O crânio é composto de estruturas que interagem entre si formando um sistema complexo, como os ossos da caixa craniana unidos por tecido fibroso (sutura), o qual exerce função importante durante o desenvolvimento do indivíduo até a idade adulta. Ao fenômeno de fusão prematura das suturas dá-se o nome de craniossinostose que, em 32% dos casos com diagnóstico molecular, são causados por mutações no gene FGFR2. A via de sinalização por FGF já foi implicada tanto em processos biológicos mitogênicos, regulatórios, morfológicos quanto em processos endócrinos. A síndrome de Apert representa 4% de todos os casos de craniossinostose e as duas mutações mais frequentes encontradas nestes pacientes, S252W (64%) e P253R (26%), aumentam a afinidade de ligação dos receptores das isoformas epiteliais e mesenquimais do receptor por quase todos os FGFs e levam à perda de especificidade aos ligantes. Entretanto, a literatura acerca das características celulares aberrantes causadas por mutações desta síndrome é controversa. Atualmente, muitos estudos têm apontado a importância do periósteo, tecido fibroso rico em células que recobre os ossos, na regeneração óssea, não só através de sinalização parácrina, mas também como fonte de células osteoprogenitoras. Neste contexto, há poucos trabalhos na literatura. Nossa hipótese principal é verificar se o periósteo contribui para a fusão, prematura e pós-cirúrgica, das suturas coronais na Síndrome de Apert. Neste caso, a nossa expectativa é as células que compõem este tecido, como por exemplo, fibroblastos e células-tronco mesenquimais, tenham funções celulares como proliferação, migração e diferenciação anômalas em resposta a vias de sinalização intracelulares alteradas. Assim sendo, nossos objetivos foram verificar se a mutação S252W tem um efeito funcional/celular semelhante em duas diferentes potenciais células osteoprogenitoras: fibroblasto e células-tronco mesenquimais; e verificar se diferentes ligantes a FGFR2, os FGFs, atuam diferentemente nas funções destas mesmas células com mutação S252W. De forma geral, nossos resultados revelaram as diferenças funcionais entre fibroblastos e células-tronco mesenquimais (MSCs) provenientes de pacientes com síndrome de Apert, sendo que as funções dos fibroblastos mutados estão mais comprometidas do que as funções das MSCs. Além disso, os fibroblastos S252W têm efeito positivo sobre as MSCs, selvagem ou mutadas, enquanto que o oposto não ocorre. A inibição da fosforilação da JNK anula o efeito da mutação no processo de diferenciação osteogênica atípica de fibroblastos. Também mostramos que FGF2, FGF10 e FGF19 têm diferentes influências sobre o fenótipo de células com a mutação, que também difere entre os tipos celulares. O FGF19 é o fator que mais interfere no processo de ossificação nas células S252W. Nossa análise de perfil de expressão gênica mostrou que os FGFs modulam diferentes vias de sinalização em fibroblastos de pacientes com síndrome de Apert: o FGF2 está ligado a genes do sistema nervoso central, corroborado pelo estudo no modelo animal; o FGF10, a resposta imune e o FGF19 à ossificação. O estudo de células com mutação atípica mostra que a expressão ectópica da isoforma epitelial de FGFR2 está associada ao fenótipo clínico da Síndrome de Apert e parece ser também responsável pelo fenótipo atípico associado à transição epitélio-mesenquimal. Estes resultados nos possibilitaram inferir que o periósteo contribui para o processo de reossificação das suturas na Síndrome de Apert, e que tanto fibroblastos como células-tronco mesenquimais podem estar envolvidos neste processo. / The skull is composed of structures that interact with each other forming a complex system, sucha as the bones of the skull that are united by fibrous tissue (suture), which plays important role during the development of the individual until adulthood. The phenomenon of premature fusion of sutures is named as craniosynostosis, which are caused by mutations in the FGFR2 gene in 32% of the cases with molecular diagnosis. The FGF signaling pathway has been implicated in both mitogenic biological processes, regulatory, morphological and endocrine processes. Apert syndrome accounts for 4% of all cases of craniosynostosis and the two most frequent mutations found in these patients, S252W (64%) and P253R (26%), increase the binding affinity in mesenchymal and epithelial isoforms of the receptor for nearly all FGFs and lead to loss of ligand specificity. However, literature concerning the aberrant cellular characteristics caused by Apert syndrome mutations is controversial. Currently, many studies have highlighted the importance of the periosteum (a fibrous tissue rich in cells that covers the bones) in bone regeneration, not only through paracrine signaling, but also as a source of osteoprogenitor cells. In this regard, there are few studies in literature. Our main hypothesis is to verify whether the periosteum contributes to premature and post-surgical fusion of the coronal sutures in Apert syndrome. In this case, we expect that the cells that compose this tissue, such as fibroblasts and mesenchymal stem have abnormal cell functions such as proliferation, migration and differentiation in response to altered intracellular signaling pathways. Our objectives were to verify if the S252W mutation has a similar functional/cellular effect in two different potential osteoprogenitor cells: fibroblasts and mesenchymal stem cells; and to verify whether different ligands to FGFR2, the FGFs, act differently in these cells with S252W mutation. Overall, our results reveal functional differences between fibroblasts and mesenchymal stem cells (MSCs) from patients with Apert syndrome, and that these functions are more impaired in the mutant fibroblasts. Moreover, the S252W fibroblasts have positive effect on the osteogenic differentiation of MSCs (wild-type and mutant) whereas the opposite does not occur. Inhibition of JNK phosphorylation nullifies the effect of atypical osteogenic differentiation of mutant fibroblasts. We also show that FGF2, FGF10 and FGF19 have different influences on the phenotype of mutant cells, which also differs between cell types. The FGF19 is the main factor that interferes with the process of ossification of S252W cells. Our analysis of gene expression profile showed that FGFs modulate different signaling pathways in fibroblasts from Apert syndrome patients: while FGF2 gene is linked to the central nervous system, supported by studies in animal model, FGF10 is associated to immune response and FGF19, to ossification. The study of cells with atypical mutation shows that the ectopic expression of the epithelial isoform of FGFR2 generates the clinical phenotype of Apert syndrome, but also leads to an atypical phenotype associated with epithelial-mesenchymal transition. These results enabled us to infer that the periosteum contributes to the process of suture reossification in Apert syndrome, and that both fibroblast and mesenchymal stem cells may be involved in this process.

A Síndrome de Apert é caracterizada por craniossinosteses e sindactilia dos dedos das mãos e dos pés. Essas malformações causam diminuição do crescimento da base do crânio com hipoplasia da face associada a severa retrusão maxilar e podem impor um imenso sofrimento tanto à função quanto à estética da pessoa afetada. O tratamento inclui vários procedimentos cirúrgicos que são adaptados às necessidades do indivíduo afetado. O objetivo desse estudo foi avaliar a morfologia craniofacial e os arcos dentários de adolescentes e adultos jovens com Síndrome de Apert comparando-os com um grupo controle. Foram avaliados 22 indivíduos que foram submetidos ao exame de tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC) para avaliação e diagnóstico e também foram obtidos modelos digitalizados. A amostra foi composta por um grupo de estudo (G1) e um grupo controle (G2). No grupo G1 foram incluídos 11 indivíduos com síndrome de Apert com idade entre 11 e 22 anos. No grupo G2 foram incluídos indivíduos pareados por gênero e idade ao grupo G1 e com equilíbrio das relações faciais e oclusão classe I. Foram realizadas medidas cefalométricas e análise de modelos no software Dolphin 3D para análise descritiva da norma frontal e lateral, formato da base craniana, análise estrutural dos componentes verticais e horizontais, tegumentos e dentes. Foram calculadas as correlações intraclasses para avaliação de concordância e a comparação entre os grupos foi aplicado o teste t de student, teste Mann-Whitney e o nível de significância adotado foi de 5%. Na comparação entre os grupos ,foram observadas diferenças significativas (p <= 0,05) , sendo que o grupo do indivíduos com síndrome de Apert apresentaram aumento da altura facial inferior, rotação horária da mandíbula associada a maior inclinação do corpo e ramo da mandíbula, ângulo da base do crânio diminuído, alteração entre a porção posterior e média da face, porém não existem muitas compensações dentárias, mas a maxila apresentou-se com dimensões menores que os indivíduos não sindrômicos . / Apert syndrome is characterized by craniosynostosis and syndactyly of the fingers and toes. These malformations cause a decrease in the growth of the skull base with facial hypoplasia associated with severe maxillary retrusion and can impose immense suffering on both the function and the aesthetics of the affected person. The treatment includes several surgical procedures that are tailored to the needs of the affected individual. The aim of this study was to evaluate the craniofacial morphology and dental arches of adolescents and young adults with Apert\'s Syndrome comparing them with a control group. Twenty-two patients who underwent concomitant computed tomography (CBCT) examination and evaluation were evaluated. The sample consisted of one study group (G1) and one control group (G2). In the G1 group, 11 individuals with Apert syndrome were included between 11 and 22 years of age. In the G2 group, individuals were paired by gender and age to the G1 group and with balance of facial relations and class I occlusion. Cephalometric measurements and model analysis were performed in Dolphin 3D software for descriptive analysis of frontal and lateral norm, cranial base shape, structural analysis of vertical and horizontal components, integuments and teeth. Intraclass correlations were calculated for concordance evaluation and the comparison between the groups was applied the t student test, Mann-Whitney test and the level of significance was 5%. In the comparison between the groups, significant differences were observed (p <= 0.05), and the group of individuals with Apert syndrome presented lower facial height increase, hourly rotation of the mandible associated with greater inclination of the body and branch of the mandible, decreased cranial base angle, favoring a more vertical position, there was alteration between the posterior and middle portion of the face, however there are not many dental compensations, but the maxilla presented smaller dimensions than the non-syndromic individuals that can favor several alterations dental changes.

Mutações do tipo ganho de função em FGFR2 causam a síndrome de Apert, uma doença rara caracterizada por craniossinostose e defeitos ósseos nos membros devidos a anormalidades na diferenciação e remodelamento ósseos. Apesar do periósteo ser uma importante fonte de células durante o remodelamento ósseo, seu papel nas craniossinostoses ainda é pouco conhecido. A S. de Apert é causada por mutações (p.S252W ou p.P253R) que levam a perda de especificidade de FGFR2 por seus ligantes e causam a ativação exacerbada do mesmo. Sabe-se que FGFR2 ativa vias de sinalização intracelulares como MEK/ERK, PI3-K e PLC. Nossa hipótese é que as células tronco mesenquimais (MSCs) e fibroblastos de pacientes com S. de Apert tem fenótipos celulares e vias de sinalização alterados que contribuem para o fechamento recorrente das suturas coronais. MSCs e fibroblastos foram obtidos do periósteo de pacientes portadores da S. de Apert (S252W) e indivíduos controles (WT). Nós analisamos a proliferação, migração e diferenciação osteogênica dessas células. A mutação S252W teve efeitos opostos em tipos celulares diferentes: MSCs S252W proliferaram menos que as S252W controle, enquanto fibroblastos S252W proliferaram mais que fibroblastos controle, além de terem aumento da migração. A presença da mutação S252W aumentou a diferenciação osteogênica in vitro e in vivo em ambos os tipos celulares estudados. Esse aumento de diferenciação osteogênica foi revertido pela inibição de JNK. Nós demonstramos que fibroblastos S252W podem induzir a diferenciação osteogênica em MSCs de periósteo, porém não em MSCs de outras fontes. Trabalhos anteriores mostraram que o gene da fosfatase DUSP2 está mais expresso em fibroblastos do periósteo de pacientes portadores da S. de Apert do que em controles. DUSP2 é capaz de desfosforilar membros das MAPKs, dentre estes p-JNK. Nesse trabalho mostramos que a ativação de FGFR2 regula os níveis proteicos de DUSP2 tanto em pacientes quanto em controles, porém por vias diferentes em cada caso, e que DUSP2 está regulando negativamente a fosforilação de JNK.Nós propomos que células do periósteo tem um papel mais importante no fechamento precoce das suturas cranianas do que se imaginava anteriormente e que moléculas da via JNK são fortes candidatas para o tratamento de pacientes da S. de Apert. / Apert Syndrome is cause by gain of Function mutations in FGFR2, a rare condition characterized by craniosynostosis and bone limb defects due to abnormalities in osteogenic differentiation and cone remodeling. Even though the periosteum acts as an important cell source during bone remodeling, its role in craniosynostosis is yet unknown. Apert syndrome is caused by one of two mutations (p.S252W or p.P253R) leading to loss of specificity of FGFR2 by its ligands leading to increased activation of the receptor. It is known that FGFR2 activates the MEK/ERK, PI3-K and PLC signaling pathways. Our hypothesis is that Apert syndrome patients\'\' Mesenchimal Stem Cells (MSCs) and fibroblasts have altered cellular phenotye and signaling pathways which may contribute to the premature closure of the coronal sutures. MSCs and fibroblasts were obtained from the periosteum of Apert syndrome patients bearing the p.S252W mutation and from wild-type (WT) individuals. The p.S252W mutation had opposite effects on different cell types: MSCs p.S252W proliferated less than WT, while p.S252W fibroblasts showed increased proliferation and migration when compared to WT fibroblasts. The presence of the p.S252W mutation increased the osteogenical differentiation in vitro and in vivo in both cell types. We also demonstrated that p.S252W fibroblasts can increase the osteogenic differentiation of MSCs from the periosteum, but not from other sources. is negatively controlling the phosphorylation of JNK. We propose that cells from the periosteum have a more significant role in the premature closure of the cranial sutures than previously thought and that molecules of the JNK pathway are strong candidates for the treatment of Apert syndrome. Previous works have shown that the DUSP2 gene had increased expression in periosteum derived fibroblasts of Apert syndrome patients then in WT. DUSP2 is a phosphatase capable of dephosphorylate members of the MAPK family, including p-JNK. In this work we have shown that FGFR2 activation regulates the proteic levels of DUSP2 in both patients and control derived fibroblasts, however this control is exercised by different pathways in each case. We also demonstrated that DUSP2

A Síndrome de Apert é caracterizada por craniossinosteses e sindactilia dos dedos das mãos e dos pés. Essas malformações causam diminuição do crescimento da base do crânio com hipoplasia da face associada a severa retrusão maxilar e podem impor um imenso sofrimento tanto à função quanto à estética da pessoa afetada. O tratamento inclui vários procedimentos cirúrgicos que são adaptados às necessidades do indivíduo afetado. O objetivo desse estudo foi avaliar a morfologia craniofacial e os arcos dentários de adolescentes e adultos jovens com Síndrome de Apert comparando-os com um grupo controle. Foram avaliados 22 indivíduos que foram submetidos ao exame de tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC) para avaliação e diagnóstico e também foram obtidos modelos digitalizados. A amostra foi composta por um grupo de estudo (G1) e um grupo controle (G2). No grupo G1 foram incluídos 11 indivíduos com síndrome de Apert com idade entre 11 e 22 anos. No grupo G2 foram incluídos indivíduos pareados por gênero e idade ao grupo G1 e com equilíbrio das relações faciais e oclusão classe I. Foram realizadas medidas cefalométricas e análise de modelos no software Dolphin 3D para análise descritiva da norma frontal e lateral, formato da base craniana, análise estrutural dos componentes verticais e horizontais, tegumentos e dentes. Foram calculadas as correlações intraclasses para avaliação de concordância e a comparação entre os grupos foi aplicado o teste t de student, teste Mann-Whitney e o nível de significância adotado foi de 5%. Na comparação entre os grupos ,foram observadas diferenças significativas (p <= 0,05) , sendo que o grupo do indivíduos com síndrome de Apert apresentaram aumento da altura facial inferior, rotação horária da mandíbula associada a maior inclinação do corpo e ramo da mandíbula, ângulo da base do crânio diminuído, alteração entre a porção posterior e média da face, porém não existem muitas compensações dentárias, mas a maxila apresentou-se com dimensões menores que os indivíduos não sindrômicos . / Apert syndrome is characterized by craniosynostosis and syndactyly of the fingers and toes. These malformations cause a decrease in the growth of the skull base with facial hypoplasia associated with severe maxillary retrusion and can impose immense suffering on both the function and the aesthetics of the affected person. The treatment includes several surgical procedures that are tailored to the needs of the affected individual. The aim of this study was to evaluate the craniofacial morphology and dental arches of adolescents and young adults with Apert\'s Syndrome comparing them with a control group. Twenty-two patients who underwent concomitant computed tomography (CBCT) examination and evaluation were evaluated. The sample consisted of one study group (G1) and one control group (G2). In the G1 group, 11 individuals with Apert syndrome were included between 11 and 22 years of age. In the G2 group, individuals were paired by gender and age to the G1 group and with balance of facial relations and class I occlusion. Cephalometric measurements and model analysis were performed in Dolphin 3D software for descriptive analysis of frontal and lateral norm, cranial base shape, structural analysis of vertical and horizontal components, integuments and teeth. Intraclass correlations were calculated for concordance evaluation and the comparison between the groups was applied the t student test, Mann-Whitney test and the level of significance was 5%. In the comparison between the groups, significant differences were observed (p <= 0.05), and the group of individuals with Apert syndrome presented lower facial height increase, hourly rotation of the mandible associated with greater inclination of the body and branch of the mandible, decreased cranial base angle, favoring a more vertical position, there was alteration between the posterior and middle portion of the face, however there are not many dental compensations, but the maxilla presented smaller dimensions than the non-syndromic individuals that can favor several alterations dental changes.

Mutações do tipo ganho de função em FGFR2 causam a síndrome de Apert, uma doença rara caracterizada por craniossinostose e defeitos ósseos nos membros devidos a anormalidades na diferenciação e remodelamento ósseos. Apesar do periósteo ser uma importante fonte de células durante o remodelamento ósseo, seu papel nas craniossinostoses ainda é pouco conhecido. A S. de Apert é causada por mutações (p.S252W ou p.P253R) que levam a perda de especificidade de FGFR2 por seus ligantes e causam a ativação exacerbada do mesmo. Sabe-se que FGFR2 ativa vias de sinalização intracelulares como MEK/ERK, PI3-K e PLC. Nossa hipótese é que as células tronco mesenquimais (MSCs) e fibroblastos de pacientes com S. de Apert tem fenótipos celulares e vias de sinalização alterados que contribuem para o fechamento recorrente das suturas coronais. MSCs e fibroblastos foram obtidos do periósteo de pacientes portadores da S. de Apert (S252W) e indivíduos controles (WT). Nós analisamos a proliferação, migração e diferenciação osteogênica dessas células. A mutação S252W teve efeitos opostos em tipos celulares diferentes: MSCs S252W proliferaram menos que as S252W controle, enquanto fibroblastos S252W proliferaram mais que fibroblastos controle, além de terem aumento da migração. A presença da mutação S252W aumentou a diferenciação osteogênica in vitro e in vivo em ambos os tipos celulares estudados. Esse aumento de diferenciação osteogênica foi revertido pela inibição de JNK. Nós demonstramos que fibroblastos S252W podem induzir a diferenciação osteogênica em MSCs de periósteo, porém não em MSCs de outras fontes. Trabalhos anteriores mostraram que o gene da fosfatase DUSP2 está mais expresso em fibroblastos do periósteo de pacientes portadores da S. de Apert do que em controles. DUSP2 é capaz de desfosforilar membros das MAPKs, dentre estes p-JNK. Nesse trabalho mostramos que a ativação de FGFR2 regula os níveis proteicos de DUSP2 tanto em pacientes quanto em controles, porém por vias diferentes em cada caso, e que DUSP2 está regulando negativamente a fosforilação de JNK.Nós propomos que células do periósteo tem um papel mais importante no fechamento precoce das suturas cranianas do que se imaginava anteriormente e que moléculas da via JNK são fortes candidatas para o tratamento de pacientes da S. de Apert. / Apert Syndrome is cause by gain of Function mutations in FGFR2, a rare condition characterized by craniosynostosis and bone limb defects due to abnormalities in osteogenic differentiation and cone remodeling. Even though the periosteum acts as an important cell source during bone remodeling, its role in craniosynostosis is yet unknown. Apert syndrome is caused by one of two mutations (p.S252W or p.P253R) leading to loss of specificity of FGFR2 by its ligands leading to increased activation of the receptor. It is known that FGFR2 activates the MEK/ERK, PI3-K and PLC signaling pathways. Our hypothesis is that Apert syndrome patients\'\' Mesenchimal Stem Cells (MSCs) and fibroblasts have altered cellular phenotye and signaling pathways which may contribute to the premature closure of the coronal sutures. MSCs and fibroblasts were obtained from the periosteum of Apert syndrome patients bearing the p.S252W mutation and from wild-type (WT) individuals. The p.S252W mutation had opposite effects on different cell types: MSCs p.S252W proliferated less than WT, while p.S252W fibroblasts showed increased proliferation and migration when compared to WT fibroblasts. The presence of the p.S252W mutation increased the osteogenical differentiation in vitro and in vivo in both cell types. We also demonstrated that p.S252W fibroblasts can increase the osteogenic differentiation of MSCs from the periosteum, but not from other sources. is negatively controlling the phosphorylation of JNK. We propose that cells from the periosteum have a more significant role in the premature closure of the cranial sutures than previously thought and that molecules of the JNK pathway are strong candidates for the treatment of Apert syndrome. Previous works have shown that the DUSP2 gene had increased expression in periosteum derived fibroblasts of Apert syndrome patients then in WT. DUSP2 is a phosphatase capable of dephosphorylate members of the MAPK family, including p-JNK. In this work we have shown that FGFR2 activation regulates the proteic levels of DUSP2 in both patients and control derived fibroblasts, however this control is exercised by different pathways in each case. We also demonstrated that DUSP2

O crânio é composto de estruturas que interagem entre si formando um sistema complexo, como os ossos da caixa craniana unidos por tecido fibroso (sutura), o qual exerce função importante durante o desenvolvimento do indivíduo até a idade adulta. Ao fenômeno de fusão prematura das suturas dá-se o nome de craniossinostose que, em 32% dos casos com diagnóstico molecular, são causados por mutações no gene FGFR2. A via de sinalização por FGF já foi implicada tanto em processos biológicos mitogênicos, regulatórios, morfológicos quanto em processos endócrinos. A síndrome de Apert representa 4% de todos os casos de craniossinostose e as duas mutações mais frequentes encontradas nestes pacientes, S252W (64%) e P253R (26%), aumentam a afinidade de ligação dos receptores das isoformas epiteliais e mesenquimais do receptor por quase todos os FGFs e levam à perda de especificidade aos ligantes. Entretanto, a literatura acerca das características celulares aberrantes causadas por mutações desta síndrome é controversa. Atualmente, muitos estudos têm apontado a importância do periósteo, tecido fibroso rico em células que recobre os ossos, na regeneração óssea, não só através de sinalização parácrina, mas também como fonte de células osteoprogenitoras. Neste contexto, há poucos trabalhos na literatura. Nossa hipótese principal é verificar se o periósteo contribui para a fusão, prematura e pós-cirúrgica, das suturas coronais na Síndrome de Apert. Neste caso, a nossa expectativa é as células que compõem este tecido, como por exemplo, fibroblastos e células-tronco mesenquimais, tenham funções celulares como proliferação, migração e diferenciação anômalas em resposta a vias de sinalização intracelulares alteradas. Assim sendo, nossos objetivos foram verificar se a mutação S252W tem um efeito funcional/celular semelhante em duas diferentes potenciais células osteoprogenitoras: fibroblasto e células-tronco mesenquimais; e verificar se diferentes ligantes a FGFR2, os FGFs, atuam diferentemente nas funções destas mesmas células com mutação S252W. De forma geral, nossos resultados revelaram as diferenças funcionais entre fibroblastos e células-tronco mesenquimais (MSCs) provenientes de pacientes com síndrome de Apert, sendo que as funções dos fibroblastos mutados estão mais comprometidas do que as funções das MSCs. Além disso, os fibroblastos S252W têm efeito positivo sobre as MSCs, selvagem ou mutadas, enquanto que o oposto não ocorre. A inibição da fosforilação da JNK anula o efeito da mutação no processo de diferenciação osteogênica atípica de fibroblastos. Também mostramos que FGF2, FGF10 e FGF19 têm diferentes influências sobre o fenótipo de células com a mutação, que também difere entre os tipos celulares. O FGF19 é o fator que mais interfere no processo de ossificação nas células S252W. Nossa análise de perfil de expressão gênica mostrou que os FGFs modulam diferentes vias de sinalização em fibroblastos de pacientes com síndrome de Apert: o FGF2 está ligado a genes do sistema nervoso central, corroborado pelo estudo no modelo animal; o FGF10, a resposta imune e o FGF19 à ossificação. O estudo de células com mutação atípica mostra que a expressão ectópica da isoforma epitelial de FGFR2 está associada ao fenótipo clínico da Síndrome de Apert e parece ser também responsável pelo fenótipo atípico associado à transição epitélio-mesenquimal. Estes resultados nos possibilitaram inferir que o periósteo contribui para o processo de reossificação das suturas na Síndrome de Apert, e que tanto fibroblastos como células-tronco mesenquimais podem estar envolvidos neste processo. / The skull is composed of structures that interact with each other forming a complex system, sucha as the bones of the skull that are united by fibrous tissue (suture), which plays important role during the development of the individual until adulthood. The phenomenon of premature fusion of sutures is named as craniosynostosis, which are caused by mutations in the FGFR2 gene in 32% of the cases with molecular diagnosis. The FGF signaling pathway has been implicated in both mitogenic biological processes, regulatory, morphological and endocrine processes. Apert syndrome accounts for 4% of all cases of craniosynostosis and the two most frequent mutations found in these patients, S252W (64%) and P253R (26%), increase the binding affinity in mesenchymal and epithelial isoforms of the receptor for nearly all FGFs and lead to loss of ligand specificity. However, literature concerning the aberrant cellular characteristics caused by Apert syndrome mutations is controversial. Currently, many studies have highlighted the importance of the periosteum (a fibrous tissue rich in cells that covers the bones) in bone regeneration, not only through paracrine signaling, but also as a source of osteoprogenitor cells. In this regard, there are few studies in literature. Our main hypothesis is to verify whether the periosteum contributes to premature and post-surgical fusion of the coronal sutures in Apert syndrome. In this case, we expect that the cells that compose this tissue, such as fibroblasts and mesenchymal stem have abnormal cell functions such as proliferation, migration and differentiation in response to altered intracellular signaling pathways. Our objectives were to verify if the S252W mutation has a similar functional/cellular effect in two different potential osteoprogenitor cells: fibroblasts and mesenchymal stem cells; and to verify whether different ligands to FGFR2, the FGFs, act differently in these cells with S252W mutation. Overall, our results reveal functional differences between fibroblasts and mesenchymal stem cells (MSCs) from patients with Apert syndrome, and that these functions are more impaired in the mutant fibroblasts. Moreover, the S252W fibroblasts have positive effect on the osteogenic differentiation of MSCs (wild-type and mutant) whereas the opposite does not occur. Inhibition of JNK phosphorylation nullifies the effect of atypical osteogenic differentiation of mutant fibroblasts. We also show that FGF2, FGF10 and FGF19 have different influences on the phenotype of mutant cells, which also differs between cell types. The FGF19 is the main factor that interferes with the process of ossification of S252W cells. Our analysis of gene expression profile showed that FGFs modulate different signaling pathways in fibroblasts from Apert syndrome patients: while FGF2 gene is linked to the central nervous system, supported by studies in animal model, FGF10 is associated to immune response and FGF19, to ossification. The study of cells with atypical mutation shows that the ectopic expression of the epithelial isoform of FGFR2 generates the clinical phenotype of Apert syndrome, but also leads to an atypical phenotype associated with epithelial-mesenchymal transition. These results enabled us to infer that the periosteum contributes to the process of suture reossification in Apert syndrome, and that both fibroblast and mesenchymal stem cells may be involved in this process.

Evidências sugerem interação entre o hormônio tireoideano (T3) e os fatores de crescimento fibroblásticos (FGF) no desenvolvimento esquelético. Para estudarmos essa interação, avaliamos o efeito do T3 e do seu antagonista NH3 em células mesenquimais periósticas humanas de pacientes normais e portadores da Síndrome de Apert (SA), que é caracterizada por craniossinostose e causada por mutações no receptor de FGF tipo 2 (FGFR2). Nas células SA, o T3 aumentou o número de células e o NH3 bloqueou esse efeito do T3. O T3 e/ou NH3 aumentaram a atividade da fosfatase alcalina durante a diferenciação osteoblástica das células normais, mas não das mutadas. O T3 aumentou a diferenciação osteoblástica e o NH3 bloqueou esse efeito do T3 em células normais. Nas células mutadas, o NH3 limitou a diferenciação osteoblástica, enquanto o T3 não teve efeito. Concluímos que as células mesenquimais periósticas humanas normais e SA são responsivas ao T3 e NH3, e que o T3 e FGF podem atuar através de vias de sinalização comuns na regulação da diferenciação osteoblástica. / Evidence suggests that there is an interaction between the thyroid hormone (T3) and fibroblast growth factors (FGFs) in the skeletal development. To study this interaction, we evaluated the effect of T3 and its antagonist, NH3, in human periosteal mesenchymal cells from normal and Apert Syndrome (AS) patients, which is characterized by craniosynostosis and is caused by mutations in FGF receptor type 2 (FGFR2). In AS cells, the T3 increased the number of cells and NH3 blocked this effect of T3. T3 and/or NH3 increased the alkaline phosphatase activity in osteoblast differentiation of normal cells, but not in the mutated cells. T3 increased osteoblast differentiation and NH3 blocked this effect of T3 on normal cells. In the mutated cells, NH3 limited osteoblast differentiation while T3 had no effect. We concluded that normal and AS human periosteal mesenchymal cells are responsive to T3 and NH3, and T3 and FGF may act through common signaling pathways in the regulation of osteoblastic differentiation.

Evidências sugerem interação entre o hormônio tireoideano (T3) e os fatores de crescimento fibroblásticos (FGF) no desenvolvimento esquelético. Para estudarmos essa interação, avaliamos o efeito do T3 e do seu antagonista NH3 em células mesenquimais periósticas humanas de pacientes normais e portadores da Síndrome de Apert (SA), que é caracterizada por craniossinostose e causada por mutações no receptor de FGF tipo 2 (FGFR2). Nas células SA, o T3 aumentou o número de células e o NH3 bloqueou esse efeito do T3. O T3 e/ou NH3 aumentaram a atividade da fosfatase alcalina durante a diferenciação osteoblástica das células normais, mas não das mutadas. O T3 aumentou a diferenciação osteoblástica e o NH3 bloqueou esse efeito do T3 em células normais. Nas células mutadas, o NH3 limitou a diferenciação osteoblástica, enquanto o T3 não teve efeito. Concluímos que as células mesenquimais periósticas humanas normais e SA são responsivas ao T3 e NH3, e que o T3 e FGF podem atuar através de vias de sinalização comuns na regulação da diferenciação osteoblástica. / Evidence suggests that there is an interaction between the thyroid hormone (T3) and fibroblast growth factors (FGFs) in the skeletal development. To study this interaction, we evaluated the effect of T3 and its antagonist, NH3, in human periosteal mesenchymal cells from normal and Apert Syndrome (AS) patients, which is characterized by craniosynostosis and is caused by mutations in FGF receptor type 2 (FGFR2). In AS cells, the T3 increased the number of cells and NH3 blocked this effect of T3. T3 and/or NH3 increased the alkaline phosphatase activity in osteoblast differentiation of normal cells, but not in the mutated cells. T3 increased osteoblast differentiation and NH3 blocked this effect of T3 on normal cells. In the mutated cells, NH3 limited osteoblast differentiation while T3 had no effect. We concluded that normal and AS human periosteal mesenchymal cells are responsive to T3 and NH3, and T3 and FGF may act through common signaling pathways in the regulation of osteoblastic differentiation.