اثر هم‌افزایی میدان‌های الکترومغناطیسی پالسی و عصاره زعفران بر تمایز استخوانی سلول‌های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان

مقدمه: میدان‌های الکترومغناطیسی پالسی (PEMFs) معمولاً برای درمان شکستگی‌های غیرجوش‌خورده استفاده می‌شوند. زعفران (SAFFRON) یک گیاه دارویی با اثرات فارماکولوژیک متنوع است. در مطالعه حاضر، اثر هم‌افزایی (synergistic effect) PEMF و عصاره آبی زعفران بر تمایز استخوانی سلول‌های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان (BMSCs) ارزیابی شد. روش‌ها: BMSCs از فمور (استخوان ران) موش صحرایی جدا شدند. پس از خالص‌سازی، سلول‌ها به چهار گروه تقسیم شدند: گروه کنترل (بدون هیچ درمانی)، گروه زعفران تنها (۸۰۰ میلی‌گرم بر میلی‌لیتر)، گروه PEMF تنها (۵۰ هرتز، ۳ بار در هفته، هر بار به مدت ۲ ساعت، به مدت ۲ هفته)، و گروه زعفران به همراه PEMF. سمیت سلولی با استفاده از سنجش MTT اندازه‌گیری شد. پس از محاسبه مقدار IC50 برای عصاره زعفران (۱.۵ میلی‌گرم بر میلی‌لیتر)، غلظت پایین‌تر (۸۰۰ میلی‌گرم بر میلی‌لیتر) با PEMF ترکیب شد. تمایز هر گروه سلولی با استفاده از فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز (ALP)، رنگ‌آمیزی آلیزارین رد (Alizarin red staining) و روش واکنش زنجیره‌ای پلیمراز رونوشت معکوس (RT-PCR) ارزیابی شد. نتایج: عصاره آبی زعفران به‌صورت وابسته به دوز، viability سلولی را کاهش داد، اما PEMF تأثیر معنی‌داری بر viability سلولی نداشت. PEMF، عصاره زعفران و ترکیب آن‌ها فعالیت ALP را در روز دهم افزایش دادند، اما افزایش در گروه هم‌افزا معنی‌دارتر بود. رنگ‌آمیزی آلیزارین رد نشان داد که گروه‌های دارای کانی‌سازی (mineralization) در روز چهاردهم نتایج بالاتری داشتند. نتایج RT-PCR نشان داد که در روز چهاردهم، گروهی که با PEMF و زعفران هر دو تیمار شده بودند، ژن‌های استخوان‌ساز را بیان کردند. نتیجه‌گیری: عصاره زعفران ترکیب‌شده با PEMF می‌تواند استخوان‌زایی (OSTEOGENESIS) را در مرحله اولیه (تعهد سلول‌های بنیادی تمایز نیافته به استئوبلاست) ترویج دهد، از این رو، استفاده از آن ممکن است در این بیماران مفید باشد.

Introduction: Pulsed electromagnetic fields (PEMFs) are usually used to treat non-union fractures. SAFFRON is a medicinal plant with various pharmacologic effects. In the present study, the synergistic effect of PEMF and SAFFRON aqueous extract on osteogenic differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) was evaluated Methods: BMSCs were isolated from rat femur. After purification, the cells were divided into four groups including control group (did not receive any treatment), SAFFRON alone (800 mg/mL), PEMF alone (50 Hz, 3 times a weak, 2 hours for every time, for 2 weeks), and SAFFRON plus PEMF. Cytotoxicity was measured using MTT assay. After calculating the IC50 value for SAFFRON extract (1.5 mg/mL), a lower concentration (800 mg/mL) was combined with PEMF. The differentiation of each cell group was evaluated using alkaline phosphatase (ALP) enzyme activity, alizarin red staining and reverse transcribed polymerase chain reaction (RT-PCR) method. Results: SAFFRON aqueous extract decreased dose-dependently the cell viability but the PEMF had not any significant effects on cell viability. The PEMF, SAFFRON extract and their combination increased the ALP activity on day 10 but the increase was significant in synergist group. Alizarin red staining showed that mineralization groups were higher at day 14. RT-PCR results demonstrated that on the day 14 the group treated with both PEMF and SAFFRON expressed osteogenic genes. Conclusion: SAFFRON extract combined with PEMFs could promote OSTEOGENESIS at the initial stage (the commitment of undifferentiated mesenchymal stem cells into osteoblast), hence, its usage might be beneficial in these patients