Oxidative stress defense in human-skin-derived mesenchymal stem cells versus human keratinocytes: Different mechanisms of protection and cell selection

• Versione italiana
• English version

Oggetto del lavoro (traduzione)

Le cellule staminali sono cellule indifferenziate che possiedono la capacità di auto-rinnovamento e differenziazione. In questo lavoro, abbiamo focalizzato la nostra attenzione sulla determinazione della suscettibilità allo stress ossidativo delle cellule staminali mesenchimali isolate da biopsie della pelle umana (S-MSC) con quella dei cheratinociti, cellule differenziate della stessa origine. Per indurre le condizioni pro-ossidanti, le S-MSCs e i cheratinociti sono stati esposti a 0,5 mm H (2) O (2) per 2 ore; gli effetti prodotti da tale stress ossidativo, analizzati dopo 4, 12, 24, e 48 ore di coltura dopo esposizione, sono stati determinati in termini di crescita cellulare, vitalità, apoptosi,  danno al DNA, variazioni di difesa antiossidante individuali e capacità totale di contrasto verso i radicali perossilici e idrossili. I dati indicano che i due tipi di cellule hanno diverse strategie per contrastare lo stress ossidativo, e che tali sistemi sono ricollegabili allo stress che normalmente queste cellule devono sopportare in condizioni normali. I cheratinociti umani sembrano possedere difesa antiossidanti molto efficaci per contrastare il danno ossidativo a cui sono continuamente esposti nella pelle (causato da sole, agenti chimici e fisici). Le S-MSC, invece,  sono di norma circondate da un complesso microambiente (nicchia) che le protegge da insulti esterni, e quindi non presentano un sistema di difesa particolarmente efficace, risultando generalmente meno in grado di contrastare lo stress prodotto. Le S-MSC sembrano particolarmente inclini a eventi apoptotici dopo lo stress ossidativo e tale aumento di apoptosi potrebbe rappresentare il loro principale meccanismo di difesa contro lo stress.

Job task

Stem cells are undifferentiated cells with the capacity for self-renewal and differentiation. In this work, we have focused our attention on the determination of the susceptibility to oxidative stress of isolated mesenchymal stem cells from human skin biopsies (S-MSCs) in comparison with keratinocytes, which are differentiated cells of the same lineage. To induce pro-oxidant conditions, S-MSCs and keratinocytes were exposed to 0.5mM H(2)O(2) for 2 h; the oxidative effects, analyzed after 4, 12, 24, and 48 h of recovery, were determined in terms of cell growth, vitality, apoptosis, DNA damage, variations in individual antioxidant defense and total oxyradical scavenging capacity toward peroxyl and hydroxyl radicals. The data indicate different abilities across these two cell types to counteract this oxidative stress, which reflects stress that would normally be experienced by these cells under basal conditions. Human keratinocytes seem to have much greater antioxidant defense to counteract the oxidative injury to which they are continuously exposed in the skin (caused by sun, chemical and physical agents). On the other hand, the S-MSCs are surrounded by a complex microenvironment (niche) that protects them from external insults, and so they did not develop a particularly efficient defense system, and they were generally less responsive to enhanced pro-oxidant challenge. S-MSCs seem particularly prone to apoptotic events after oxidative stress and this might thus represent their primary defense mechanism against stress.

Referente:

Prof Di Primio

Dipartimento di Patologia Molecoalre e Terapie Innovative- Istologia

Facoltà di Medicina e Chirurgia

Tel: 071 2206076

E mail: r.diprimio@univpm.it