The Active Compound Thymoquinone Alters Chondrogenic Differentiation of Human Mesenchymal Stem Cells via Modulation of Intracellular SignalingBanu ISKENDERKocaeli University Faculty of Medicine, Department of Medical Biology, Kocaeli, Turkey
Objective: The regenerative potential of mesenchymal stem cell (MSC)-like cells in the cartilage is relatively low because of the lack of innervation and vascularization. The increase in proinflammatory cytokines in cartilage damage can increase the expression of apoptotic and proinflammatory genes and the matrix degradation enzymes via nuclear factor-κB (NF-κB). Previous evidence suggested that thymoquinone (TQ) suppresses tumor necrosis factor-α-mediated NF-κB activation in different cancer cell lines. The suppression of the NF-κB pathway increases chondrogenic differentiation by inhibiting osteogenic differentiation in MSCs. Therefore, the current descriptive study aimed at highlighting the role of thymoquinone on the differentiation of human MSCs (hMSCs) since it is predicted that agents with known anti-inflammatory properties such as TQ have the potential to alter the chondrogenic differentiation of MSCs.
Methods: In this study, the bioactive component thymoquinone, with its well-documented effects on the NF-κB signaling pathway, was used in hMSC differentiation assays. The effects of thymoquinone on hMSC differentiation and the relevant intracellular signaling pathways were determined using immunocytochemistry and western blotting for the first time. Changes in the phosphorylation status of some signaling components involved in NF-κB and mTOR signaling were also evaluated.
Results: The chondrogenic differentiation potential of hMSCs treated with TQ decreased, concomitant with the decrease in the activity of NF-κB signaling pathway components. Thymoquinone triggered the suppression of NF-κB signaling, which interfered with the chondrogenic potential of hMSC, as opposed to some previous findings in the literature.
Conclusions: The results of this study are of great importance for the optimization of directed differentiation of hMSCs and hMSC-mediated cellular therapies. Keywords: Human mesenchymal stem cells, NF-κ, B signalling pathway, chondrogenic differentiation, thymoquinone
Aktif Bileşen Timokinon İnsan Mezenkimal Kök Hücrelerinin Kondrojenik Farklılaşmasını Hücre İçi Sinyal Mekanizmaları Aracılığıyla DeğiştirirBanu ISKENDERKocaeli Üniversitesi Tıp Fakültesi, Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı, Kocaeli, Türkiye
Amaç: Kıkırdak yapısındaki mezenkimal kök hücre (MKH) benzeri progenitör hücrelerin rejeneratif özelliği kıkırdağın sinirsiz ve damarsız yapısı nedeniyle oldukça düşüktür. Kıkırdak hasarındaki pro-enflamatuvar sitokinlerin artışının, nükleer faktör-κB (NF-κB) aracılığıyla apoptotik ve pro-enflamatuvar genlerin ve matriks degradasyonunda rol alan enzimlerin ifadelerini artırdığı bilinmektedir. Timokinonun farklı kanser hücre hatlarında TNF-α aracılı NF-κB aktivasyonunu baskıladığı daha önceki yayınlarda gösterilmiştir. Baskılanan NF-κB’nin MKH’lerde osteojenik farklılaşmayı baskılayarak kondrojenik farklılaşmayı artırdığı da bilinmektedir. Bu nedenle bu tanımlayıcı çalışmada timokinon gibi anti-enflamatuvar özelliği bilinen ajanların insan mezenkimal kök hücrelerinin (iMHK) kondrojenik farklılaşması üzerindeki potansiyel etkisi öngörülmektedir ve timokinonun iMKH’larının farklılaşması üzerindeki etkilerinin gösterilmesi amaçlanmaktadır.
Yöntemler: Bu çalışmada NF-κB sinyal yolağı üzerindeki etkileri iyi bilinen etken madde timokinon iMHK farklılaştırma deneylerinde kullanılmıştır. Timokinonun iMKH farklılaşması ve ilgili sinyal yolakları üzerindeki etkileri ilk kez bu çalışma ile, immünositokimya ve Western blotlama yöntemleriyle belirlenmiştir. Yine NF-κB ve mTOR yolaklarındaki sinyal moleküllerinin fosforilasyon düzeyleri Western blotlama ile gösterilmiştir.
Bulgular: Timokinon ile muamele edilmiş iMKH’lerde kondrojenik farklılaşma etkinliğinin düştüğü ve bu farklılaşma sırasında NF-κB sinyal yolağı bileşenlerinin aktivitelerinin azaldığı belirlenmiştir. Timokinonun NF-κB sinyal yolağının baskılaması sonucunda, literatürdeki bazı yayınlardaki bulguların aksine, iMKH’lerin kondrojenik farklılaşma potansiyellerinin azaldığı belirlenmiştir.
Sonuçlar: Bu çalışmanın sonuçları iMKH’lerin yönlendirilmiş farklılaştırmasının sağlanması ve iMKH aracılı tedaviler için büyük önem taşımaktadır. Anahtar Kelimeler: İnsan mezenkimal kök hücreleri, NF-κ, B sinyal yolağı, kondrojenik farklılaşma, timokinon
Banu ISKENDER. The Active Compound Thymoquinone Alters Chondrogenic Differentiation of Human Mesenchymal Stem Cells via Modulation of Intracellular Signaling. Medeniyet Med J. 2022; 37(1): 1-12
Corresponding Author: Banu ISKENDER, Türkiye |
|