,3, подавлять образованиерубцов 4 и проявлять иммунорегуляторныеэффекты 5. Поэтому ADSC считается идеальной семенной клеткай для клеточ....

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

Protocol

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

До начала сбора тканей было получено информированное согласие всех участников. Это исследование было одобрено Этическим комитетом Первой аффилированной больницы Китайского медицинского университета (одобрение No [2018]2018-110-2). Письменное информированное согласие было получено от всех участников перед сбором тканей

Изоляция и культура hADSC
Сбор тканей: Образцы жировой ткани человека в области брюшной полости были получены во время рутинных плановых процедур липосакции, проводимых в отделении пластической хирургии Первой аффилированной больницы Китайского медицинског....

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

Results

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

Применение электрических полей направляет направленную миграцию hADSC и увеличивает их миграционную способность
Экстракцированные hADSC демонстрировали типичные маркеры поверхности мезенхимальных стволовых клеток (например, CD29, CD44, CD90, CD73, CD105) и обладали потенциалом трилинейной дифференцировки (адипогенный, остеогенный, хондрогенный; Рисунок 2A), соответствующим стандартным критериям идентификации hADSC. Мы применили электричес.......

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

Discussion

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

На ранних этапах процесса восстановления и регенерации тканевых повреждений электрические поля становятся одними из первых физических сигналов, установленных в микросреде. Их направленные свойства пространственно-временно коррелируют с набором клеток в местоповреждения 27. Эндогенные электрические поля возникают из трансэпителиального потенциала, создаваемого поляризованным транспортом ионов в эпителиальных тканях. Когда эпителиальный барьер нарушается или стареет.......

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

Disclosures

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

У авторов нет конфликтов интересов, которые нужно раскрывать.

Acknowledgements

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

Мы искренне благодарим кафедру пластической хирургии Первой аффилированной больницы Китайского медицинского университета (Шэньян, Китай) и Институт регенеративных исцелений Калифорнийского университета в Дэвисе (Калифорния, США) за предоставление критически важной экспериментальной инфраструктуры и совместных исследовательских ресурсов, которые позволили провести это исследование. Мы также выражаем благодарность компании Shanghai OE Biotech Co., Ltd. за техническую поддержку в области секвенирования РНК и биоинформатического анализа.

....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
4 градуса; C/-20°; C/-80&°; Холодильник CХайер, КитайHYC-390/DW-25L262/DW-86L728J
АгарХУШИ, Китай10000561
Биоанализатор Agilent 2100Agilent Technologies, СШАG2939BA
Alizarin Red S Сигма-Олдрич, СШАA5533
Кабинет биобезопасности Thermo Fisher Scientific, США1300 A2 1,5 м
CaNO3· 4H2OХУШИ, Китай10013960
ЦентрифугаThermo Fisher Scientific, СШАX4R Pro 
CO2 ИнкубаторThermo Fisher Scientific, СШАForma Steri-Cycle 3307 
Коллагеназный тип IVBiosharp, Китай  BS076
Конфокальный микроскопZEISS, ГерманияLSM 900
Импульсное питание постоянного тока Daedo Powertronics, КореяDDP-500
ДексаметазонСигма-Олдрич, СШАD4902
Цифровой мультиметрФлюк, СШАFLUKE-175
DMSOСигма-Олдрич, СШАD2650
Электронный баланс  Сарториус, Германия  BSA224S-CW
FBS Гибко, США10270-106
Потоковый цитометрThermo Fisher Scientific, СШАA24858
IBMX (1-метил-3-изобутилксантин)Сигма-Олдрич, СШАI7018
Индометацин   Сигма-Олдрич, СШАI7378
ИнсулинСигма-Олдрич, СШАI5500   
Инвертированный микроскопZEISS, ГерманияAxio Observer 7 / ACR
ITS-GСигма-Олдрич, СШАI3146
KClХУШИ, Китай10019318
KH2PO4ХУШИ, Китай10019320
Линоловая кислота Сигма-Олдрич, СШАL1376
Живая сотовая станцияLive Cell Instrument, КореяChamlide TC 
DMEM с низким уровнем глюкозыГибко, США11885084
MgSO4· 7H2O ХУШИ, Китай10019322
Na2HPO4· 12Ч<суб>2OХУШИ, Китай10019324
NaClХУШИ, Китай10019318
Спектрофотометр NanoDrop 2000Thermo Fisher Scientific, СШАND-2000
Oil Red OСигма-Олдрич, СШАO0625
Пенициллин/стрептомицинГибко, США15140122
ПипеткиЭппендорф, Германия  4920000061
SYBR Premix EX TaqТакара, Китай  RR420A
Толуидин Блю O         Сигма-Олдрич, СШАT3260
ТрисХУШИ, Китай10019326
ТРИзолБейотим, КитайR0016
Trypsin-EDTAГибко, США25200056
Вертикальный микроскопZEISS, Германия415200-0000-000 
Вакуумная смазкаДОУ КОРНИНГ, США1597418
Витамин C     Сигма-Олдрич, СШАA4544
Система очистки водыThermo Fisher Scientific, США  GenPure xCAD плюс UF-TOC
&бета;-глицерофосфат Сигма-Олдрич, СШАG9422

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