It has been demonstrated that multipotent neuronal progenitor cells can be isolated from the developing or adult CNS and proliferated in vitro in response to epidermal growth factor. The present study was undertaken to investigate the differentiation of neuronal progenitor cells after transplantation into the neonatal rat forebrain striatum. Primary cultured progenitor cells were labeled with 3,3'-dioctadecycloxacarbonyl- amine perchlorate (DiO). DiO labeled progenitor cells were implanted into neonatal rat striatum. Implanted DiO labeled progenitor cells were differentiated into astrocytes and GABAergic neurons. These results suggest that implanted progenitor cells can be differentiated into neurons in host forebrain striatum. In addition, our data show that DiO labeling is a useful technique for tracing implanted progenitor cells.
Choi, He Yun;Park, Ji Hye;Jang, Woong Bi;Ji, Seung Taek;Jung, Seok Yun;Kim, Da Yeon;Kang, Songhwa;Kim, Yeon Ju;Yun, Jisoo;Kim, Jae Ho;Baek, Sang Hong;Kwon, Sang-Mo
Biomolecules & Therapeutics
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v.24
no.4
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pp.363-370
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2016
Cardiovascular disease is the most common cause of death in diabetic patients. Hyperglycemia is the primary characteristic of diabetes and is associated with many complications. The role of hyperglycemia in the dysfunction of human cardiac progenitor cells that can regenerate damaged cardiac tissue has been investigated, but the exact mechanism underlying this association is not clear. Thus, we examined whether hyperglycemia could regulate mitochondrial dynamics and lead to cardiac progenitor cell dysfunction, and whether blocking glucose uptake could rescue this dysfunction. High glucose in cardiac progenitor cells results in reduced cell viability and decreased expression of cell cycle-related molecules, including CDK2 and cyclin E. A tube formation assay revealed that hyperglycemia led to a significant decrease in the tube-forming ability of cardiac progenitor cells. Fluorescent labeling of cardiac progenitor cell mitochondria revealed that hyperglycemia alters mitochondrial dynamics and increases expression of fission-related proteins, including Fis1 and Drp1. Moreover, we showed that specific blockage of GLUT1 improved cell viability, tube formation, and regulation of mitochondrial dynamics in cardiac progenitor cells. To our knowledge, this study is the first to demonstrate that high glucose leads to cardiac progenitor cell dysfunction through an increase in mitochondrial fission, and that a GLUT1 blocker can rescue cardiac progenitor cell dysfunction and downregulation of mitochondrial fission. Combined therapy with cardiac progenitor cells and a GLUT1 blocker may provide a novel strategy for cardiac progenitor cell therapy in cardiovascular disease patients with diabetes.
Attaur Rahman;Yuhao Li;Nur Izzah Ismail;To-Kiu Chan;Yuzhen Li;Dachun Xu;Hao Zhou;Sang-Bing Ong
International Journal of Stem Cells
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v.16
no.2
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pp.123-134
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2023
Objective: The heart contains a pool of c-kit+ progenitor cells which is believed to be able to regenerate. The differentiation of these progenitor cells is reliant on different physiological cues. Unraveling the underlying signals to direct differentiation of progenitor cells will be beneficial in controlling progenitor cell fate. In this regard, the role of the mitochondria in mediating cardiac progenitor cell fate remains unclear. Specifically, the association between changes in mitochondrial morphology with the differentiation status of c-kit+ CPCs remains elusive. In this study, we investigated the relationship between mitochondrial morphology and the differentiation status of c-kit+ progenitor cells. Methods and Results: c-kit+ CPCs were isolated from 2-month-old male wild-type FVB mice. To activate differentiation, CPCs were incubated in α-minimal essential medium containing 10 nM dexamethasone for up to 7 days. To inhibit Drp1-mediated mitochondrial fragmentation, either 10 μM or 50 μM mdivi-1 was administered once at Day 0 and again at Day 2 of differentiation. To inhibit calcineurin, either 1 μM or 5 μM ciclosporin-A (CsA) was administered once at Day 0 and again at Day 2 of differentiation. Dexamethasone-induced differentiation of c-kit+ progenitor cells is aligned with fragmentation of the mitochondria via a calcineurin-Drp1 pathway. Pharmacologically inhibiting mitochondrial fragmentation retains the undifferentiated state of the c-kit+ progenitor cells. Conclusions: The findings from this study provide an alternative view of the role of mitochondrial fusion-fission in the differentiation of cardiac progenitor cells and the potential of pharmacologically manipulating the mitochondria to direct progenitor cell fate.
In ordedr to gain insight into the mechanisms byl which erythropoietin promotes erythropoiesis, effects of various inhibitors on the erythropoietin-propmoted differentiation of erythroid progenitor cells and on the erythroid progenitor cells and on the erythropoietin-promoted $Ca^{++}$ uptake in the progenitor cells were determined, and the relationship between the inhibitory activity of each inhibitor cells were determined, and he relationship between the inhibitory activity of each inhibitor toward the differentiation and channel blocker (varapamil), a $Ca^{++}$ chelator (EDTA) and a protein kinase C inhibitor (stauroporine). All of these agents inhibited both the erythropoietin-mediated differentiation of the erythroid progenitor cells, as determined by the incroporation of $^{59}Fe$ into heme, and $Ca^{++}$ uptake in a concentrtion dependent manner. In the cases of varapamil and EDTA, the half-miximal inhibitory concentration $(IC_{50})$ values for differentiation of the progenitor cells may be theconsequence of the inhibition of the $Ca^{++}$ uptake in a concentration dependent manner. In the cases of varapamil and EDTA, the half-miximal inhibitory concentration dependent manner. In the cases of verapamil and EDTA, the half-miximal inhibitory concentration $(IC_{50})$ values for differentiation of the progenitor cells may be the consequence of the inhibition of the $Ca^{++}$ uptake by the inhibitor. On the other hand, in the cases of genistein and stauroporine, the $IC_{50}$ values for inhibition of differentitation were significantly different from that for inhibition of $Ca^{++}$uptake. These results suggest that the mechanism of inhibition of differentiation by these two inhibitors in complex. However, taken all together, the above results support the proposition that $Ca^{++}$ uptake may play a role in the erythropoietin-mediated differentiation of erythoid progenitor cells.
Various approaches have been attempted in translational moyamoya disease research. One promising material for modeling and treating this disease is vascular progenitor cells, which can be acquired and expanded from patient peripheral blood. These cells may provide a novel experimental model and enable us to obtain insights regarding moyamoya disease pathogenesis. We briefly present the recent accomplishments in regard to the studies of vascular progenitor cells in moyamoya disease.
Cellular uptake of nanoparticles for stem cell labeling and tracking is a critical technique for biomedical therapeutic applications. However, current techniques suffer from low intracellular labeling efficiency and cytotoxic effects, which has led to great interest in the development of a new labeling strategy. Using silica-coated nanoparticles conjugated with rhodamine B isothiocyanate (RITC) (SR), we tested the cellular uptake efficiency, biocompatibility, proliferation or differentiation ability with murine bone marrow derived hematopoietic stem/progenitor cells. The bone marrow hematopoietic cells showed efficient uptake with SR with dose or time dependent manner and also provided a higher uptake on hematopoietic stem/progenitor cells. Biocompatibility tests revealed that the SR had no deleterious effects on cell cytotoxicity, proliferation, or multi-differentiation capacities in vitro and in vivo. SR nanoparticles are advantageous over traditional labeling techniques as they possess a high level of cellular internalization without limiting the biofunctionality of the cells. Therefore, SR provides a useful alternative for gene or drug delivery into hematopoietic stem/progenitor cells for basic research and clinical applications.
The lung has a vital function in gas exchange between the blood and the external atmosphere. It also has a critical role in the immune defense against external pathogens and environmental factors. While the lung is classified as a relatively quiescent organ with little homeostatic turnover, it shows robust regenerative capacity in response to injury, mediated by the resident stem/progenitor cells. During regeneration, regionally distinct epithelial cell populations with specific functions are generated from several different types of stem/progenitor cells localized within four histologically distinguished regions: trachea, bronchi, bronchioles, and alveoli. WNT signaling is one of the key signaling pathways involved in regulating many types of stem/progenitor cells in various organs. In addition to its developmental role in the embryonic and fetal lung, WNT signaling is critical for lung homeostasis and regeneration. In this minireview, we summarize and discuss recent advances in the understanding of the role of WNT signaling in lung regeneration with an emphasis on stem/progenitor cells.
We investigate the observational properties of Wolf-Rayet stars, suggest the constraint of their mass-loss rate and apply our results to the observed progenitor candidates of Type Ib/Ic supernovae (iPTF13bvn and SN 2017ein). For this purpose, we adopt the WR star models with various mass-loss rates and wind terminal velocities. We obtain the high resolution spectra of those models at the pre-supernova phase using the radiative transfer code CMFGEN. We verify the optically faint property of SN Ic progenitors and show that the optical faintness is mainly originated by the high effective temperature at the photosphere. We also show that a simple analytic model for WR winds using a constant opacity can roughly predict the photospheric parameters. We show that the change of the mass-loss rate and the terminal wind velocity critically affects the optical luminosity. We find the optical luminosities of SN Ic progenitor models with our fiducial mass-loss rate prescription are fainter than the detection limits. We also suggest the mass-loss rate of WR stars may not exceed 2 times of our fiducial value by comparing our predictions with the detection limit of SN Ib/Ic progenitors. The directly observed progenitor candidate of iPTF13bvn can be explained by our SN Ib progenitor models. We find that the SN 2017ein progenitor candidate is too bright and too blue to be a SN Ic progenitor.
This study was to examine whether the in vitro differentiated neural cells derived from human embryonic stem (hES, MB03) cells can be survived and expressed tyrosin hydroxylase(TH) in grafted normal or PD rat brain. To differentiate in vitro into neural cells, embryoid bodies (EB: for 5 days, without mitogen) were formed from hES cells, neural progenitor cells(neurosphere, for 7-10 days, 20 ng/㎖ of bFGF added N2 medium) were produced from EB, and then finally neurospheres were differentiated into mature neuron cells in N2 medium(without bFGF) for 2 weeks. In normal rat brain, neural progenitor cells or mature neuron cells (1×10/sup 7/ cells/㎖) were grafted to the striatum of normal rats. After 2 weeks, when the survival of grafted hES cells was examined by immunohistochemical analysis, the neural progenitor cell group indicated higher BrdU, NeuN+, MAP2+ and GFAP+ than mature neuron cell group in grafted sites of normal rats. This result demonstrated that the in vivo differentiation of grafted hES cells be increased simultaneously in both of neuronal and glial cell type. Also, neural progenitor cell grafted normal rats expressed more TH pattern than mature neuron cells. Based on this data, as a preliminary test, when the neural progenitor cells were grafted into the striatum of 6-hydroxydopamine lesioned PD rats, we confirmed the cell survival (by double staining of Nissl and NeuN) and TH expression. This result suggested that in vitro differentiated neural progenitor cells derived from hES cells are more usable than mature neuron cells for the neural cell grafting in animal model and those grafted cells were survived and expressed TH in normal or PD rat brain.
Kim, Ji-Woon;Oh, Hyun Ah;Kim, Sung Rae;Ko, Mee Jung;Seung, Hana;Lee, Sung Hoon;Shin, Chan Young
Biomolecules & Therapeutics
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v.28
no.5
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pp.389-396
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2020
Valproic acid is a clinically used mood stabilizer and antiepileptic drug. Valproic acid has been suggested as a teratogen associated with the manifestation of neurodevelopmental disorders, such as fetal valproate syndrome and autism spectrum disorders, when taken during specific time window of pregnancy. Previous studies proposed that prenatal exposure to valproic acid induces abnormal proliferation and differentiation of neural progenitor cells, presumably by inhibiting histone deacetylase and releasing the condensed chromatin structure. Here, we found valproic acid up-regulates the transcription of T-type calcium channels by inhibiting histone deacetylase in neural progenitor cells. The pharmacological blockade of T-type calcium channels prevented the increased proliferation of neural progenitor cells induced by valproic acid. Differentiated neural cells from neural progenitor cells treated with valproic acid displayed increased levels of calcium influx in response to potassium chloride-induced depolarization. These results suggest that prenatal exposure to valproic acid up-regulates T-type calcium channels, which may contribute to increased proliferation of neural progenitor cells by inducing an abnormal calcium response and underlie the pathogenesis of neurodevelopmental disorders.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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