Morphological characteristics of mesenchymal stem cells from Wharton jelly, cultivated under physiological oxygen tensions, in various gas mixtures

Abstract

Cultivation of mesenchymal stem cells (MSC) under physiological oxygen tensions has beneficial effect on their properties. Aim. To examine the effects of mild hypoxic conditions on the morphologic behavior of MSC from human Wharton jelly (WJ-MSC). Methods. WJ-MSC were obtained by an explant method and cultured in gas mixtures containing 3 % O2, 4 % CO2 and 93 % nitrogen or argon. At each passage the cultures were fixed and stained with hematoxylin and eosin. The morphometric analysis of microphotographs was performed, and the nuclear-cytoplasmic ratio (NCR) and the width/length ratio were calculated. Results. The difference in NCR and the width/length ratio was detected between WJ-MSC cultures at various passages and between the cultures at the same passage, maintained in different gas mixtures. The highest level of morphological homogeneity was observed at passage 2. At passage 3, the cells with senescent morphology can be observed. The degree of heterogeneity in populations cultured at 3 % O2 appeared to be lower than under standard conditions. WJ-MSC, cultured in the nitrogen-based gas mixture were the most homogeneous. Conclusions. The changes in WJ-MSC culture morphology were observed at early passages. The level of morphological heterogeneity varied with the cultivation time. The conditions of mild hypoxia had a positive impact on the cultured cells.

Культивування мезенхімальних ствобурових клітин (МСК) за знижених концентрацій кисню має сприятливий вплив на їх властивості. Мета. дослідити вплив умов помірної гіпоксії на особливості морфології культур МСК Вартонова студня (МСК-ВС) людини. Методи. МСК-ВС були отримані методом експлантів і культивовані в газових сумішах, що містили 3 % О2, 4 % СО2 і 93 % азоту або аргону. На кожному пасажі культури було фіксовано ш забарвлено гематоксиліном и еозином. За допомогою морфометрії визначали ядерно-цитоплазматичне співвідношення (ЯЦС) і коефіцієнт «ширина/довжина», який розраховували як відношення ширини клітини до її довжини. Результати. Різницю по ЯЦС і коефіцієнту «ширина/довжина» було виявлено як між культурами МСК на різних пасажах, так між культурами одного пасажу з різних газових сумішей. Найвищий рівень морфологічної гомогенності можна було спостерігати на другому пасажі. На третьому пасажі почали з’являтись клітини, що мали старіючий фенотип. Рівень морфологічної гетерогенності в популяціях, культивованих за 3 % О2, був нижчим, ніж в умовах СО2-інкубатора (атмосферна концентрація кисню ≈ 20 %, вуглекислий газ – 4 %). Найбільш гомогенними були МСК, культивовані в суміші на основі азоту. Висновки. У процесі культивування МСК-ВС на ранніх пасажах спостерігаються зміни морфології по ЯЦС и формі клітин. У процесі культивування рівень морфологічної гетерогенності в культурах змінювався. Умови фізіологічних концентрацій кисню мали позитивний вплив на культивовані клітини.

Культивирование мезенхимальных стволовых клеток (МСК) при пониженных концентрациях кислорода благоприятно влияет на многие их свойства. Цель. Исследовать влияние условий умеренной гипоксии на особенности морфологии культур МСК Вартонова студня (МСК-ВС) человека. Методы. МСК-ВС были получены методом эксплантов и культивированы в газовых смесях, содержащих 3 % О2, 4 % СО2 и 93 % азота либо аргона. На каждом пассаже культуры фиксировали и окрашивали гематоксилином и эозином. С помощью морфометрии определяли ядерно-цитоплазматическое соотношение (ЯЦС) и коэффициент «ширина/длинна», который рассчитывали как отношение ширины клетки к её длине. Результаты. Различия по ЯЦС и коэффициенту «ширина/длинна» были обнаружены как между культурами МСК на разных пассажах, так и между культурами одного пассажа из разных газовых смесей. Самый высокий уровень морфологической гомогенности можно было наблюдать на втором пассаже. На третьем пассаже стали появляться клетки со стареющим фенотипом. Уровень морфологической гетерогенности в популяциях, культивированных при 3 % О2, был ниже, чем в условиях СО2-инкубатора (атмосферная концентрация кислорода, ≈ 20 %, углекислый газ – 4 %). Самыми гомогенными были МСК, культивированные в смеси на основе азота. Выводы. В процессе культивирования МСК-ВС на ранних пассажах наблюдается изменение морфологии по ЯЦС и форме клеток. В процессе культивирования уровень морфологической гетерогенности в культурах изменялся. Условия физиологических концентраций кислорода, позитивно влияли на культивированные клетки.