Phenotypic characteristics and differentiation potential of gingival mesenchymal stem cells in hyperglycemia ­ an ex vivo exploratory study / Características fenotípicas y potencial de diferenciación de las células madre mesenquimales gingivales en la hiperglucemia: un estudio exploratorio ex vivo

ABSTRACT

Background: The therapeutic use of gingival mesenchymal stem cells (GMSCs) as autologous cells may pose the challenge of alterations inflicted by the hyperglycemic environment. Objective: This study aims to assess the effects of hyperglycemia on the characteristics of GMSCs in diabetics. Materials and Methods: 10 patients who consented and fulfilled the criteria for inclusion and exclusion were recruited and categorized as test (HbA1c > 6.5) and control (HbA1c < 6.0). Gingival explants were obtained from gingival collar of teeth, washed, digested and cultured. The cells were subjected to microscopic observation to assess phenotype characteristics, and flow cytometry and qRT-PCR to assess differentiation potential. Stem cell markers CD90, CD73, CD105, CD34, CD45, HLA DR & HLA ABC, osteogenic differentiation markers RUNX2 & OCN, adipogenic differentiation markers PPARG2 & FABP4 and chondrogenic differentiation markers SOX9 & AGCN were evaluated. Results: Microscopic appearance of spindle shaped cells was found to be comparable in both groups. Flow cytometry results demonstrated comparable expressions with both groups, samples being positive for CD90, CD73, CD105, HLA ABC and negative for CD34, CD45 & HLA DR. There were variations in the expression of markers when assessed for differentiation potentials. Conclusions: The hyperglycemic environment did not manifest any changes in the phenotypic characteristics of GMSCs among diabetics. However, the expression of certain differentiation markers was significantly altered in the diabetic test population included. Further research is being conducted to understand the GMSCs in a hyperglycemic environment with an aim to develop strategies to optimize its clinical implications. Keywords Gingiva; Mesenchymal stem cells; Diabetes mellitus; Cell Differentiation; Hyperglycemia; Flow cytometry.

RESUMEN

Antededentes El uso terapéutico de células madre mesenquimales gingivales(GMSC) como células autólogas puede plantear el desafío de las alteraciones infligidas por el entorno hiperglucémico. Objetivo: Este estudio tiene como objetivo evaluar los efectos de la hiperglucemia sobre las características de las GMSC en diabéticos. Materiales y Métodos: Se reclutaron y categorizaron 10 pacientes que dieron su consentimiento y cumplieron los criterios de inclusión y exclusión como prueba (HbA1c > 6,5) y control (HbA1c < 6,0). Los explantes gingivales se obtuvieron del cuello gingival de los dientes, se lavaron, digirieron y cultivaron. Las células se sometieron a observación microscópica para evaluar las características fenotípicas y a citometría de flujo y qRT-PCR para evaluar el potencial de diferenciación. Se evaluaron los marcadores de células madre CD90, CD73, CD105, CD34, CD45, HLA DR y HLA ABC, marcadores de diferenciación osteogénica RUNX2 y OCN, marcadores de diferenciación adipogénica PPARG2 y FABP4 y marcadores de diferenciación condrogénica SOX9 y AGCN. Resultados: Se encontró que la apariencia microscópica de las células fusiformes era comparable en ambos grupos. Los resultados de la citometría de flujo demostraron expresiones comparables en ambos grupos, siendo las muestras positivas para CD90, CD73, CD105, HLA ABC y negativas para CD34, CD45 y HLA DR. Hubo variaciones en la expresión de los marcadores cuando se evaluaron los potenciales de diferenciación. Conclusiones: El entorno hiperglucémico no manifestó ningún cambio en las características fenotípicas de las GMSC entre los diabéticos. Sin embargo, la expresión de ciertos marcadores de diferenciación se alteró significativamente en la población de prueba de diabetes incluida. Se están realizando más investigaciones para comprender las GMSC en un entorno hiperglucémico con el objetivo de desarrollar estrategias para optimizar sus implicaciones clínicas.