Promoting and accelerating muscle regeneration through cell therapy in a mouse model

الملخص: أهداف البحث: تعد إصابات واضطرابات العضلات الهيكلية تحديات سريرية عالمية ذات آليات مباشرة وغير مباشرة وتأثيرات متبقية ملحوظة، مثل الألم الشديد الذي يستمر لفترة طويلة والإعاقة الجسدية. الخلايا الجذعية هي أداة مبتكرة للعلاج بالخلايا ضد الاضطرابات العضلية الهيكلية والتي يمكن أن تعزز على وجه التحديد تجديد العضلات والهيكل العظمي. تهدف الدراسة الحالية إلى دراسة استخدام الخلايا الجذعية الوسيطة وخلاياها العضلية المتمايزة لإعادة بناء العضلات الهيكلية التالفة أو المريضة كعلاج قائم على الخلايا لتعزيز تجديد العضلات. طريقة البحث: تم عزل الخلايا الجذعية الوسيطة للنخاع العظمي من النخاع العظمي للفئران البالغة وتم تربيتها في رقائق زراعة الأنسجة. كانت الخلايا الجذعية الوسيطة للنخاع العظمي إيجابية لـ سي د 90 و سي دي 105، وسالبة لـ سي دي 45 و سي دي 34. تم تحفيز هذه الخلايا في المختبر إلى سلالة خلايا عضلية هيكلية من خلال وسط تمايز محدد في 7 أيام. تم توصيف تمايز العضلات الهيكلية عن طريق صبغة الهيماتوكسيلين والأيوسين وفحصها عن طريق المسح المجهري الإلكتروني لدراسة التشكل. تم إجراء الصبغ المناعي لـ العامل العضلي 6، وسلسلة الميوسين الثقيلة، وعوامل محددة لتطور العضلات الهيكلية، لتأكيد تمايز العضلات الهيكلية. في دراسة على الجسم الحي، تم إنشاء نموذج إصابة العضلات الذي يستخدم لتقييم العلاج بالخلايا باستخدام الخلايا الجذعية الساذجة والخلايا العضلية المتمايزة. النتائج: لقد أثبتنا أن الفئران المستزرعة أن الخلايا الجذعية الوسيطة للنخاع العظمي كانت إيجابية بالنسبة لـ سي د 90 و سي دي 105، وسلبية بالنسبة لـ سي دي 45 و سي دي 34. تم تطوير هذه الخلايا إلى عضلات هيكلية تظهر إمكانات تمايز قوية للعضلات الهيكلية تم تأكيدها بشكل فعال بواسطة الكيمياء المناعية لعلامات العامل العضلي 6 وسلسلة الميوسين الثقيلة وديزمين. أظهرت الخلايا العضلية المتمايزة تعزيزا أفضل للإصلاح من الخلايا الجذعية غير المتمايزة عند زرعها في نموذج فأر لعلاج ضمور العضلات الهيكلية. الاستنتاجات: يمكن تضمين الخلايا العضلية المشتقة من الخلايا الجذعية الوسيطة للنخاع العظمي في علاج ضمور العضلات كاستراتيجية بيولوجية لإدارة أمراض وإصابات العضلات الهيكلية من أجل تطوير العلاجات السريرية القائمة على الخلايا. Abstract: Objectives: Skeletal muscle injuries and disorders are universal clinical challenges with direct and indirect mechanisms and notable residual effects, such as prolonged, intense pain and physical disability. Stem cells, an innovative tool for cell therapy for musculoskeletal disorders, specifically promote skeletal muscle regeneration. This study was aimed at investigating the use of mesenchymal stem cells (MSCs) and their differentiated myocytes as a cell-based therapy to promote regeneration in damaged or diseased skeletal muscle. Methods: Bone marrow mesenchymal stem cells (BM-MSCs) were isolated from the bone marrow of adult mice and grown in tissue culture flasks. The BM-MSCs were positive for CD90 and CD105, and negative for CD45 and CD34. These cells were induced with specific differentiation medium in vitro to differentiate into a skeletal muscle cell lineage over 7 days. Skeletal muscle differentiation was characterized according to morphology through hematoxylin and eosin staining, and scanning electron microscopy. Immunostaining for Myf-6, myosin heavy chain (MHC), and desmin—specific factors for skeletal muscle development—was performed to confirm skeletal muscle differentiation. An in vivo study in a muscle injury model was used to evaluate cell therapy based on naïve stem cells and differentiated myocytes. Results: Cultured mouse BM-MSCS were positive for CD90 and CD105, and negative for CD45 and CD34. These cells developed into skeletal muscle with strong skeletal muscle differentiation potential, as confirmed by immunohistochemistry for the markers Myf6, MHC, and desmin. The differentiated myocytes showed better repair enhancement than undifferentiated stem cells after transplantations into a mouse model of skeletal muscle atrophy. Conclusions: Myocytes derived from BM-MSCs may be incorporated into muscular atrophy treatment as a biological strategy for managing skeletal muscle diseases and injuries, thus advancing cell-based clinical treatments.