Hypoxic culture is widely recognized as a method to efficiently expand human mesenchymal stem cells (MSCs) without loss of stem cell properties. However, the molecular basis of how hypoxia priming benefits MSC expansion remains unclear. In this report, our systemic quantitative proteomic and RT-PCR analyses revealed the involvement of hypoxic conditioning activated genes in the signaling process of the mitotic cell cycle. Introduction of screened two mitotic cyclins, CCNA2 and CCNB1, significantly extended the proliferation lifespan of MSCs in normoxic condition. Our results provide important molecular evidence that multipotency of human MSCs by hypoxic conditioning is determined by the mitotic cell cycle duration. Thus, the activation of mitotic cyclins could be a potential strategy to the application of stem cell therapy.
The use of human mesenchymal stem cells (hMSCs) in cell-based therapy has attracted extensive interest in the field of regenerative medicine, and it shows applications to numerous incurable diseases. hMSCs show several superior properties for therapeutic use compared to other types of stem cells. Different cell types are discussed in terms of their advantages and disadvantages, with focus on the characteristics of hMSCs. hMSCs can proliferate readily and produce differentiated cells that can substitute for the targeted affected tissue. To maximize the therapeutic effects of hMSCs, a substantial number of these cells are essential, requiring extensive ex vivo cell expansion. However, hMSCs have a limited lifespan in an in vitro culture condition. The senescence of hMSCs is a double-edged sword from the viewpoint of clinical applications. Although their limited cell proliferation potency protects them from malignant transformation after transplantation, senescence can alter various cell functions including proliferation, differentiation, and migration, that are essential for their therapeutic efficacy. Numerous trials to overcome the limited lifespan of mesenchymal stem cells are discussed.
Probiotics, including Enterococcus faecium, confer a health benefit on the host. An Enterococcus strain was isolated from healthy chicken cecum, identified as E. faecium by 16S rDNA gene sequence analysis, and designated as E. faecium L11. To evaluate the potential of E. faecium L11 as a probiotic, the gastrointestinal tolerance, immunomodulatory activity, and lifespan extension properties of the strain were assayed. E. faecium L11 showed >66% and >62% survival in artificial gastric juice (0.3% pepsin, pH 2.5) and simulated small intestinal juice (0.5% bile salt and 0.1% pancreatin), respectively. Heat-killed E. faecium L11 significantly (p < 0.05) increased immune cell proliferation compared with controls, and stimulated the production of cytokines (IL-6 and $TNF-{\alpha}$) by activated macrophages obtained from ICR mice. In addition, E. faecium L11 showed a protective effect against Salmonella Typhimurium infection in Caenorhabditis elegans. In addition, feeding E. faecium L11 significantly (p < 0.05) extended the lifespan of C. elegans compared with the control. Furthermore, genes related to aging and host defense were upregulated in E. faecium L11-fed worms. In conclusion, E. faecium L11, which prolongs the lifespan of C. elegans, may be a potent probiotic supplement for livestock.
Lee, Mi Nam;Hwang, Hee-Su;Oh, Sin-Hye;Roshanzadeh, Amir;Kim, Jung-Woo;Song, Ju Han;Kim, Eung-Sam;Koh, Jeong-Tae
Experimental and Molecular Medicine
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제50권11호
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pp.2.1-2.16
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2018
Supplementation of mesenchymal stem cells (MSCs) at sites of bone resorption is required for bone homeostasis because of the non-proliferation and short lifespan properties of the osteoblasts. Calcium ions ($Ca^{2+}$) are released from the bone surfaces during osteoclast-mediated bone resorption. However, how elevated extracellular $Ca^{2+}$ concentrations would alter MSCs behavior in the proximal sites of bone resorption is largely unknown. In this study, we investigated the effect of extracellular $Ca^{2+}$ on MSCs phenotype depending on $Ca^{2+}$ concentrations. We found that the elevated extracellular $Ca^{2+}$ promoted cell proliferation and matrix mineralization of MSCs. In addition, MSCs induced the expression and secretion of osteopontin (OPN), which enhanced MSCs migration under the elevated extracellular $Ca^{2+}$ conditions. We developed in vitro osteoclast-mediated bone resorption conditions using mouse calvaria bone slices and demonstrated $Ca^{2+}$ is released from bone resorption surfaces. We also showed that the MSCs phenotype, including cell proliferation and migration, changed when the cells were treated with a bone resorption-conditioned medium. These findings suggest that the dynamic changes in $Ca^{2+}$ concentrations in the microenvironments of bone remodeling surfaces modulate MSCs phenotype and thereby contribute to bone regeneration.
Human gingival fibroblasts have proven to useful as a species specific cell culture system in various system on periodontal disease and regeneration. However, their use is limited, since they are hard to obtain and lifespan is short due to replicative senescence. To overcome these disadvantages, we transfected primary human gingival fibroblasts by the E6 and E7 genes of the Human papilloma virus(HPV) 16. The full length of HPV 16 E6 and E7 was cloned from the pBR322 into BamHl and Sal I of a pBabe vector including hygromycin B resistance. Before pBabeE6/E7 plasmid transfection, peak 8 GFP including G418 resistance was transfected into primary GF to check the transfection efficency. PBabe E6/E7 plasmid was transfected using Lipofectamine plus following manufacter's instruction into primary normal human gingival fibroblasts in 60mm dishes with FBS free DMEM. After 2 days of transfection, the cells were treated with hygromycin for 2 weeks until the transfected control cells died. The resulting hygromycin resistant colonies were pooled, and clonned, and sucessful transfection was established for immortalized gingival fibroblast cell lines. Immoralized GF cells showed stellate shape, that is similar to that of orange grains, and more rapid growth and higher proliferation than that of primary gingival fibroblasts. This cell lines overcame crisis and could be cultured over 30 subcultured, could be use for three dimentional culture, epithelial-mesenchymal interaction study.
뇌실하 영역과 subgranular zone은 뇌에서 평생 새로운 신경 세포를 만들어 내는 곳이다. 이 부위에 있는 신경줄기세포는 세포 분열을 통해서 줄기 세포군을 계속 유지할 뿐만 아니라, 신경 세포와 신경 교세포로 분화한다. 세포 분열을 측정하기 위해 thymidine 유사체인 5-ethynyl-2'-deoxyuridine (EdU)가 사용되어 왔다. 몇몇의 경우에서는 새롭게 만들어지는 신경 세포를 표지하려는 목적으로 사용되었다. 이번 연구에서는, EdU가 쥐의 뇌실 하영역에서 분리해낸 신경줄기세포의 분열과 분화에 어떠한 영향을 미치는 지를 보여주었다. 첫째, 신경줄기세포가 EdU를 포함하는 세포 증식 배양액에서 24시간 동안 배양되었을 때, 추후에 분화를 유도하여도 신경세포로 분화가 전혀 일어나지 않았다. EdU를 1시간 동안 처리했을 때도 신경세포로의 분화가 상당부분 저해되었다. 둘째, EdU는 농도가 높을수록, 처리시간이 많을수록 신경줄기세포의 증식을 더욱 많이 저해하였다. 끝으로, EdU는 신경 교세포 중에서 oligodendrocyte으로의 분화는 억제하였지만, astrocyte로의 분화는 오히려 증가시켰다. 본 연구결과는 뇌실하 영역 신경줄기세포의 분화에 EdU가 어떠한 영향을 미치는 지를 처음으로 보여주었고, 이러한 결과들은 신경 세포와 oligodendrocyte로의 분화에 세포 분열이 반드시 필요하다는 것을 제안하고 있다.
모든 생명체는 연령이 증가함에 따라 생체 내에서 노화된 세포수가 축적되면서 피부주름 형성, 근육퇴화, 백내장 및 모발의 백발화 과정 같은 노화의 특성을 나타낸다. 이러한 노화의 핵심적인 원인으로 알려진 세포노화는 세포가 외부 및 내부요인에 의하여 늙어서 결국 세포의 증식이 정지됨으로 생물체의 노화와 직접적으로 밀접하게 연관되어 있다. 이러한 현상에 대한 보다 심층적인 연구로부터 세포노화의 원인이 텔로미어가 세포 분열에 따라 점차적으로 짧아짐으로, 텔로미어의 길이에 의해서 결정된다는 것이다. 최근에는 유전자 발현에 영향을 줄 수 있는 히스톤 디아세틸레이즈 유전자가 효모에서 뿐만 아니라 예쁜 꼬마 선충 및 사람의 항노와 기전에 깊숙히 관여하고 있다는 것이 밝혀졌다. 한편, 최근에는 늙은 세포가 노화 현상에 결정적인 역할을 한다는 것이 발견하여 이러한 노화세포를 채내로부터 제거함으로써 젊은 세포의 증식을 촉진하여 노화를 지연 할 수 있다는 것이 보고되었다. 그러므로 향후 잠재적인 항노화제를 개발하기 위해서는 텔로머레이즈 활성화제, 서르튜언 활성화제, 세노릭틱스에 대한 심층연구로부터 시작되어야 한다고 판단되어, 최근에 각광 받고 있는 위와 관련된 항노화 후보물질에 대한 최근 연구에 대하여 기술한다.
The growing market for companion animals, combined with their increasing lifespan, has generated an increased interest in companion animal immunity enhancers. Ginsenoside, a saponin component of ginseng and an essential ingredient of red ginseng marc (produced during red ginseng production), is effective in improving immunity. In this experiment, a powder mixture of red ginseng marc and steamed red ginseng extract powder (RGME) was orally administered to dogs for eight weeks. Subsequently, blood samples were collected and tested every four weeks. In addition, canine peripheral blood mononuclear cells (cPBMCs) were stimulated with or without interleukin-2 (IL-2) to evaluate their proliferation and cytokine secretion abilities. Proliferation assay suggests that the administration of RGME effectively enhanced numbers of cPBMCs under IL-2 stimulation. Furthermore, in the RGME group, a significant increase in the concentration of interferon gamma released from cPBMCs under IL-2 stimulation was observed. In conclusion, RGME might be an effective health supplement for improving immunity in dogs.
In order to study the clinical usefulness of crude polysaccharides fractionated from Eleutherococcus senticosus, EN-3, in eliminating tumors, we have investigated the effect of combination therapy on the murine tumor metastasis and growth models. In experimental metastasis of colon26-M3.1 cells, prophylactic intravenous (i.v.) administration of EN-3 (0.5, 5, and 50 $\mu\textrm{g}$/mouse) inhibited tumor metastasis compared with tumor control group in 33.6, 66.8, and 81.8% respectively. The administration of EN-3 (50 $\mu\textrm{g}$/mouse) also exhibited a 66.1% therapeutic effect on lung tumor metastasis. Although EN-3 induced no toxic effect on both tumor cell and normal splenocyte in the concentration below 100 $\mu\textrm{g}$/mι in in vitro, it induced significant proliferating activity on normal splenocyte in the concentration-dependent manner. In an analysis of NK-cell activity, i.v. administration of EN-3 (4∼100 $\mu\textrm{g}$/mouse) significantly augmented NK cytotoxicity to YAC-1 tumor cells. The combination treatments of cisplatin (10 $\mu\textrm{g}$) and EN-3 (5 $\mu\textrm{g}$) induced synergistic effect on the inhibition of tumor metastasis in experimental tumor metastasis model produced by colon26-M3.1 cells. In addition, the combination treatments also exhibited prolongation of lifespan in S∼180 tumor bearing mouse for over the 60 days. Even though cisplatin (2.5 $\mu\textrm{g}$/mι) exhibited cytotoxicity to tumor cells and inhibited tumor growth over 95% in in vitro, combination treatment with EN-3 (20 $\mu\textrm{g}$/mι) was induced splenocyte proliferation and produced cytokines, such as TNF-$\alpha$, IL-1 and IL-12, from the macrophages. These results suggested that EN-3 stimulate immune system non-specifically and apply to the biological response modifiers (BRM) in chemo-immunotherapy for tumor prevention.
Park, Seul-Ki;Seong, Rak-Kyun;Kim, Ji-Ae;Son, Seok-Jun;Kim, Younghoon;Yokozawa, Takako;Shin, Ok Sarah
Nutrition Research and Practice
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제10권1호
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pp.3-10
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2016
BACKGROUND/OBJECTIVES: Oligonol, mainly found in lychee fruit, is an antioxidant polyphenolic compound which has been shown to have anti-inflammatory and anti-cancer properties. The detailed mechanisms by which oligonol may act as an anti-aging molecule have not been determined. MATERIALS/METHODS: In this study, we evaluated the ability of oligonol to modulate sirtuin (SIRT) expression in human lung epithelial (A549) cells. Oligonol was added to A549 cells and reactive oxygen species production, mitochondrial superoxide formation, and p21 protein levels were measured. Signaling pathways activated upon oligonol treatment were also determined by western blotting. Furthermore, the anti-aging effect of oligonol was evaluated ex vivo in mouse splenocytes and in vivo in Caenorhabditis elegans. RESULTS: Oligonol specifically induced the expression of SIRT1, whose activity is linked to gene expression, metabolic control, and healthy aging. In response to influenza virus infection of A549 cells, oligonol treatment significantly up-regulated SIRT1 expression and down-regulated viral hemagglutinin expression. Oligonol treatment also resulted in the activation of autophagy pathways and the phosphorylation of AMP-activated protein kinase (AMPK). Furthermore, oligonol-treated spleen lymphocytes from old mice showed increased cell proliferation, and mRNA levels of SIRT1 in the lungs of old mice were significantly lower than those in the lungs of young mice. Additionally, in vivo lethality assay revealed that oligonol extended the lifespan of C. elegans infected with lethal Vibrio cholerae. CONCLUSIONS: These data demonstrated that oligonol may act as an anti-aging molecule by modulating SIRT1/autophagy/AMPK pathways.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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