بررسی خصوصیات الکتروفیزیولوژیک سلولهای بنیادی جنینی انسان در طی روند تمایز به سلولهای عصبی

مقدمه: سلولهای بنیادی جنینی انسان سلولهای پرتوانی هستند که توان تکثیر و تمایز به سایر رده های سلولی را دارا می باشند. فاکتورهای رشد نقش مهمی در فرایند تمایز این سلول ها ایفا می کنند. سلول های عصبی حاصل از سلول های بنیادی جنینی انسان مارکرهای ویژه عصبی مانند map2 و tuj1 را بیان می کنند که شاخص های سلول های عصبی بالغ هستند اما خصوصیت مهم سلول عصبی بالغ توانایی شلیک پتانسیل عمل می باشد و کانال های یونی وابسته به ولتاژ نقش مهمی در تحریک پذیری این سلول ها دارند. خصوصیات الکتروفیزیولوژیک سلول های بنیادی جنینی انسان در طی روند تمایز به سلول های عصبی هنوز به خوبی شناخته نشده است. در این مطالعه ویژگی های غیر فعال غشا سلول ها ( مقاومت درونی، پتانسیل استراحت غشا، ثابت زمانی و ظرفیت خازنی) و میزان بیان کانال های یونی وابسته به ولتاژ و جریان های یونی آنها را مورد بررسی قرار می دهیم. روش کار: سلول های بنیادی جنینی به روش بدون فیدر کشت داده شده و توسط فاکتورهای رشد به سلول های عصبی تمایز داده شدند. بیان نسبی زیر واحد الفای کانال های سدیمی، کلسیمی و پتاسیمی وابسته به ولتاژ با استفاده از تکنیک real-time rt-pcr بررسی شد. به منظور بررسی ویژگیهای الکتروفیزیولوژیک سلولهای بنیادی جنینی انسان از تکنیک whole cell patch clamp و از روش کلمپ ولتاژی استفاده شد و جریان های یونی با دپلاریزه کردن سلول از ولتاژ 90- تا 50+ میلی ولت ( با فواصل 10 میلی ولتی) ثبت شدند. همچنین برای بررسی فارماکولوژیک جریانهای یونی ثبت شده داروهای تترااتیل آمونیوم کلراید و 4-آمینوپیریدین برای مهار کانالهای پتاسیمی، نیفدیپین مهار کننده کانال های کلسیمی و qx-314 مهارکننده کانال های سدیمی به کار برده شدند. یافته ها: بیان نسبی زیر واحد الفای اغلب کانال های یونی مورد مطالعه در طی روند تمایز به سلول های عصبی افزایش یافت. پتانسیل استراحت غشا در طی روند تمایز منفی تر شده و مقاومت درونی و نیز ظرفیت خازنی غشای سلول های بنیادی جنینی بیشتر است. ثابت زمانی نیز در طی روند تمایز افزایش می یابد. با استفاده از روش کلمپ ولتاژی جریانهای یونی رو به خارجی ثبت شدند که با مثبت تر شدن ولتاژ، اندازه آنها افزایش یافت. کانالهای وابسته به ولتاژ پتاسیمی به ویژه delayed rectifier (ikdr) در سلولهای بنیادی جنینی و ساختارهای روزتی وجود دارند. که در سلول های بنیادی جنینی به مهارکننده تترا اتیل آمونیوم حساس بوده در حالی که در حضور 4-آمینوپیریدین مهار نشدند. در ساختارهای روزت این جریان ها با تترا اتیل آمونیوم مهار نمی شوند در حالی که به حضور 4-آمینوپیریدین حساس هستند. همچنین این کانالها فاقد خصوصیت inactivation بودند. هیچگونه جریان رو به داخلی در سلولهای بنیادی جنینی و ساختارهای روزت ثبت نگردید. در سلول های عصبی تمایز یافته جریان های رو به داخل ثبت شد که حساس به نیفدیپین و qx-314 بودند. نتیجه گیری: نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که سلول های بنیادی جنینی دارای ویژگی های الکتروفیزیولوژیک منحصر به فردی هستند که در طی روند تمایز به عصب تغییر می کند. در سلول های بنیادی جنینی جریان های پتاسیمی یک سو کننده تاخیری حساس به تترااتیل آمونیوم وجود دارد که یه 4-ap حساس نیست. در ساختارهای روزت این جریان های تاسیمی حساسیت بیشتری به 4-ap دارند. جریان های رو به داخل سدیمی و کلسیمی فقط در سلول های عصبی حاصل از سلول های بنیادی جنینی ثبت گردید که به مهارکننده های کانال های سدیمی و کلسیمی حساس بودند.