مطالعه اثر تیتانیوم کربید مورد استفاده در ایمپلنت ها بر نشانگرهای بیانی بنیادینگی و پیری سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق شده از مغز استخوان موش

زمینه: هدف از این کار پژوهشی تعیین اثر نانوذرات تیتانیوم کربید بر نشانگرهای بیانی بنیادینگی و پیری سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق شده از مغز استخوان موش می باشد. روش کار: پس از استخراج سلول های بنیادی مغز استخوان، مارکرهای آنها به کمک فلوسایتومتری مطالعه شد. آزمون سمیتmtt برای سلول های بنیادی مغز استخوان موش کشت شده در مجاورت تیتانیوم کربید انجام شد. سپس چرخه سلولی به کمک فلوسایتومتری، تشکیل کلنی به کمک تست بررسی تشکیل کلنی و پیری از طریق رنگ آمیزی بتاگالاکتوزیداز پس از مجاورت دادن سلول ها با تیتانیوم کربید انجام شد. در نهایت بیان ژن های بنیادینگی nanog, oct4 به کمک qrt-pcr مطالعه شد. یافته ها: سلول های بنیادی مغز استخوان موش به خوبی استخراج و به شکل دوکی بودند. مطالعه مارکرهای سطحی با کمک تکنیک فلوسایتومتری، هویت سلول های بنیادی این مطالعه را مورد تایید قرارداد (مارکرهای سطح سلول 45cd ،44cd،90cd،11cd). نتایج آزمون mtt نشان داد که تیتانیوم کربید در کوتاه مدت سمیت نشان نمی دهد اما در مدت زمان 3 و 6 روز پس از انکوباسیون سلول های مغز استخوان موش با دوزهای 0.1 الی 1 میلی مولار، سمیت وابسته به دوز و زمان نشان داد (p<0.05). همچنین نتایج چرخه سلولی نشان داد که نسبت به گروه کنترل، سلول های بیشتری وارد فاز g0/g1 شده و جمعیت سلول ها در فاز s کاهش نشان می دهند. نتایج تشکیل کلونی نشان داد که سلول های در معرض تیتانیوم کربید نسبت به گروه کنترل کلونی های با اندازه کوچک تری تشکیل می دهند. همچنین رنگ آمیزی بتاگالاکتوزیداز نشان داد که درسلول های در معرض تیتانیوم کربید تعداد سلول های بیشتری رنگ آمیزی مثبت نشان می دهند. نتایجqpcr همچنین نشان دهنده کاهش بیان ژن های بنیادینگی شاملnanog ،4-octنسبت به کنترل بود. سلول های بنیادی مغز استخوان جزو سلول هایی هستند که به احتمال زیاد در معرض مواد ایمپلنت ها و مواد آزاد شده از آنها قرار می گیرند، بنابراین مطالعه اثر این مواد در طولانی مدت بروی بنیادینگی و پیری سلول های بنیادی مغز استخوان می تواند برای مدیریت خطرات احتمالی این مواد مفید باشد. در این مطالعه اثر تیتانیوم کربید بر سلول های بنیادی موش مورد مطالعه قرار گرفت و نتایج این مطالعه با مطالعات قبلی که روی مشتقات دیگر تیتانیوم انجام شده است سازگار و نزدیک بود. نتیجه گیری: با توجه به یافته های این تحقیق تیتانیوم کربید به عنوان یک ماده مورد استفاده در ایمپلنت در طولانی مدت می تواند اثرات منفی بر زنده مانی سلول ها ی بنیادی مغز استخوان رت و بنیادینگی آنها داشته همچنین پیری درآنها را افزایش دهد.

The effect of titanium carbide used in implants on stemness and senescence of mouse bone marrow derived mesenchymal stem cells

Background: The aim of the present study was to determine the effect of Titanium carbide nanoparticles on stemness and senescence markers of mouse bone marrow derived mesenchymal stem cells. Methods: After isolation of mesenchymal stem cells from mouse’s bone marrow, their surface markers were studied using flowcytometry. MTT assay, cell cycle analysis; colony forming assay, and senescent beta galactosidase staining were performed for cells treated with titanium carbide nanoparticles. Then, the expression of OCT4 and Nanog genes were studied by qRTPCR in titanium carbide treated mouse’s bone marrow mesenchymal stem cells (mBMSCs). Results: All mBMSCs showed spindle shaped morphology. Their identity was confirmed by flow cytometry of stained cells for CD11b, CD90, CD45, and CD44 markers. The MTT assay results showed that titanium carbide effect is timedependent and no cytotoxic effects were observed in short treatment times. But toxic effects were observed after 72 or 144 hours of post treatment with doses range from 0.1 to 1 mM (P>0.05). Besides, cell cycle study detected more cell populations in G0/G1 and less percentage in S phase. The colony forming assay in treated cells exhibited smaller size of colonies. The beta galactosidase staining of treated cells demonstrated more positive cells (more aged cells). Finally, qRTPCR showed significant down regulation of OCT4 and Nanog (p<0.05). Conclusion: Titanium carbide as an implant material could affect the viability, stemness and senescence of mBMSCs in negative manner.