The Effects of Endocrine Disruptors on Adipogenesis and Osteogenesis in Mesenchymal Stem Cells: A Review

Abstract

Endocrine-disrupting chemicals (EDCs) are prevalent in the environment, and epidemiologic studies have suggested that human exposure is linked to chronic diseases, such as obesity and diabetes. In vitro experiments have further demonstrated that EDCs promote changes in mesenchymal stem cells (MSCs), leading to increases in adipogenic differentiation, decreases in osteogenic differentiation, activation of pro-inflammatory cytokines, increases in oxidative stress, and epigenetic changes. Studies have also shown alteration in trophic factor production, differentiation ability, and immunomodulatory capacity of MSCs, which have significant implications to the current studies exploring MSCs for tissue engineering and regenerative medicine applications and the treatment of inflammatory conditions. Thus, the consideration of the effects of EDCs on MSCs is vital when determining potential therapeutic uses of MSCs, as increased exposure to EDCs may cause MSCs to be less effective therapeutically. This review focuses on the adipogenic and osteogenic differentiation effects of EDCs as these are most relevant to the therapeutic uses of MSCs in tissue engineering, regenerative medicine, and inflammatory conditions. This review will highlight the effects of EDCs, including organophosphates, plasticizers, industrial surfactants, coolants, and lubricants, on MSC biology.

A Potential New Mechanism for Bisphenol Molecules to Initiate Breast Cancer through Alteration of Bone Morphogenetic Protein Signaling in Stem Cells and Their Microenvironment

“…Collectively, these studies highlight the importance of the estrogen pathway on MaSC regulation through direct and indirect effects and consequently suggest potential sensitivity of these cells to estrogen-mimetics like BPA. Furthermore, stem cells are a unique category of cells active from embryogenesis up to late stages of human adult life, and are thus more prone to be exposed to EDCs, likely altering their normal functions [64][65][66][67][68].…”

Innovative methods for optimization of bone regeneration: mesenhymal bone cells (part 2) (literature review)

“…В МСК обнаружены рецепторы, чувствительные к факторам роста и цитокинам, что позволяет им получать межклеточные сигналы при аутокринном и паракринном взаимодействии. Кроме того, наличие у МСК специфических молекул адгезии определяет их взаимодействие между собой при культивировании [17][18][19].…”

“…Свойства МСК представлены на рисунке. Предполагается, что мезенхимальные стволовые клетки синтезируют поверхностные антигены STRO-1, CD29, CD106, CD166, CD146, CD44, CD271, CD105, CD73, CD90 и не проявляют экспрессии гемопоэтических маркеров: c-kit, CD14, CD45, CD11b, CD116, CD34, CD19 [8,10,18,20]. Однако по-прежнему в литературе дискутируется вопрос о наборе маркеров, определяющих природу и происхождение МСК in vivo [20].…”

“…Кроме того, МСК ингибируют пролиферацию и активацию иммунных клеток (В-и Т-клеток, естественных киллеров и дендритных клеток) [10]. Показано, что МСК способствуют снижению воспалительных реакций путем уменьшения биосинтеза противовоспалительных цитокинов, таких как интерлейкин-1, 6, 8 (ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8) и фактора некроза опухоли-альфа (TNF-α) за счет подавления транскрипции генов провоспалительных цитокинов в клетках-продуцентах, индуцирования синтеза рецепторных антагонистов интерлейкинов, увеличения экспрессии противовоспалительных цитокинов (ИЛ-10, ИЛ-4) и других иммуномодулирующих факторов (синтаза оксида азота (NOS), индоламин-2, 3-диоксигеназа, простагландин E2) [8,10,18]. Указанные иммуносупрессивные и иммуномодулирующие свойства МСК способствуют перестройке аллотрансплантатов и их интеграции с костью за счет снижения иммунологической реакции реципиента.…”

“…МСК из организма человека и животных выделяют из периферической [25] и пуповинной крови [26], синовиальной мембраны [27], зубной пульпы [28], амниотической жидкости [29], надкостницы [18], мышц [30,31], кровеносных сосудов, лимфоидных органов, кожи, легких [10,17,32] и др. Однако получение МСК из этих источников имеет определенные недостатки: травматичность манипуляции [9,18] и небольшое количество клеток, для увеличения количества которых используют культивирование. Для дифференциации клеток в культуру добавляют специальные индукторы.…”