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Limited Ca2+ and PKA-pathway dependent neurogenic differentiation of human adult mesenchymal stem cells as compared to fetal neuronal stem cells.
Lepski, Guilherme; Jannes, Cinthia Elim; Maciaczyk, Jaroslaw; Papazoglou, Anna; Mehlhorn, Alexander T; Kaiser, Stefan; Teixeira, Manoel Jacobsen; Marie, Suely K N; Bischofberger, Josef; Nikkhah, Guido.
Afiliação
  • Lepski G; Department of Neurosurgery, Eberhard-Karls-Univesity, Hoppe-Seyler-Str 3, 72076 Tübingen, Germany. guilherme.lepski@med.uni-tuebingen.de
Exp Cell Res ; 316(2): 216-31, 2010 Jan 15.
Article em En | MEDLINE | ID: mdl-19686736
The ability of mesenchymal stem cells to generate functional neurons in culture is still a matter of controversy. In order to assess this issue, we performed a functional comparison between neuronal differentiation of human MSCs and fetal-derived neural stem cells (NSCs) based on morphological, immunocytochemical, and electrophysiological criteria. Furthermore, possible biochemical mechanisms involved in this process were presented. NF200 immunostaining was used to quantify the yield of differentiated cells after exposure to cAMP. The addition of a PKA inhibitor and Ca(2+) blockers to the differentiation medium significantly reduced the yield of differentiated cells. Activation of CREB was also observed on MSCs during maturation. Na(+)-, K(+)-, and Ca(2+)-voltage-dependent currents were recorded from MSCs-derived cells. In contrast, significantly larger Na(+) currents, firing activity, and spontaneous synaptic currents were recorded from NSCs. Our results indicate that the initial neuronal differentiation of MSCs is induced by cAMP and seems to be dependent upon Ca(2+) and the PKA pathway. However, compared to fetal neural stem cells, adult mesenchymal counterparts are limited in their neurogenic potential. Despite the similar yield of neuronal cells, NSCs achieved a more mature functional state. Description of the underlying mechanisms that govern MSCs' differentiation toward a stable neuronal phenotype and their limitations provides a unique opportunity to enhance our understanding of stem cell plasticity.
Assuntos
Células-Tronco Adultas/citologia; Sinalização do Cálcio/fisiologia; Proteínas Quinases Dependentes de AMP Cíclico/fisiologia; Células-Tronco Fetais/citologia; Células-Tronco Mesenquimais/citologia; Neurogênese/fisiologia; Neurônios/citologia; 1-Metil-3-Isobutilxantina/farmacologia; Potenciais de Ação/fisiologia; Adulto; Células-Tronco Adultas/efeitos dos fármacos; Células-Tronco Adultas/metabolismo; Antígenos de Diferenciação/metabolismo; Células da Medula Óssea/citologia; Células da Medula Óssea/efeitos dos fármacos; Fator Neurotrófico Derivado do Encéfalo/farmacologia; Bloqueadores dos Canais de Cálcio/farmacologia; Sinalização do Cálcio/efeitos dos fármacos; Técnicas de Cultura de Células; AMP Cíclico/farmacologia; Proteína de Ligação ao Elemento de Resposta ao AMP Cíclico/metabolismo; Proteínas Quinases Dependentes de AMP Cíclico/antagonistas & inibidores; Fenômenos Eletrofisiológicos/fisiologia; Células-Tronco Fetais/efeitos dos fármacos; Células-Tronco Fetais/metabolismo; Humanos; Peptídeos e Proteínas de Sinalização Intercelular/farmacologia; Peptídeos e Proteínas de Sinalização Intracelular/farmacologia; Células-Tronco Mesenquimais/efeitos dos fármacos; Células-Tronco Mesenquimais/metabolismo; Neurogênese/efeitos dos fármacos; Neurônios/metabolismo; Fragmentos de Peptídeos/farmacologia; Inibidores de Proteínas Quinases/farmacologia; Transdução de Sinais/efeitos dos fármacos; Transdução de Sinais/fisiologia; Fatores de Tempo; Adulto Jovem

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Proteínas Quinases Dependentes de AMP Cíclico / Sinalização do Cálcio / Células-Tronco Adultas / Células-Tronco Fetais / Neurogênese / Células-Tronco Mesenquimais / Neurônios Idioma: En Ano de publicação: 2010 Tipo de documento: Article

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Proteínas Quinases Dependentes de AMP Cíclico / Sinalização do Cálcio / Células-Tronco Adultas / Células-Tronco Fetais / Neurogênese / Células-Tronco Mesenquimais / Neurônios Idioma: En Ano de publicação: 2010 Tipo de documento: Article