Утицај ванћелијског хемоглобина ксеногеног порекла на функцијска својства мезенхимских ћелија in vitro

Abstract

Истраживања обухваћена овом докторском дисертацијом имала су за циљ добијање података о утицају ванћелијског хемоглобина на функцијска својства мезенхимских ћелија in vitro. Свињски и говеђи хемоглобин коришћени су као модел ксеногених, лако доступних хемоглобина, који показују висок степен хомологије са хуманим хемоглобином. Као адекватни ћелијски модел системи одабрани су леукоцити периферне крви човека и мезенхимске матичне ћелије периферне крви човека (ПК-ММЋ), као ћелије са којима ванћелијски хемоглобин може доћи у контакт при инстраваскуларној хемолизи. Додатно, утицај хемоглобина испитан је и на четири ћелијске линије ATDC5, MC3T3-E1, 3T3-L1 и C2C12 које представљају униформније модел системе у односу на ПК-ММЋ за проучавање хондро-, остео-, адипо- и миогенезе. Добијени резултати показују да ванћелијски хемоглобин има значајан утицај на функцијска својства мезенхимских ћелија, који зависи од врсте организма из ког је хемоглобин изолован, примењене концентрације и типа ћелија на којима је ефекат испитиван. Ванћелијски хемоглобин модулише вијабилност, способност адхезије и продукције реактивних врста кисеоника испитиваних леукоцита, као и пролиферацију/диференцијацију опредељених матичних ћелија хематопоезе. Додатно, показано је да ванћелијски хемоглобин у концентрацији од 0,1 μM остварује ефекат на вијабилност, миграторни и имуномодулаторни капацитет мезенхимских ћелија и инхибира њихову диференцијацију ка хондрогеној, остеогеној, адипогеној и миогеној линији, модулишући експресију специфичних генских маркера. Ови резултати доприносе бољем сагледавању утицаја ванћелијског хемоглобина у условима интраваскуларне хемолизе на физиологију мезенхимских ћелија, као и његове потенцијалне примене као дијететског суплемента или адитива медијума за култивацију ћелија.

The main goal of this doctoral dissertation was the investigation of the effect of extracellular hemoglobin on the functional properties of mesenchymal cells in vitro. Porcine and bovine hemoglobin were used as models of xenogeneic, readily available hemoglobins, showing a high degree of homology with human hemoglobin. Human peripheral blood leukocytes and human peripheral blood mesenchymal stem cells (PB-MSCs) were selected as adequate cell model systems, since extracellular hemoglobin may come into contact with these cells during instravascular hemolysis. In addition, the effects of hemoglobin were also tested on four cell lines ATDC5, MC3T3-E1, 3T3-L1, and C2C12 as more uniform model systems compared to PB-MSCs to study chondro-, osteo-, adipo-, and myogenesis.The obtained results show that extracellular hemoglobin has major effect on the functional properties of mesenchymal cells,which depends on the species of organism from which hemoglobin was isolated, hemoglobin concentration used and the type of cells tested. Extracellular hemoglobin modulates viability, adhesion and synthesis ability of reactive oxygen species of leukocytes examined, as well as proliferation/differentiation of committed hematopoietic stem cells. Furthermore, at a concentration of 0.1 μM extracellular hemoglobin had the effect on viability, migratory and immunomodulatory capacity of mesenchymal cells and inhibited their differentiation toward chondro-, osteo-, adipo-and myogenic lineages, modulating the expression of specific gene markers.These results contribute to a better understanding of the effects of extracellular hemoglobin during intravascular hemolysis on the physiology of mesenchymal cells, as well as its potential applications as a dietary supplement or cell culture media additive.