糖代謝障害患者の脂肪由来幹細胞を用いた骨形成の研究

Osteogenesis of adipose-derived stem cells from patients with glucose metabolism disorders.

• Aleksandra Skubis-Sikora
• Bartosz Sikora
• Agnieszka Witkowska
• Urszula Mazurek
• Joanna Gola

抄録

背景:

脂肪由来幹細胞(ADSCs)は、白色脂肪組織から得られる臨床的に広く使用されている体性幹細胞です。この体性幹細胞は、例えば骨芽細胞に分化する能力があることが特徴であり、骨折の修復において骨組織の再生に成功する可能性があると考えられています。しかし、体性幹細胞の最大の問題点は、様々な疾患や薬剤、年齢などの影響により、細胞の活性が阻害されることである。そこで本研究では、インスリン抵抗性（IR）や2型糖尿病（T2D）がADSCの増殖・分化能に及ぼす影響を調べた。

BACKGROUND: Adipose derived stem cells (ADSCs) are clinically widely used somatic stem cells obtained from white adipose tissue. They are characterized by ability to differentiate e.g. into osteoblasts and might successfully regenerate bone tissue in fracture repair. However, the main problem of somatic stem cells is a documented influence of various diseases, drugs or age which can inhibit cells activity. Therefore, in the present study, we investigated the influence of insulin resistance (IR) and type 2 diabetes (T2D) on the proliferation and differentiation potential of ADSCs.

方法:

2型糖尿病患者、インスリン抵抗性患者、対照健常者ドナーの3群に分けた23名の任意参加者から皮下腹部脂肪組織の脂肪をリポ吸引により取得した。細胞毒性アッセイおよび増殖に関連する遺伝子のmRNA発現により、増殖能を解析した。間葉系幹細胞に特徴的なタンパク質の同定のためにフローサイトメトリーを行い、リアルタイムRT-qPCRによる骨原性マーカーの評価に基づく骨原性分化能の解析とカルシウム沈着の評価を行った。

METHODS: The fat from subcutaneous abdominal adipose tissue was acquired by lipoaspiration from 23 voluntary participants, divided into three groups: with diabetes type 2, with insulin resistance and control healthy donors. The proliferative potential was analyzed by cell cytotoxicity assays and by mRNA expression of genes connected with proliferation. Flow cytometry was done for identifying proteins characteristic for mesenchymal stem cells and an analysis of osteogenic differentiation potential based on the assessment of osteogenic markers by real time RT-qPCR, and the evaluation of calcium deposition were also performed.

結果:

その結果、2型糖尿病は増殖アッセイにおいてADSCの活性を低下させ、その表現型特性を変化させることが示された。興味深いことに、糖尿病の第一段階であることが多いインスリン抵抗性を有する患者では、対照群と比較してADSCの増殖能に差が見られた。これは、T2Dの初期段階であるインスリン抵抗性が細胞の活性を変化させていることを示唆しているのかもしれない。さらに、T2D患者由来の細胞では、IR患者やコントロール患者由来の細胞よりも骨形成マーカーの発現が高かった。

RESULTS: The results showed that diabetes type 2 lowered the activity of ADSCs in proliferation assays and changed their phenotypical characteristics. Interestingly, we observed differences in the proliferation potential of ADSCs in patients with insulin resistance, which is often the first phase of diabetes, compared to the control. It might suggest that insulin resistance, early-stage T2D, alters the activity of cells. Moreover, expression of osteogenesis markers was higher in cells from T2D patients than in cells from patients with IR and control.

結論:

2型糖尿病は幹細胞の活性を変化させ、インスリン抵抗性がADSCsの増殖に影響を与えると結論づけた。

CONCLUSION: We conclude that type 2 diabetes changes the activity of stem cells, and insulin resistance influences on the proliferation of ADSCs.