Biopolym. Cell. 2025; 41(4):259.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000B28
Молекулярна та клітинна біотехнології
Відповіді на оксидативний стрес культивованих in vitro мезенхімальних стовбурових клітин вартонового студню, отриманих від матерів з діабетом
1, 2Ковальчук М. В., 2Шувалова Н.С., 2Дерябіна О. Г., 1, 2Кордюм В. А.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143
  2. Інститут генетичної та регенеративної медицини, ДУ “Національний
    науковий центр “Інститут кардіології, клінічної та регенеративної медицини
    ім. академіка М.Д. Стражеска НАМН України”
    вул. Святослава Хороброго, 5, Київ, Україна, 03151

Abstract

Мета. Дані щодо впливу діабетичного мікрооточення на перинатальні стовбурові клітини на сьогоднішній день є фрагментарними та суперечливими. Метою дослідження було оцінити вплив діабетичного мікрооточення на функціональні реакції на оксидативний стрес in vitro розмножених МСК Вартонового студню (МСК-ВС), отриманих від діабетичних матерів. Методи. МСК отримували методом експлантів та культивували за допомогою стандартних методів. Оксидативний стрес індукували пероксидом водню (H2O2), що додавався разово. Метаболічну активність МСК-ВС визначали за допомогою МТТ-аналізу. Результати. Наші результати показали, що життєздатність МСК-ВС, що знаходились під впливом діабетичного мікрооточення та контрольних клітин, зазнавала впливу від H2O2 за двох-фазною (горметичною) та двох-лінійною (пороговою) моделями відповіді при концентраціях від 6,25 до 440 мкМ. MTT-аналіз не виявляв суттєвих змін виживання після обробки H2O2 між клітинами, що зазнали діабетичного впливу та контрольними. Однак значення NOAEL (рівень без спостережуваного побічного ефекту) для клітин, що зазнали діабетичного впливу, становило близько 100 мкМ, що не є типовим для контрольних клітин. Висновки. Було встановлено, що реакції на оксидативний стрес контрольних та отриманих від діабетичних матерів МСК-ВС суттєво не відрізнялися, за винятком значення NOAEL. Отже, важливо враховувати реакцію на оксидативний стрес МСК-ВС, отриманих від матерів з діабетом, з точки зору розробки критеріїв донорських клітин, використання клітин для лікування діабетичних ускладнень та як індикатора несприятливого впливу діабету на клітини плода.
Keywords: МСК-ВС, цукровий діабет, оксидативний стрес
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Li L, Li J, Guan H, Oishi H, Takahashi S, Zhang C. Human umbilical cord mesenchymal stem cells in diabetes mellitus and its complications: applications and research advances. Int J Med Sci. 2023; 20(11):1492-507.
[2] Habiba UE, Khan N, Greene DL, Ahmad K, Shamim S, Umer A. Meta-analysis shows that mesenchymal stem cell therapy can be a possible treatment for diabetes. Front Endocrinol (Lausanne). 2024; 15:1380443.
[3] Zeinhom A, Fadallah SA, Mahmoud M. Human mesenchymal stem/stromal cell based-therapy in diabetes mellitus: experimental and clinical perspectives. Stem Cell Res Ther. 2024; 15(1):384.
[4] Kornicka K, Houston J, Marycz K. Dysfunction of Mesenchymal Stem Cells Isolated from Metabolic Syndrome and Type 2 Diabetic Patients as Result of Oxidative Stress and Autophagy may Limit Their Potential Therapeutic Use. Stem Cell Rev Rep. 2018; 14(3):337-45.
[5] Mi Y, Wei D, Du B, Zhang R, Li J, Huang S, Zhang B, Ren J, Wu X. Effect of type 2 diabetes mellitus microenvironment on osteogenic capacity of bone marrow mesenchymal stem cells. Int Immunopharmacol. 2025; 157:114724.
[6] Mahmoud M, Abu-Shahba N, Azmy O, El-Badri N. Impact of Diabetes Mellitus on Human Mesenchymal Stromal Cell Biology and Functionality: Implications for Autologous Transplantation. Stem Cell Rev Rep. 2019; 15(2):194-217.
[7] Zhu D, Barabadi M, McDonald C, Kusuma G, Inocencio IM, Lim R. Implications of maternal-fetal health on perinatal stem cell banking. Gene Ther. 2024; 31(3-4):65-73.
[8] Ali F, Aziz F, Wajid N. Effect of type 2 diabetic serum on the behavior of Wharton's jelly-derived mesenchymal stem cells in vitro. Chronic Dis Transl Med. 2017; 3(2):105-11.
[9] Kong CM, Subramanian A, Biswas A, Stunkel W, Chong YS, Bongso A, Fong CY. Changes in Stemness Properties, Differentiation Potential, Oxidative Stress, Senescence and Mitochondrial Function in Wharton's Jelly Stem Cells of Umbilical Cords of Mothers with Gestational Diabetes Mellitus. Stem Cell Rev Rep. 2019; 15(3):415-26.
[10] Salem S, Leach L. Umbilical cord mesenchymal stem cells from gestational diabetes show impaired ability to up-regulate paracellular permeability from sub-endothelial niche. Clin Sci (Lond). 2024; 138(2):87-102.
[11] Iacobini C, Vitale M, Pesce C, Pugliese G, Menini S. Diabetic Complications and Oxidative Stress: A 20-Year Voyage Back in Time and Back to the Future. Antioxidants (Basel). 2021; 10(5):727.
[12] Mateen MA, Alaagib N, Haider KH. High glucose microenvironment and human mesenchymal stem cell behavior. World J Stem Cells. 2024; 16(3):237-44.
[13] Stavely R, Nurgali K. The emerging antioxidant paradigm of mesenchymal stem cell therapy. Stem Cells Transl Med. 2020; 9(9):985-1006.
[14] Yang RL, Chen SY, Fu SP, Zhao DZ, Wan WH, Yang K, Lei W, Yang Y, Zhang Q, Zhang T. Antioxidant mechanisms of mesenchymal stem cells and their therapeutic potential in vitiligo. Front Cell Dev Biol. 2023; 11:1293101.
[15] Salehinejad P, Alitheen NB, Ali AM, Omar AR, Mohit M, Janzamin E, Samani FS, Torshizi Z, Nematollahi-Mahani SN. Comparison of different methods for the isolation of mesenchymal stem cells from human umbilical cord Wharton's jelly. In Vitro Cell Dev Biol Anim. 2012; 48(2):75-83.
[16] van de Loosdrecht AA, Beelen RH, Ossenkoppele GJ, Broekhoven MG, Langenhuijsen MM. A tetrazolium-based colorimetric MTT assay to quantitate human monocyte mediated cytotoxicity against leukemic cells from cell lines and patients with acute myeloid leukemia. J Immunol Methods. 1994; 174(1-2):311-20.
[17] Sies H. Hydrogen peroxide as a central redox signaling molecule in physiological oxidative stress: Oxidative eustress. Redox Biol. 2017; 11:613-9.
[18] Kovalchuk MV, Shuvalova NS, Kordium VA. Donor variability of the Wharton jelly-derived MSCs in response to oxidative stress. Biopolym Cell. 2021; 37(6):419-27.
[19] Al-Qenaei A, Yiakouvaki A, Reelfs O, Santambrogio P, Levi S, Hall ND, Tyrrell RM, Pourzand C. Role of intracellular labile iron, ferritin, and antioxidant defence in resistance of chronically adapted Jurkat T cells to hydrogen peroxide. Free Radic Biol Med. 2014; 68(100):87-100.
[20] Waheed TO, Hahn O, Sridharan K, Mörke C, Kamp G, Peters K. Oxidative Stress Response in Adipose Tissue-Derived Mesenchymal Stem/Stromal Cells. Int J Mol Sci. 2022; 23(21):13435.
[21] Su W, Yu S, Yin Y, Li B, Xue J, Wang J, Gu Y, Zhang H, Lyu Z, Mu Y, Cheng Y. Diabetic microenvironment preconditioning of adipose tissue-derived mesenchymal stem cells enhances their anti-diabetic, anti-long-term complications, and anti-inflammatory effects in type 2 diabetic rats. Stem Cell Res Ther. 2022; 13(1):422.