Isolation and Culture of Bone Marrow Derived Mesenchymal Stem Cells and Their Experimental Application in a Model of Liver Fibrosis in Albino Rat

سهير كمال أحمد; سومية عبد العليم محمد; جيهان خلف مجاهد; هبة فكري عبد الجليل

doi:10.12816/0013850

Article Details

Isolation and Culture of Bone Marrow Derived Mesenchymal Stem Cells and Their Experimental Application in a Model of Liver Fibrosis in Albino Rat

Authors:

سهير كمال أحمد | سومية عبد العليم محمد | جيهان خلف مجاهد | هبة فكري عبد الجليل

Publisher:

Ain Shams Clinical and Scientific Society

Main Topics:

Medicine

Journal:

Ain Shams Medical Journal 2014 Vol.65 Issue 1-3, pp.95-110

Document Type:

Article

Publication Date:

3/2014

Document Language:

English

Document ID (Org No.):

68833

Frequency:

Quarterly

pISSN:

00022144

DOI:

10.12816/0013850

Descriptors:

Keywords:

Abstract:

 Background: Morbidity and mortality from liver cirrhosis is rapidly increasing in the world. Currently, liver transplantation is the only definitive therapeutic option but its clinical use is limited. Stem cell replacement strategies were investigated as an attractive alternative approach to liver repair and regeneration. 
Objective: to isolate and culture of bone marrow mesenchymal stem cells (BMMSCs) from albino rats and to evaluate their effect on the liver structure in experimental model of liver fibrosis induced by carbon tetra chloride (CCL4).
Setting: This research was conducted in Histology Department, Faculty of Medicine – Ain Shams University after approval of research ethics committee
Materials and methods: Twenty male rats of weight range 120-140 grams and aged 5-6 weeks and seventy female rats of average weight 200 grams and aged 6-8 weeks were included in this study. The Rats were divided into the following three groups: Group I: Twenty male rats from which bone marrow was extracted. Group II (control group): Thirty female rats were subdivided into three subgroups, one of them acted as negative control and the other two subgroups received the equivalent volume of the solvent. Group III (experimental group): Forty female rats were injected intra-peritonealy (IP) by CCL4 twice weekly for four weeks. This group was further subdivided into the following four subgroups. Subgroup IIIA: included ten rats which were sacrificed after four weeks. Subgroup IIIB: included ten rats, each rat was injected (IP) by a single dose of BMMSCs suspended in phosphate buffered saline (PBS). These rats were sacrificed after two weeks. Subgroup IIIC: included ten rats, the same procedure as subgroup IIIB was followed but the rats were sacrificed after four weeks. Subgroup IIID: included ten rats which were left for another four weeks without any intervention as a recovery subgroup.
Results: Histological examination of liver specimens showed that CCl4 caused patchy and variable pathological changes with elevated liver enzymes. Injection of BMMSCs revealed progressive improvement in the histological picture of the liver and its enzymatic profile (ALT, AST and albumin). On the other hand, most of the pathological lesion were still detected in animals of recovery subgroups.
Conclusion: BMMSCs were successfully isolated and differentiated into different lineage osteogenic and chondrogenic cells. The induced liver fibrosis by CCL4 in rats was markedly decreased after BMMSCs injection.

 المقدمة: إن معدلات الاعتلال والوفيات الناجمة عن تليف الكبد تتزايد بسرعة في العالم. وتعد زراعة الكبد حاليا هي الخيار العلاجي الأمثل ولكن استخدامه الاكلينيكي ما زال محدودا. ولذلك تجرى الأبحاث لاستخدام خلايا النسيج الأوسط الجذعية كنهج بديل لعلاج اصابات الكبد وتجديده.
الهدف من الدراسة الحالية: إن الهدف من هذه الدراسة هو عزل وزراعة خلايا النسيج الأوسط الجذعية المشتقة من نخاع العظام من الجرذان البيضاء، وتقييم أثرها على تركيب الكبد في نموذج تجريبي لتليف الكبد الناجم عن حقن مادة رباعي كلوريد الكربون.
الطرق: و قد استخدم في هذه الدراسة عشرون من ذكور الجرذان متوسط أوزانهم 140 جم، و تتراوح أعمارهم بين 5-6 أسابيع. كما استخدم أيضا سبعون من إناث الجرذان متوسط أوزانهن 200 جم، و تتراوح أعمارهن بين 6- 8 أسابيع.
ولقد قسمت الجرذان إلى المجموعات الثلاث التالية:
المجموعة الأولى: و اشتملت على عشرين من ذكور الجرذان لاستخلاص نخاع العظام
المجموعة الثانية (المجموعة الضابطة): و اشتملت على ثلاثين من إناث الجرذان تم تقسيمها إلى ثلاث مجموعات فرعية: المجموعة الفرعية الثانية (أ):و شملت عشرة جرذان لم تتلقى أي عقار. المجموعة الفرعية الثانية (ب):وتكونت من عشرة جرذان، حقنت كلها في الغشاء البريتوني بكمية مكافئة من زيت الزيتون مرتين أسبوعيا لمدة أربعة أسابيع ثم تم ذبحهم . المجموعة الفرعية الثانية (ج): وشملت عشرة جرذان، حقنت كلها في الغشاء البريتوني بكمية مكافئة من زيت الزيتون مرتين أسبوعيا لمدة أربعة أسابيع ثم تم حقنهم في الغشاء البريتوني بجرعة واحدة مكافئة من محلول الفوسفات الملحي المتعادل. وتم التضحية بخمسة جرذان بعد أسبوعين ثم تم التضحية بالجرذان الخمس الأخرى بعد أربعة أسابيع.
المجموعة الثالثة (المجموعة التجريبية): و تكونت من أربعين من إناث الجرذان تم حقنهم في الغشاء البريتوني بمادة رباعي كلوريد الكربون المذاب في زيت الزيتون بجرعة 0.5 مجم / كجم من وزن الجرذ مرتين أسبوعيا لمدة أربعة أسابيع. ثم تم تقسيمهم إلى المجموعات الفرعية الأربع التالية: المجموعة الفرعية الثالثة (أ): وشملت عشرة جرذان تم ذبحهم بعد أربعة أسابيع من الحقن. المجموعة الفرعية الثالثة (ب): وشملت عشرة جرذان، تم حقن كل الجرذان في الغشاء البريتوني بجرعة واحدة من خلايا النسيج الأوسط الجذعية المشتقة من نخاع العظام 3x 106 في محلول الفوسفات الملحي المتعادل ، ثم تم التضحية بالجرذان بعد أسبوعين. المجموعة الفرعية الثالثة (ج) : وشملت عشرة جرذان، تم حقن كل الجرذان في الغشاء البريتوني بجرعة واحدة من خلايا النسيج الأوسط الجذعية المشتقة من نخاع العظام 3x 106 في محلول الفوسفات الملحي المتعادل. وقد ضحى بالجرذان بعد أربعة أسابيع. المجموعة الفرعية الثالثة (د): شملت عشرة جرذان تركت لمدة أربعة أسابيع أخرى قبل التضحية بها دون أي تدخل كمجموعة للاستشفاء.
النتائج: الدراسات الهستولوجية لعينات الكبد أظهرت أن رباعي كلوريد الكربون أحدث تغيرات باثولوجيا مختلفة مع زيادة في انزيمات الكبد. بينما الحقن بخلايا النسيج الاوسط الجذعية المشتقة من نخاع العظام أظهرت تحسنا هستولوجيا في الخلايا الكبدية وفي الانزيمات . وعلى الجانب الاخر، أظهرت الجرذان التي تركت للاستشفاء دون علاج تغيرات تحللية أكثر شدة في خلايا الكبد.
الخلاصة : تم عزل خلايا النسيج الأوسط الجذعية المشتقة من نخاع العظام بنجاح و تمايزت بنسب مختلفة الى الخلايا المكونة للعظام و الخلايا المكونة للغضروف. ولقد انخفض تلف الكبد المستحث بحقن مادة رباعي كلوريد الكربون في الجرذان بشكل ملحوظ بعد حقن خلايا النسيج الأوسط الجذعية المشتقة من نخاع العظام. لذلك، فإن العلاج بالخلايا الجذعية يقدم أملا لمرضى الكبد المنتظرين لعمليات زراعة الكبد.

Article Details

Isolation and Culture of Bone Marrow Derived Mesenchymal Stem Cells and Their Experimental Application in a Model of Liver Fibrosis in Albino Rat

Authors:

سهير كمال أحمد | سومية عبد العليم محمد | جيهان خلف مجاهد | هبة فكري عبد الجليل

Publisher:

Ain Shams Clinical and Scientific Society

Main Topics:

Medicine

Journal:

Ain Shams Medical Journal 2014 Vol.65 Issue 1-3, pp.95-110

Document Type:

Article

Publication Date:

3/2014

Document Language:

English

Document ID (Org No.):

68833

Frequency:

Quarterly

pISSN:

00022144

DOI:

10.12816/0013850

Descriptors:

BONE MARROW

MESENCHYMAL CELL

LIVER DISEASES

CARBON TETRACHLORIDE

LABORATORY ANIMALS

CCL4

CARBON TETRA CHLORIDE

BMMSCS

BONE MARROW MESENCHYMAL STEM CELLS

Α- SMA

ALPHA SMOOTH MUSCLE ACTIN

PCNA

PROLIFERATING CELL NUCLEAR ANTIGEN

Issues

Article Details

Authors: سهير كمال أحمد | سومية عبد العليم محمد | جيهان خلف مجاهد | هبة فكري عبد الجليل

Publisher: Ain Shams Clinical and Scientific Society

Main Topics: Medicine

Journal: Ain Shams Medical Journal 2014 Vol.65 Issue 1-3, pp.95-110

Document Type: Article

Publication Date: 3/2014

Document Language: English

Document ID (Org No.): 68833

Frequency: Quarterly

pISSN: 00022144

DOI: 10.12816/0013850

Descriptors:

Issues

Authors:

سهير كمال أحمد | سومية عبد العليم محمد | جيهان خلف مجاهد | هبة فكري عبد الجليل

Publisher:

Ain Shams Clinical and Scientific Society

Main Topics:

Medicine

Journal:

Ain Shams Medical Journal 2014 Vol.65 Issue 1-3, pp.95-110

Document Type:

Article

Publication Date:

3/2014

Document Language:

English

Document ID (Org No.):

68833

Frequency:

Quarterly

pISSN:

00022144

DOI:

10.12816/0013850