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Global remodeling of the vascular stem cell niche in bone marrow of diabetic patients: implication of the microRNA-155/FOXO3a signaling pathway.
Spinetti, Gaia; Cordella, Daniela; Fortunato, Orazio; Sangalli, Elena; Losa, Sergio; Gotti, Ambra; Carnelli, Franco; Rosa, Francesco; Riboldi, Stefano; Sessa, Fausto; Avolio, Elisa; Beltrami, Antonio Paolo; Emanueli, Constanza; Madeddu, Paolo.
Afiliação
  • Spinetti G; Laboratories of Experimental Cardiovascular Medicine, University of Bristol, Bristol, United Kingdom.
Circ Res ; 112(3): 510-22, 2013 Feb 01.
Article em En | MEDLINE | ID: mdl-23250986
RATIONALE: The impact of diabetes mellitus on bone marrow (BM) structure is incompletely understood. OBJECTIVE: Investigate the effect of type-2 diabetes mellitus (T2DM) on BM microvascular and hematopoietic cell composition in patients without vascular complications. METHODS AND RESULTS: Bone samples were obtained from T2DM patients and nondiabetic controls (C) during hip replacement surgery and from T2DM patients undergoing amputation for critical limb ischemia. BM composition was assessed by histomorphometry, immunostaining, and flow cytometry. Expressional studies were performed on CD34(pos) immunosorted BM progenitor cells (PCs). Diabetes mellitus causes a reduction of hematopoietic tissue, fat deposition, and microvascular rarefaction, especially when associated with critical limb ischemia. Immunohistochemistry documented increased apoptosis and reduced abundance of CD34(pos)-PCs in diabetic groups. Likewise, flow cytometry showed scarcity of BM PCs in T2DM and T2DM+critical limb ischemia compared with C, but similar levels of mature hematopoietic cells. Activation of apoptosis in CD34(pos)-PCs was associated with upregulation and nuclear localization of the proapoptotic factor FOXO3a and induction of FOXO3a targets, p21 and p27(kip1). Moreover, microRNA-155, which regulates cell survival through inhibition of FOXO3a, was downregulated in diabetic CD34(pos)-PCs and inversely correlated with FOXO3a levels. The effect of diabetes mellitus on anatomic and molecular end points was confirmed when considering background covariates. Furthermore, exposure of healthy CD34(pos)-PCs to high glucose reproduced the transcriptional changes induced by diabetes mellitus, with this effect being reversed by forced expression of microRNA-155. CONCLUSIONS: We provide new anatomic and molecular evidence for the damaging effect of diabetes mellitus on human BM, comprising microvascular rarefaction and shortage of PCs attributable to activation of proapoptotic pathway.
Assuntos
Células da Medula Óssea/metabolismo; Diabetes Mellitus Tipo 2/metabolismo; Angiopatias Diabéticas/metabolismo; Fatores de Transcrição Forkhead/metabolismo; Células-Tronco Hematopoéticas/metabolismo; MicroRNAs/metabolismo; Microvasos/metabolismo; Transdução de Sinais; Nicho de Células-Tronco; Tecido Adiposo/metabolismo; Tecido Adiposo/patologia; Adulto; Idoso; Idoso de 80 Anos ou mais; Antígenos CD34/metabolismo; Apoptose; Biomarcadores/metabolismo; Células da Medula Óssea/imunologia; Células da Medula Óssea/patologia; Exame de Medula Óssea; Estudos de Casos e Controles; Linhagem da Célula; Células Cultivadas; Inibidor de Quinase Dependente de Ciclina p21/metabolismo; Inibidor de Quinase Dependente de Ciclina p27/metabolismo; Diabetes Mellitus Tipo 2/genética; Diabetes Mellitus Tipo 2/patologia; Angiopatias Diabéticas/genética; Angiopatias Diabéticas/patologia; Células Endoteliais/metabolismo; Células Endoteliais/patologia; Feminino; Citometria de Fluxo; Proteína Forkhead Box O3; Fatores de Transcrição Forkhead/genética; Regulação da Expressão Gênica; Células-Tronco Hematopoéticas/imunologia; Células-Tronco Hematopoéticas/patologia; Humanos; Imuno-Histoquímica; Isquemia/genética; Isquemia/metabolismo; Isquemia/patologia; Masculino; MicroRNAs/genética; Microvasos/imunologia; Microvasos/patologia; Pessoa de Meia-Idade; Doença Arterial Periférica/genética; Doença Arterial Periférica/metabolismo; Doença Arterial Periférica/patologia; Transfecção

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Células da Medula Óssea / Células-Tronco Hematopoéticas / Transdução de Sinais / MicroRNAs / Diabetes Mellitus Tipo 2 / Angiopatias Diabéticas / Fatores de Transcrição Forkhead / Microvasos / Nicho de Células-Tronco Tipo de estudo: Observational_studies / Risk_factors_studies Limite: Aged80 Idioma: En Ano de publicação: 2013 Tipo de documento: Article

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Células da Medula Óssea / Células-Tronco Hematopoéticas / Transdução de Sinais / MicroRNAs / Diabetes Mellitus Tipo 2 / Angiopatias Diabéticas / Fatores de Transcrição Forkhead / Microvasos / Nicho de Células-Tronco Tipo de estudo: Observational_studies / Risk_factors_studies Limite: Aged80 Idioma: En Ano de publicação: 2013 Tipo de documento: Article