Effects of atorvastatin on human bone marrow-derived mesenchymal stem cells

Abstract

Osteoporose er et stort globalt helseproblem med høy samfunnsøkonomisk byrde. Tidligere studier har antydet at statiner regulerer beinremodellering og kan potensielt brukes i behandling av osteoporose. Legumain er en cysteinprotease som har vært observert å være involvert i beinremodellering og reguleres av statiner i ulike celletyper. Hensikten med denne masteroppgaven var å undersøke om atorvastatin regulerer legumain i humane mesenkymale stamceller fra beinmarg (hBMSC) under differensiering av osteoblastiske celler og med eller uten overuttrykk av legumain. Humane BMSC celler stabilt transfektert med human telomerase reverstranskriptase (TERT) ble brukt som in vitro cellemodell. I tillegg ble det brukt to andre hBMSC-TERT cellelinjer med (T-LGMN) eller uten (T-Vec) overuttrykk av legumain. Cellene ble dyrket i basalmedium eller osteoblastinduksjonsmedium i 3, 7 eller 14 dager og behandlet med eller uten atorvastatin (1 nM-200 μM) før kondisjonert medium og cellelysat ble høstet. Legumain i cellelysat ble analysert ved hjelp av immunoblotting og aktivitetsanalyser, mens total legumainkonsentrasjon i kondisjonert medium ble målt med enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). I tillegg ble totalproteinkonsentrasjon, matriksmineralisering, alkaliskfosfatase-aktivitet (ALP) og celleviabilitet målt. Resultatene viste at 1 og 10 μM atorvastatin reduserte uttrykk og aktivitet av legumain, samt endret celleform og -tetthet av hBMSC-TERT cellelinjene inkubert i 3, 7 eller 14 dager. Derimot så var det tendens til økning i total legumainkonsentrasjon i kondisjonert medium og mineralisering, mens ALP-aktiviteten avtok i celler behandlet med atorvastatin. En cytotoksisk effekt av atorvastatin (1 og 10 μM) ble observert ved signifikant redusert celleviabilitet. Generelt så det ut til at differensierte osteoblastiske celler var mer beskyttet mot effekter av atorvastatin sammenlignet med udifferensierte hBMSC celler. Funnene fra denne masteroppgaven demonstrerte at atorvastatin regulerer legumain i hBMSC celler med eller uten overtrykk av legumain and under osteoblastdifferensiering. Atorvastatin endret celleform og reduserte både celletetthet og celleviabilitet. I tillegg viste atorvastatin en tendens til å nedregulere legumainuttrykk, hemme legumainaktivitet og øke legumainkonsentrasjon i kondisjonert medium. Atorvastatinbehandling hemmet osteoblastdifferensiering ved å redusere mineralisering og ALP-aktivitet.