مقایسه اثر کروسین و کروستین، دو ترکیب اصلی استخراج شده از زعفران، بر تمایز استئوژنیک سلول‌های بنیادی مزانشیمی

سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSCs) می‌توانند به عنوان ابزاری مؤثر برای بازسازی استخوان در نظر گرفته شوند. یافتن عوامل جدید با سمیت سلولی کم و کارایی بالا برای القای MSCs به استئوبلاست‌ها ضروری است. در این مطالعه، توانایی کروسین و کروستین استخراج شده از زعفران برای القای تمایز سلولی سلول‌های بنیادی مزانشیمی مشتق از مغز استخوان موش صحرایی (rat BM-MSCs) به استئوبلاست‌ها مقایسه شد. سلول‌های مغز استخوان از استخوان‌های ران و درشت‌نی موش‌ها جداسازی شدند. اثر سیتوتوکسیک کروسین و کروستین با استفاده از آزمون MTT assay شد و IC50 از نتایج محاسبه شد. توانایی استئوژنیک کروسین و کروستین در غلظت‌های غیرسمی پس از 7 و 21 روز با استفاده از رنگ‌آمیزی قرمز آلیزارین (ALZ) و فعالیت آلکالین فسفاتاز (ALP) ارزیابی و با محیط استاندارد استئوژنیک مقایسه شد. علاوه بر این، بیان mRNA ALP توسط Real time RT-PCR تجزیه و تحلیل شد. کروستین اثر سیتوتوکسیک بیشتری بر سلول‌های بنیادی در مقایسه با کروسین نشان داد. غلظت‌های غیرسمی (12.5، 25 و 50 میکرومولار) برای آزمایش‌های دیگر انتخاب شدند. کروسین و کروستین (25 میکرومولار) پس از روز 21 در مقایسه با شاهد منفی، به ترتیب شدت ALZ (4.2 ± 0.12 و 3.8 ± 0.16 برابر)، فعالیت ALP (46.4 ± 5.8 و 43.2 ± 1.9 برابر) و بیان mRNA ALP (14.27 ± 1.98 و 8.4 ± 1.17 برابر) را در MSCs افزایش دادند. اگرچه کروسین مؤثرتر از کروستین بود، اما این تفاوت معنی‌دار نبود. با توجه به این یافته‌ها، کروسین و کروستین می‌توانند به طور مؤثر تمایز استئوژنیک MSCs را افزایش دهند و می‌توانند به عنوان عوامل درمانی ایمن در کاربردهای بالینی در نظر گرفته شوند.

Mesenchymal stem cells (MSCs) can be considered as an effective tool for bone regeneration. It is variable to find new agents with low cytotoxicity and high efficiency for induction of MSCs into osteoblasts. In the present study, the ability of crocin and crocetin, extracted from saffron, to induce cell differentiation of rat bone marrow-derived mesenchymal stem cells (rat BM-MSCs) into osteoblasts was compared. Bone marrow cells were isolated from rats femurs and tibias. Cytotoxic effect of crocin and crocetin was assayed using MTT test and IC50 was calculated from the results. Osteogenic ability of crocin and crocetin at non-toxic concentrations has been evaluated and compared to osteogenic standard medium after 7 and 21 days, using alizarin red (ALZ) staining and alkaline phosphatase (ALP) activity. Furthermore, ALP mRNA expression has been analyzed by real time RT-PCR. Crocetin showed more cytotoxic effect on stem cells compared to crocin. Non-toxic concentrations (12.5, 25 and 50 μM) were selected for other experiments. Crocin and crocetin (25 μM) increased ALZ intensity (4.2 ± 0.12 and 3.8 ± 0.16 folds, respectively), ALP activity (46.4 ± 5.8 and 43.2 ± 1.9 folds, respectively) and ALP mRNA expression (14.27 ± 1.98 and 8.4 ± 1.17 folds, respectively) in MSCs after day 21 compared to negative control. Although, crocin was more effective than crocetin, but this difference was not significant. According to these findings, crocin and crocetin could effectively enhance osteogenic differentiation of MSCs and can be considered as safe therapeutic agents in clinical applications.