O tecido ósseo possui potencial regenerativo e capacidade em restaurar completamente sua estrutura e função original. Há situações em que o organismo não consegue por si só, a reparação desejada dos defeitos ósseos. Vários métodos são propostos para a reparação de defeitos ósseos, entre eles, o uso de diferentes tipos de enxertos os quais demonstram capacidade em promover a formação óssea. Por muitos anos o osso autógeno foi considerado a referência padrão como enxerto ósseo, devido as suas vantagens biológicas e potencial osteogênico. Entretanto, por este material apresentar limitações, estimulou-se a pesquisa para um substituto ósseo ideal para o enxerto ósseo autogênico. O advento de um novo biomaterial xenogênico, como o osso bovino, que se comporta como promotor de reparação e é portador de fatores de indução óssea parece representar o futuro da reconstrução de defeitos ósseos. Mas pelo pequeno potencial de regeneração óssea produzida pelos enxertos alógenos e xenógenos, os pesquisadores tem utilizado a bioengenharia tecidual óssea para reconstrução de defeitos ósseos. Diante destas informações, este estudo teve como objetivo quantificar histomorfometricamente a reparação óssea após o enxerto de uma associação de osso autógeno e/ou osso bovino composto (Gen-Mix) associados a células- tronco mesenquimais em defeitos ósseos produzidos pela extração dental de ratos. 108 ratos foram separados em 6 grupos : Controle (c) - o defeito ósseo foi preenchido só por sangue; Osso autógeno (oa) - o defeito ósseo foi preenchido por sangue e osso autógeno; Gen-Mix (G-mix) o defeito ósseo foi preenchido por osso bovino composto (osso medular e cortical), liofilizado, desproteinizado, desmineralizado com aglutinante de colágeno bovino, na forma de grânulos de 0,25 a 1.0 mm (Gen-Mix, Baumer, Mogi Mirim, SP, Brasil); Célula-tronco (ctr)o defeito ósseo foi preenchido por sangue e células- tronco obtidas da medula óssea;Osso autógeno + células-tronco(oa+ctr)- o defeito foi preenchido pela associação destes dois compostos; Gen-Mix + células-tronco (G-mix+ctr)- o defeito foi preenchido pela associação dos dois produtos. Os animais foram sacrificados nos períodos de 7, 21 e 42 dias pós-cirurgia (n=6 por grupo) e as amostras teciduais foram processadas para a obtenção de secções finas (5 µ) e coradas com HE. Através de um sistema de análise de imagens se estimou a fração de volume do osso trabecular (%) nas vizinhanças do enxerto no interior do alvéolo. Os resultados histológicos mostraram que os materiais enxertados apresentaram uma osteointegração progressiva e sem reação de corpo estranho. A histometria revelou que o grupo enxertado com G-mix sozinho ou associado as célula- tronco produziu menor formação de osso, ao passo que, o osso autógeno sozinho ou associado ás células-tronco foi superior em volume de tecido ósseo em relação aos demais grupos. Conclui-se que o osso autógeno e o Gen-mix isoladamente ou associados ás célula- tronco foram biologicamente compatíveis desenvolvendo osteointegração progressiva e que o osso autógeno foi superior no processo de reparação do defeito ósseo. Estes resultados ainda sugerem que a associação das células-tronco aos enxertos ósseos acelerou a neoformação óssea, principalmente quando associadas ao osso autógeno. / Bone tissue has a regenerative potential as well as a capacity to fully restore its original structure and function. There are situations in which the body cannot repair in a proper way bone defects by itself. Several methods are proposed for repairing bone defects, among them there is the use of different types of grafts that demonstrates the capacity to promote bone formation. For many years, autogenous bone was considered the standard reference as bone grafts, due to its biological advantages and osteogenic potential. However, due to these material limitations, an ideal bone substitute research was encouraged for an autogenous bone graft. The advent of new xenogenic biomaterials, such as bovine bone, that behaves as a repair promoter and also has an induction bone factors, seems to represent the future reconstruction of bone defects. Researchers have used the bioengineered bone tissue for reconstruction of bone defects, due to the short potential produced by xenogeneic and allogenic grafts for bone regeneration. As the previous information show, this study aimed to quantify the histomorphometric bone healing after grafting a combination of autogenous bone and / or bovine bone composite (Gen-Mix) associated with mesenchymal stem cells in bone defects produced by tooth extraction in rats. 108 rats were divided into 6 groups: control (c) - the bone defect was filled only by blood, autogenous bone (oa) - the bone defect was filled with blood and autogenous bone graft; Gen-Mix (G-mix) bone defect were filled by bovine bone composite (marrow and cortical bone), lyophilized, deproteinized, demineralized with bovine collagen binder, in form of 0.25 to 1.0 mm granules (Gen-Mix, Baumer, Mogi Mirim, SP, Brazil); stem cells (ctr), the bone defect was filled with blood and stem cells obtained from bone marrow, autogenous bone + stem cells (oa + ctr) - the defect was filled by the association of these two compounds; Gen-Mix + stem cells ( G-mix + ctr) - the defect was filled by the association of both products. The animals were sacrificed at 7, 21 and 42 days post-surgery (n = 6 per group) and tissue samples were processed to obtain thin sections (5 µ) and stained with HE. The fraction of trabecular bone volume (%) in the vicinity of the graft inside the alveoli was estimated through an image analysis system. Histological findings showed that the grafted material has a progressive osseointegration and no foreign body reaction. The histometric analysis revealed that the group grafted with G-mix alone or associated with stem cells produced less bone formation, while the autogenous bone alone or associated with stem cells was higher in volume of bone tissue in relation to other groups. We conclude that autogenous bone and Gen-mix alone or associated with stem cells are biologically compatible developing progressive osseointegration and the autogenous bone graft was superior in the bone defect repair process. These results also suggested that the association of stem cells to bone grafts accelerated the bone formation, especially when combined with autogenous bone.

O envelhecimento é um processo gradual e intrínseco que ocorre devido a mudanças fisiológicas e fenotípicas com o avanço da idade e que acarreta na diminuição da capacidade de manter a homeostase e reparo tecidual. A perda do controle homeostático e o possível envolvimento de células-tronco e progenitores, provavelmente, é uma das causas das fisiopatologias do sistema hematopoético que acompanham o envelhecimento. O declínio na competência do sistema imune adaptativo, o aumento de doenças mielóides, leucemias e o desenvolvimento de anemias são algumas mudanças significantes e decorrentes do processo de envelhecimento. Durante a transição ontológica, a habilidade de células-tronco hematopoéticas originarem células progenitoras diminui progressivamente, sugerindo perda da capacidade de autorrenovação e diferenciação das células-tronco com o avanço da idade. O microambiente medular se divide em duas áreas distintas: nicho endosteal e nicho vascular, conhecidos por controlar a homeostase das células-tronco hematopoéticas; e é composto por uma mistura heterogênea de células, dentre elas as células-tronco mesenquimais que expressam moléculas que controlam algumas funções das células-tronco hematopoéticas. De acordo com estas observações, este trabalho investiga o papel do envelhecimento das células-tronco mesenquimais no processo de autorrenovação, multipotência e diferenciação das células-tronco hematopoéticas. Neste trabalho, avaliamos a percentagem de células-tronco hematopoéticas Lin-CD34+ e subpopulações em co-cultura com células-tronco mesenquimais derivadas de medula óssea de diferentes idades, bem como sua capacidade de autorrenovação, diferenciação, secreção da quimiocina CXCL-12 e a expressão do receptor CXCR-4. Nossos resultados mostraram diferenças significativas nos parâmetros fenotípicos e funcionais das células-tronco hematopoéticas co-cultivadas com células-tronco mesenquimais de doadores idosos. Estes dados sugerem que o envelhecimento das células-tronco mesenquimais podem influenciar na homeostase do microambiente medular / Certainly, aging is one of the best identified features of the human biology, and is also the least understood. This is largely attributed to the fact that aging is gradual and fundamentally complex, due to all modifications in the physiological and phenotypic aspects occurred during the age advancing. One of the most striking features of aging is the decreased ability to maintain homeostasis and tissue repair. Consistent with those findings, many of the pathophysiological conditions affecting aging, such as anemia, dysplasia, leukemia and anemia suggest an imbalance between cell losses and the ability to self-renew or differentiation. The decline in homeostatic maintenance and regenerative potential of tissues during aging has been associated with changes in stem cells. Increasing evidences point to the stem cells as major accountable for the aging pathophysiology in several tissues. Thus, studies in mammals comprise a careful evaluation of mechanisms connected to stem cells. The increasing age is accompanied by many pathophysiological changes in the hematopoietic system wherein the etiology suggests loss of homeostatic control and a possible involvement of stem and progenitor cells. The clinically relevant changes are related to adaptive immune system diminished competence, the increase of myeloid diseases including leukemia and the onset of anemia in the elderly. The hematopoietic stem cell microenvironment is located in the bone marrow and is divided in two domains: the endosteal niche near to the bone surface and vascular niche associated with the sinusoidal endothelium; the niche consist of several heterogeneous cells types, among them, the mesenchymal stem cells. The mesenchymal stem cells express molecules that control hematopoietic stem cells functions. Therefore, this study investigates the role of mesenchymal stem cells aging in the self-renewal, multipotency and differentiation of hematopoietic stem cells. This study evaluated the percentage of hematopoietic stem cell Lin-CD34+ and subpopulations in co-culture with mesenchymal stem cell bone marrow-derived from donors with different ages, their ability of self-renewal, differentiation, secretion of chemokine CXCL-12 and expression of the CXCR-4 receptor. Our results suggest that the mesenchymal stem cells aging can affect the bone marrow niche homeostasis

Introdução. A possiblidade de restauração do Sistema Nervoso Central representa um desafio em Neurociências, e a integração bem sucedida de células-tronco no cérebro adulto tem se tornado um importante objetivo. Objetivo. Testar a hipótese de que a sobrevivência e diferenciação de células-tronco mesenquimais (CTMs) sejam dependentes de condições microambientais de acordo com o alvo de implante no cérebro. Métodos. CTMs foram isoladas de ratos adultos e geneticamente modificadas por meio de transfecção lentiviral para expressarem GFP. O fenótipo neuronal foi satisfatoriamente induzido in vitro. Uma suspensão de células foi implantada estereotaxicamente no cérebro de 40 ratos da mesma linhagem, em uma área neurogênica (hipocampo) e outra não-neurogênica (estriado). Os animais foram sacrificados 6 e 12 semanas após a cirurgia, e os cérebros foram corados com marcadores de neurônios maduros. Células co-expressando NeuN e GFP foram contadas estereologicamente nos dois alvos. Resultados. A população de célula isolada foi capaz de gerar 14,5 ± 1,1 % de neurônios NF200-positivos in vitro. Uma vez implantados no hipocampo, as células migraram além do enxerto e geraram neurônios maduros (1634±231 células GFP/NeuN+). Por outro lado, maciça degeneração celular foi vista no estriado, onde não ocorreu migração significativa, sendo que somente 108±24 NeuN/GFP+ neurônios (p<0.001) foram contados. Conclusão. Nossos dados demonstraram que a sobrevivência e diferenciação de CTMs são altamente dependentes do sítio de implante no cérebro hospedeiro, indicando assim a importância de um microambiente permissivo. Futuros estudos para identificação dos fatores pró-neurogênicos presentes no hipocampo poderão subsequentemente permitir a integração de células-tronco em áreas do SNC nãopermissivas, assim contribuindo para se alcançar o objetivo de introduzir a restauração do SNC na prática clínica. / The possibility of CNS restoration represents a challenge in Neuroscience, and the successful integration of stem cells in adult brain has become an important goal. The working hypothesis of the present study is that survival and neurodifferentiation of mesenchymal stem cells (MSCs) may be dependent upon microenvironmental conditions according to the site of implant in the brain. Methods: MSCs were isolated from adult rats and labeled with eGFP lentivirus. The neuronal phenotype was successfully induced in vitro. A cell suspension was implanted stereotactically into the brain of 40 young rats of the same strain, in neurogenic (hippocampus) and non-neurogenic (striatum) areas. Animals were sacrificed six or twelve weeks after surgery, and brains were stained for mature neuronal markers. Cells co-expressing NeuN-GFP were counted stereologically at both targets. Results: The isolated cell population was able to generate 14.5±1.1% of NF200+-neurons in vitro. Once implanted into the hippocampus, cells migrated away from the graft and gave rise to mature neurons (1634±231 cells GFP/NeuN+). By contrast, massive cell degeneration was seen in the striatum, with no significant migration, while only 108±24 NeuN/GFP+ neurons (p<0.001) were counted. Conclusions: Our data demonstrated that survival and differentiation of MSCs are strongly dependent upon the site of implant in the brain, thus indicating the importance of a permissive microenvironment. Future studies for identification of the pro-neurogenic factors present in the hippocampus could subsequently allow the integration of stem cells into non-permissive areas of the CNS and thus contribute for the challenging goal of introducing CNS repair in the clinical practice.

INTRODUÇÃO: O fenótipo de resistência a drogas é caracterizado pela superexpressão das proteínas da família ABC (ATP-Binding Cassette). A Pglicoproteína (P-gp), codificada pelo gene ABCB1, é uma das bombas de efluxo mais estudadas, como agente interferente no tratamento de diversos tipos de câncer, seguida pela proteína MRP1 (Multidrug Resistance-related Protein 1), transcrita pelo gene ABCC1. Estudos recentes relacionaram a atuação da proteína LRP (Lung Resistance Protein) a estas bombas, devido sua alta expressão em tumores com fenótipo resistente. Em contrapartida, estes transportadores também exercem funções fisiológicas contra metabólitos, compostos citotóxicos e teratogênicos, em diversos tecidos normais como rins, fígado, intestino e célulastronco. As proteínas ABC são consideradas marcadores específicos das célulastronco hematopoiéticas, porém, ainda são pouco descritas nas células-tronco mesenquimais (CTM). A medula óssea (MO) é a fonte mais bem descrita de CTM adultas, cujas propriedades são conhecidas e utilizadas na aplicação clínica. Entretanto, recentemente células-tronco de origem fetal têm criado expectativas e o líquido amniótico (LA) apontado como fonte promissora deste tipo celular, que por sua vez, é pouco estudada acerca da atuação das bombas ABC. Sendo assim, o presente estudo visou caracterizar a expressão da P-gp, MRP1 e LRP em célulastronco mesenquimais humanas do líquido amniótico e medula óssea. MÉTODOS: Foram isoladas CTM de amostras do LA e MO, caracterizadas através de citometria de fluxo, ensaios de diferenciação em tecidos mesenquimais in vitro e expressão dos genes de indiferenciação Oct-4 e Nanog por RT-PCR. Verificou-se também a presença da P-gp através da técnica de imunocitoquímica e a sua resistência frente a diferentes concentrações de doxorrubicina (DOX) através do ensaio de MTT, foram utilizadas como controles as células MES-SA e MES-DX (sarcoma uterino respectivamente sensível e sua variante resistente à DOX). Para avaliar o funcionamento da P-gp, foi feito ensaio de exclusão do corante Rhodamina 123 (Rh 123) por meio de citometria de fluxo, com ou sem bloqueio da P-gp utilizando verapamil. E por fim, foi verificada a expressão dos genes ABCB1/ABCC1/LRP por meio de PCR em tempo real, nas amostras pré e pós-diferenciações adipogênica, osteogênica e condrogênica. RESULTADOS: As CTM, tanto da MO quanto do LA, exibiram respostas semelhantes às células resistentes MES-DX e expressam a Pgp de forma homogênea nas suas populações. O ensaio de exclusão da Rh 123 demonstrou dinâmicas de efluxo do corante semelhantes entre as células-tronco do LA e as MES-DX, com e sem a presença de verapamil. No entanto, as células da MO apresentaram efluxo crescente e não responderam ao bloqueador verapamil como as outras linhagens. A distribuição da expressão gênica, o ABCB1 se mostrou menor que a do LRP nas amostras de LA indiferenciadas. No entanto a expressão do ABCB1 nas amostras de LA foi maior em comparação às amostras de MO indiferenciadas. Não houve seignificância estatística na comparação da expressão gênica antes e depois das diferenciações adipogênica e osteogênica. CONCLUSÃO: As CTM são resistentes ao quimioterápico doxorrubicina, mas, possuem baixa expressão do ABCB1. Portanto, as CTM podem possuir outro mecanismo, como a MRP1 e LRP, atuando no mecanismo de resistência à DOX, além da P-gp / BACKGROUND: The drug resistance phenotype is characterized by ABC (ATPBinding Cassette) family proteins overexpression. The P-glycoprotein (P-gp) codified by ABCB1 gene is one of the most studied efflux pumps such as interfering agent in cancer treatment followed by MRP1 (Multidrug Resistance-related protein 1) transcribed by ABCC1 gene. Recent studies have linked the LRP (Lung Resistance Protein) to these pumps activities because of its high expression in resistant cancers. Though these transporters also have physiological functions against metabolites, cytotoxic and teratogenic compounds in normal tissues as kidneys, liver, intestine and stem cells. ABC proteins are considered hematopoietic stem cells specific markers but are poorly described in mesenchymal stem cells (MSC). Bone marrow (BM) is the best characterized adult MSC source its properties are well known and used in clinical application. However recently fetal stem cells has raised expectations and amniotic fluid (AF) is a promising source of this cell type which in turn is scarce regarding about presence and activity of the ABC pumps. The aim of this study was characterize the P-gp, MRP1 and LRP expression in human mesenchymal stem cells from amniotic fluid and bone marrow. METHODS: Mesenchymal stem cells were isolated from AF and BM and characterized by flow cytometry, in vitro mesenchymal differentiation assays, Oct-4 and Nanog genes expression by RT-PCR. The P-gp presence were found over immunocytochemical technique and its activity against different concentrations of doxorubicin (DOX) by MTT assay which were used as control cells MES-DX and MES-SA (uterine sarcoma respectively resistant and susceptible to DOX). The P-gp was evaluated in Rhodamine 123 (Rh 123) dye exclusion through flow cytometry with or without blocking P-gp from verapamil. Finally was observed ABCB1/ABCC1/LRP genes expression by real time PCR after and before adipogenic, osteogenic and chondrogenic differentiation. RESULTS: BM and AF MSC showed the same response of the DOX resistant cells MES-DX and express P-gp homogeneously though their populations. The Rh 123 dye exclusion assay demonstrated that the AF stem cells efflux dynamics are similar to the MES-DX with and without the presence of verapamil. However BM MSC showed crescent efflux and no response to verapamil as the other cells. The ABCB1 gene was less expressed than LRP in undifferentiated AF MSC. No difference was found in gene expression before osteogenic and adipogenic differentiation. CONCLUSION: MSC have low expression of ABCB1 although are resistant to doxorubicin so other mechanisms such as MRP1 or LRP may be acting to these cells defense in addition to P-gp

A cartilagem articular, por sua natureza avascular, apresenta uma capacidade limitada de regeneração. Uma abordagem terapêutica para o tratamento de defeitos da cartilagem consiste na utilização de células ou tecidos aplicados ao local da lesão. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da aplicação de centrifugado de medula óssea autóloga em lesões osteocondrais no joelho de coelhos, em comparação com um grupo controle de lesões osteocondrais sem preenchimento, analisando o comportamento histológico destes grupos em função do tempo. Foram utilizados doze coelhos da raça Nova Zelândia, albinos, machos, adultos, submetidos a uma lesão osteocondral, de 4 mm de diâmetro e 3 mm de profundidade, em ambos os joelhos, na região da tróclea femoral. Nos joelhos direitos, que constituíram o Grupo Estudo, o defeito osteocondral foi preenchido por um coágulo de células mesenquimais, obtidas por centrifugação de um aspirado da medula óssea e selado com cola de fibrina. Nos joelhos esquerdos, que constituíram o Grupo Controle, o defeito osteocondral não recebeu qualquer preenchimento. Os animais foram divididos em três grupos de quatro coelhos, estudados após oito, 16 e 24 semanas. Os resultados foram descritos com base em uma escala de pontuação histológica que avaliou a morfologia celular, a reconstrução do osso subcondral, o aspecto da matriz, o preenchimento do defeito, a regularidade da superfície e a conexão das margens. A análise estatística foi realizada pelo Teste t-student para dados pareados na comparação entre Grupo Estudo e Grupo Controle. Para as comparações através do fator temporal, utilizou-se o Teste ANOVA one way. Com 5% de confiança, rejeitou-se a hipótese de igualdade entre os Grupos Estudo e Controle. Notou-se uma distância decrescente entre os escores dos Grupos Estudo e Controle com o aumento do tempo, bem como uma tendência crescente do valor da escala para o Grupo Controle. Concluiu-se que a aplicação de centrifugado de medula óssea em defeitos osteocondrais no joelho de coelhos mostrou melhor resultado na avaliação histológica, em comparação ao Grupo Controle. Analisando a evolução dos grupos através do tempo, houve uma aproximação de seus escores histológicos, sobretudo pelo aumento observado no Grupo Controle / The articular cartilage, due to its avascular nature, presents a limited regeneration capacity. A therapeutical approach to the treatment of cartilage defects consists of the utilization of cells or tissues applied to the lesion site. The aim of this study was to evaluate the effect of applying autologous bone marrow centrifuged in osteochondral lesions in the knees of rabbits, compared to a control group of osteochondral lesions without any filling, analyzing the behavior of these groups in terms of time. Twelve adult albino male New Zealand rabbits were used being submitted to an osteochondral lesion of 4 mm in diameter and 3 mm deep in both knees, at the femoral trochlea area. On the right knees, which comprised the Study Group, the osteochondral defect was filled by a clot of mesenchymal cells, obtained by centrifugation of an aspirate from bone marrow and sealed with fibrin glue. On the left knees, which comprised the Control Group, the osteochondral defect did not get any filling. The animals were divided into 3 groups of 4 rabbits, and studied after eight, 16 and 24 weeks. The results were described based on a histological grading scale which took into account the cell morphology, the subchondral bone reconstruction, the matrix staining, the filling of the defect, the surface regularity and the bonding of the edges. The statistical analysis was made by the t-student Test for paired data in the comparison between the Study Group and the Control Group. For the comparisons made by the time factor, it was used the ANOVA Test one way. With 5% level of confidence, the hypothesis of equality between the Study and Control Groups was rejected. It was observed a decreasing distance between scores of the Study and Control Groups as time increased, as well as an increasing tendency of the scale value for the Control Group. It was concluded that the application of autologous bone marrow centrifuged in osteochondral defects in the knees of rabbits showed better result in histological evaluation, in comparison to the Control Group. By analyzing the evolution of the groups through time, there was an approach of their histological scores, especially by the increase observed in the Control Group

O crescimento, desenvolvimento e manutenção do tecido ósseo são processos altamente regulados. Diversas proteínas como hormônios, fatores de crescimento e citocinas estão envolvidas nestes processos e exercem atividade direta sobre células osteoblástica e osteoclástica, atuando em sua diferenciação e ativação metabólica. O processo de regeneração óssea é iniciado por fatores estimuladores locais como as proteínas morfogenética óssea (BMP Bone Morphogenetic Proteins). As BMPs são um produto do metabolismo dos osteoblastos, odontoblastos e de várias células tumorais, sendo armazenadas na forma de concentrados no osso, dentina e em células neoplásicas do osteossarcoma e de certos tumores odontogênicos, tais como: fibroma cementificante, cementoblastoma benigno, dentinoma, fibroma odontogênico e odontoma. Esclarecer os mecanismos que controlam a remodelação óssea é uma questão bastante relevante. Nesse sentido, as células-tronco mesenquimais têm despertado grande interesse devido ao seu potencial envolvimento no processo de reparo tissular. A obtenção de osteoblastos funcionais a partir de células-tronco mesenquimais tem sido utilizada na engenharia de tecidos e terapia celular. Desse modo, no presente trabalho foi realizada uma análise proteômica das proteínas envolvidas nas diversas fases de diferenciação osteoblástica de células-tronco mesenquimais de medula óssea de rato Wistar e humana, no sentido de obter maiores informações sobre a diferenciação celular e a biologia do tecido ósseo. Células-tronco mesenquimais obtidas de medula óssea foram cultivadas em meio osteogênico por diferentes períodos para obter células em diversas fases da diferenciação osteoblástica. Para análise proteômica foram utilizadas ferramentas como a estratégia de shotgun proteomics e quantificação relativa (iTRAQ - Isobaric Tag for Relative and Absolute Quantitation) para separação de proteínas e a espectrometria de massas para a identificação e quantificação relativa de proteínas e peptídeos. Neste contexto, os nossos resultados nos levam a concluir que: as CTMs de medula óssea de rato Wistar expressam genes que estão envolvidos na diferenciação osteogênica quando estimuladas in vitro formando matriz óssea no período de 14 dias, ou seja, o fator estimulante no microambiente é de fundamental importância; as CTMs de medula óssea humana apresentaram resultados semelhantes com as CTMs de ratos em nível genômico durante a diferenciação osteogênica, entretanto quando estimuladas in vitro formaram a matriz óssea no período de 21 dias; utilizando duas abordagens proteômicas, foi possível identificar proteínas importantes que estão envolvidas no processo de diferenciação. Mas cabe salientar que, embora tenham sido detectados genes que parecem envolvidos no processo de diferenciação, isso não teve reflexo no proteoma dessas células nos períodos de 7 e 14 dias da indução de diferenciação à osteogênese, o que indica que a maior parte da funcionalidade dessas células quanto aos outros processos biológicos estão preservados, como por exemplo a proliferação celular permaneceu sem grandes alterações. Isso indica que manipulações de isolamento, cultivo e indução da diferenciação dessas células não afetaram o proteoma, com aspectos positivos para a utilização de células-tronco mesenquimais em terapia celular. Do ponto de vista metodológico, esse trabalho abre perspectivas da utilização de estratégias proteômicas baseadas na marcação por isóbaros em combinação com separação de proteínas por eletroforese unidimensional SDS-PAGE para a análise de amostras biologicamente complexas e de quantidades limitadas de obtenção como células-tronco mesenquimais. O estudo da expressão de proteínas durante as fases de diferenciação osteoblástica de células-tronco mesenquimais de medula óssea deve refletir seu estado funcional e contribuir para o entendimento das diversas vias envolvidas no processo de diferenciação. / The growth, development and maintenance of bone tissue are highly regulated processes. Several proteins such as hormones, growth factors and cytokines are actively involved in these processes and exert direct activity on osteoblastic and osteoclastic cells, acting in their differentiation and metabolic activation. The process of bone regeneration is initiated by local stimulating factors as bone morphogenetic proteins (BMP). BMPs are a product of the metabolism of osteoblasts, odontoblasts and various tumor cells and is stored in the form of concentrates in bone, dentin and neoplastic cells of osteosarcoma and certain odontogenic tumors such as fibroma cementifying, cementoblastoma benign dentinoma, odontogenic fibroma and odontoma. Clarify the mechanisms that control bone remodeling is a very relevant issue. Accordingly, the mesenchymal stem cells have attracted great interest because of its potential involvement in the process of tissue repair. Obtaining functional osteoblasts from mesenchymal stem cells has been used in tissue engineering and cell therapy. Thus, this present work performed a proteomic analysis of proteins involved in various stages of osteoblast differentiation of mesenchymal stem cells from bone marrow of Wistar rat and human, in order to obtain more information on the biology of cell differentiation and bone tissue. Mesenchymal stem cells obtained from bone marrow were cultured in osteogenic medium for different periods to obtain cells at different stages of osteoblast differentiation. For proteomics analysis tools were used as the strategy of shotgun proteomics and relative quantification (iTRAQ - isobaric Tag for Relative and Absolute quantitation) for protein separation and mass spectrometry to identify proteins. In this context, our results take us to conclude that the MSCs of Wistar rat bone marrow express genes that are involved in osteogenic differentiation in vitro when stimulated to form bone matrix during the 14 days, ie stimulating factor in the microenvironment is of fundamental importance, the MSCs from human bone marrow showed similar results with rat MSCs at the genomic level during osteogenic differentiation, however, when stimulated in vitro formed bone matrix within 21 days, using two proteomic approaches, we could identify proteins important that are involved in the process of differentiation. But it should be noted that although it has been identified genes that seem involved in the process of differentiation, it was not reflected in the proteome of these cells at 7 and 14 days after induction of the osteogenic differentiation, indicating that most of the functionality of these cells and other biological processes are preserved, such as cell proliferation remained without major changes. This indicates that manipulations of isolation, culture and induction of differentiation of these cells did not affect the proteome, with positive aspects to the use of mesenchymal stem cells in cell therapy. From the methodological point of view, this work opens up the use of proteomic strategies based on the score for isobars in combination with protein separation by electrophoresis, one-dimensional SDS-PAGE for the analysis of complex biological samples and limited quantities of production as mesenchymal stem cells. The study of protein expression during stages of osteoblast differentiation of mesenchymal stem cells from bone marrow should reflect their functional status and contribute to the understanding of pathways involved in the process of differentiation.

Este trabalho teve como objetivo desenvolver um protocolo para a diferenciação in vitro de células-tronco mesenquimais (CTM) em hepatócitos e a padronização de um modelo animal de fibrose hepática induzida por dimetilnitrosamina (DMN) para ensaios pré-clínicos de transplante de CTM. CTM isoladas de fontes variadas apresentaram morfologia fibroblastóide e aderência ao plástico e o padrão de marcadores de superfície celular esperado na análise por citometria de fluxo. A capacidade de diferenciação osteogênica e adipogênica dessas células foi comprovada pelas colorações de vermelho de alizarina, oil red e azul de toluidina, respectivamente, confirmando, que as células isoladas para este estudo se comportaram como CTM conforme proposto pela Sociedade Internacional de Pesquisa em Células-tronco. A diferenciação hepática foi avaliada quanto à morfologia e capacidade das células diferenciadas de estocar glicogênio confirmada por PAS (ácido periódico-Schiff), de sintetizar albumina confirmada por imunofluorescência, além da capacidade de expressar genes hepato-específicos verificada por ensaios de PCR em tempo real. Com base na literatura para diferenciação hepática, diferentes protocolos de um, dois e três passos foram testados. CTM humanas mostraram capacidade de produzir e estocar glicogênio e de sintetizar albumina, apenas quando diferenciadas com protocolos de três etapas, porém sem uma expressão aumentada dos genes hepato-específicos albumina, &#945;-fetoproteína e c-Met. Uma etapa de diferenciação endodérmica, previamente aplicada à diferenciação hepática, aumentou a capacidade de produzir e estocar glicogênio das CTM diferenciadas. Para a padronização do modelo de fibrose hepática induzida por DMN, foram realizados experimentos de dose-resposta e foi verificado o efeito da hepatectomia em modelos mistos DMN/hepatectomia. A injúria hepática e o efeito do transplante de CTM foram avaliados por análise macroscópica dos fígados, histologia das biópsias de fígados corados com HE e tricromo de Masson e parâmetros bioquímicos séricos. Alterações macroscópicas, histológicas e nos níveis séricos de fosfatase alcalina indicam a indução da fibrose hepática nos ratos Wistar tratados com DMN na dose de 10 &#181;g/g de peso animal por três dias consecutivos durante quatro semanas, mas não observamos nenhum efeito induzido pela hepatectomia. Porém, este modelo com DMN se mostra semelhante a estágios iniciais de uma fibrose hepática. O transplante de 1 x 107 CTM de veia de cordão umbilical humano (VCUH) no modelo de injúria hepática induzida por DMN não resultou em melhora da fibrose, diminuição dos níveis séricos de fosfatase alcalina e nem em ganho de peso dos animais quando comparados aos animais tratados com PBSA após a injúria hepática (grupo placebo). Em conjunto, esses resultados sugerem que CTM humanas se diferenciam após tratamentos mais complexos, onde os indutores hepatogênicos são sequencialmente adicionados ao meio de modo a mimetizar a sinalização durante o desenvolvimento embrionário. O transplante de CTM de VCUH parece não ter efeito positivo em um modelo pré-clínico de injúria hepática similar a estágios iniciais de fibrose. Financiado por CNPq (573578/2008-7) e FAPESP (2007/54260-2). / This study aimed to develop an in vitro differentiation protocol of mesenchymal (MSC) stem cells to hepatocytes and to standardize an animal model for hepatic fibrosis induced by dimethylnitrosamine (DMN) for preclinical transplant assays of MSC. MSC isolated from various sources presented fibroblastoid morphology, plastic adherence, and the expected pattern of cell surface markers by flow cytometry analysis. The capacity of osteogenic, adipogenic and chondrogenic differentiation of these cells was confirmed by alizarin red, oil red and toluidine blue staining, respectively, confirming that the cells isolated for this study behave as MSC, as proposed by the International Society for Stem Cell Research. Hepatogenic differentiation was evaluated by analysis of cell morphology, capacity to store glycogen confirmed by PAS (periodic acid-Schiff), albumin synthesis confirmed by immunofluorescence, as well as hepatic-specific gene expression verified by real time PCR assays. Based on the published literature on hepatic differentiation, several protocols of one, two, and three steps were tested. Human MSC differentiated solely when treated in a three step-protocol, showing the ability to produce and store glycogen and synthesize albumin; however the expression of hepatic-specific genes such as albumin, &#945;-fetoprotein and c-Met was not increased. An endoderm differentiation stage, added to the hepatic differentiation protocol, increased the capacity to produce and store glycogen of differentiated MSC. In order to standardize the model of liver fibrosis induced by DMN, dose-response experiments were performed and the effect of hepatectomy in mixed models DMN/hepatectomy was observed. Severity of liver injury and the effect of cell transplantation were evaluated by macroscopic analysis of the livers, histology of liver biopsies stained with HE and Masson\'s trichrome, and evaluation of serum biochemical parameters. The macroscopic and histological observations, and altered alkaline phosphatase serum levels indicated the success in inducing liver fibrosis in DMN-treated rats at a dose of 10 &#181;g/g of animal weight for three consecutive days, during four weeks, without any additional effect upon hepatectomy. Transplanting 1 x 107 umbilical cord MSC in the model of liver injury induced by DMN did not result in improvement of the fibrosis, decrease of alkaline phosphatase serum levels, or in weight gain of the treated animals compared to animals treated with PBSA after liver injury (placebo group). Together, these results suggest that human MSC are capable of differentiating to hepatocyte-like cells after more complex protocols, where hepatogenic inducers are sequentially added to the medium in order to mimic signaling that occurs during fetal development. Transplantation of undifferentiated umbilical cord MSC did not have any positive effect in a preclinical liver injury model characterized by an early stage of fibrosis. Supported by CNPq (573578/2008-7) and FAPESP (2007/54260-2).

A sepse é uma doença relacionada como a presença de infeção junto a uma resposta inflamatória sistêmica; sua fisiopatologia envolve uma rede complexa de citocinas e mediadores inflamatórios que causam a injúria de diversos tecidos. Na atualidade são muitas as tentativas para diminuir a mortalidade, porém até agora, não existe uma estratégia específica para tratar a doença. As células-tronco mesenquimais da geleia de Wharton do cordão umbilical (CTM-GW) são conhecidas por expressar genes e fatores envolvidos na angiogênese e imunomodulação. Nós usamos o modelo de ligadura e punção do ceco (LPC) para analisar o papel da CTM-GW em disfunção orgânica relacionada à sepse. Foi utilizada a citometria de fluxo para avaliar o fenótipo das células isoladas. Dividimos ratos Wistar em grupos: sham (operação simulada); LPC; e LPC + CTM (106 CTM-GW i.p., 6 horas após LPC). Às 24 h pós-LPC, foram avaliadas a função renal, hepática e outras variáveis do estudo. As CTM-GW foram negativas para CD3, CD34, CD45 e HLA-DR, enquanto eles foram positivos para CD73, CD90 e CD105. O tratamento com CTM na sepse reduziu a mortalidade, melhorou a filtração glomerular (aferido pelo clearance de inulina), função tubular, reduziu a lesão hepática e demostrou uma ação anti-inflamatória. O tratamento também apresentou um efeito anti-apoptótico e protetor do tecido renal e do endotélio, mediante a regulação da expressão de VEGF, AQP2 e eNOS. Em conclusão as CTM-GW diminuem a injúria renal e hepática, portanto, pode desempenhar um papel protetor na sepse / Sepsis is a disease related to the presence of infection with a systemic inflammatory response. The pathophysiology involves complex cytokine and inflammatory mediator networks that cause injury to various tissues. Currently, there are many attempts to reduce mortality, but so far, there is no specific strategy for treating the disease. Human umbilical cord Wharton\'s jelly-derived mesenchymal stem cells (hWJ-MSCs) are known to express genes and factors involved in angiogenesis and immunomodulation. We used a cecal ligation and puncture (CLP) model to analyze the role of hWJ-MSCs in sepsis-related organ dysfunction. We used flow cytometry to evaluate hWJ-MSC phenotypes. We divided Wistar rats into groups: sham (sham-operated); CLP; and CLP+MSC (106 WJ-MSCs, i.p., 6 h after CLP). At 24 h post-CLP, we evaluated renal function, liver and other variables. hWJ-MSCs were negative for CD3, CD34, CD45 and HLA-DR, whereas they were positive for CD73, CD90 and CD105. In sepsis, treatment with MSC reduced mortality, improved glomerular filtration rate (measured by inulin clearance), tubular function, reduced liver damage and decreased the inflammatory markers. The treatment also showed an anti-apoptotic effect and protected the renal tissue and endothelium by up-regulation the expression of VEGF, AQP2 and eNOS. In conclusion, hWJ-MSCs decrease renal and hepatic injury, therefore, may play a protective role in sepsis

As Distrofias Musculares Progressivas (DMPs) constituem um grupo de doenças genéticas caracterizadas por uma degeneração progressiva e irreversível da musculatura esquelética. Dentre as diferentes abordagens terapêuticas propostas para esse grupo de doenças, a terapia celular com células-tronco mesenquimais (CTMs) tem sido um foco importante de pesquisas. Muitos tipos de CTMs já foram descritas com o intuito de reconhecer qual o tipo ideal a ser usado em uma possível terapia celular para DMPs. Neste trabalho comparamos o potencial terapêutico de células-tronco de diferentes fontes obtidas de um mesmo doador. Escolhemos as células de pericito (CP) como ferramenta de estudo, uma vez que elas estão presentes em todos os tecidos irrigados por vasculatura. Isolamos pericitos de 4 tecidos da mesma doadora (endométrio, trompa, tecido adiposo e músculo). Em seguida, injetamos 1 milhão dessas células intraperitonialmente em camundongos Utrntm1KedDmdmdx/J (duplo knockout para o gene da distrofina e utrofina) semanalmente, por 8 semanas, e avaliamos a clínica e a sobrevida desses animais. Observamos que nas condições experimentais desse estudo, o potencial miogênico dessas células é insuficiente para ser utilizado como terapia regenerativa. Entretanto, apesar dos testes padronizados não detectarem nenhuma melhora clínica aparente, os animais tratado com pericitos de gordura mostraram uma curva de sobrevivência significativamente maior do que os controles não tratados. Como não houve diferenciação miogênica, esses resultados sugerem que os efeitos benéficos ocorreram através de liberação de fatores tróficos e imunoreguladores (efeito parácrino). É digno de nota que apesar das células serem todas derivadas de pericito e de uma mesma doadora o aumento de sobrevida só foi observado com células do tecido adiposo. Esses resultados indicam que o potencial terapêutico de CP difere de acordo com sua origem e que essa diferença não depende do genoma do doador. Esses resultados constituem um passo inicial, porém, valioso na compreensão do potencial de utilização dessas células em terapias / Progressive Muscular Disorders (PMDs) are a group of heterogeneous genetic diseases characterized by an irreversible degeneration of the muscle tissue due to mutation or absence of a protein. Among the many different available therapeutic approaches to treat PMDs, cell therapy using mesenchymal stem cells (MSCs) are one of the most studied ones. There are many types of MCSs described to date and the need to identify the best one suited to treat PMDs has yet to be addressed. In this thesis, we compared the therapeutic potential of different types of stem cells derived from the same donor. First, we chose pericytes as a tool of comparison, as this cell is unequivocally present in all vascularized tissues. We isolated pericytes of 4 different tissues from the same donor (endometrium, fallopian tubes, adipose tissue and muscle). We injected 1 million of these cells intraperitonially in Utrntm1KedDmdmdx/J mice (knockout for the dystrophin and utrophin gene) weekly for 8 weeks evaluating the clinical features and survival curve of these mice. We observed that, in the experimental conditions of this study, the myogenic potential of these cells is insufficient to be harnessed as therapy for regenerative purposes. However, despite the fact that the standardized tests did not detect any apparent clinical improvement, mice treated with pericytes derived from adipose tissue had a survival curve greater than control treated mice. As we could not observe any myogenic differentiation or cell engraftment, this results suggests that the beneficial effect observed could be due to the releasing of trophic and immune modulator factors (paracrine effect). It is noteworthy that despite all cells being derived from the same donor, the increase in life expectancy was only observed in pericytes derived from the adipose tissue. These results indicate that the therapeutic potential of pericytes differs according to their tissue of origin and the difference is not due to genetic differences. This is still preliminary data but it is valuable in understanding the therapeutic potential of these cells

A regeneração de defeitos ósseos continua sendo um grande desafio na área de Odontologia e Medicina. É bem estabelecido que células-tronco mesenquimais (CTMs) e osteoblastos (OBs) desempenham um papel crítico na osteogênese, tornando-se candidatos a utilização em procedimentos de terapia celular que visam otimizar o processo de reparação óssea. Porém, pouco se sabe sobre a interação entre CTMs e OBs, e a maioria dos estudos enfatiza o efeito dos OBs sobre CTMs, fazendo com que a influência das CTMs na atividade osteogênica dos OBs continue sendo uma questão desafiadora. Baseados em nossos estudos anteriores, formulamos a hipótese de que a terapia celular que fizesse uso de uma associação de CTMs e OBs poderia ser mais eficaz para o reparo do tecido ósseo do que essas células isoladamente, principalmente como resultado da estimulação de OBs por CTMs. Para tal, foi realizado estudo in vitro para avaliar os efeitos das CTMs sobre os OBs e in vivo para avaliar os efeitos dessas células, isoladamente e combinadas, sobre a reparação óssea. CTMs da medula óssea de rato foram cultivadas em meio de crescimento para manterem-se como CTMs ou em meio osteogênico para diferenciarem-se em OBs. Após alcançar a subconfluência, as células foram cultivadas in vitro em três diferentes condições: (1) co-cultura direta de CTMs e OBs usando três proporções celulares (1:1, 1:2 e 2:1), (2) co-cultura indireta de CTMs e OBs usando insertos e (3) OBs cultivados em meio condicionado por CTMs. Para avaliação das respostas celulares foram realizados ensaios de proliferação celular, atividade de fosfatase alcalina (ALP), formação de matriz mineralizada, expressão gênica de marcadores osteoblásticos, imunolocalização de sialoproteína óssea (BSP) e osteopontina (OPN) e migração celular. Para os experimentos in vivo, as células foram carreadas em esponja de colágeno através de vários ciclos de centrifugação. Após, defeitos ósseos em calvária de rato foram preenchidos com (1) esponja de colágeno sem células, (2) esponja de colágeno com CTMs, (3) esponja de colágeno com OBs e (4) esponja de colágeno com associação de CTMs e OBs. Para avaliação da reparação óssea in vivo após 4 semanas, foram realizadas análises histomorfométricas através de cortes histológicos e microtomografia computadorizada. Os dados foram comparados pelo teste de Kruskal-Wallis e, se necessário pelo teste de Mann-Whitney (p&le;0,05). Foi observado que CTMs têm efeito repressivo sobre a proliferação e as expressões fenotípicas e genotípicas de OBs (P&le;0,05). Em relação ao reparo dos defeitos ósseos, somente naqueles tratados com células observou-se formação óssea predominantemente como ilhotas isoladas e diferenças, principalmente qualitativas, entre os tipos celulares utilizados, com tendência de maior formação óssea em defeitos tratados com OBs em comparação ao uso de CTMs. Com base nos resultados obtidos, pôde-se concluir que as CTMs apresentam efeito inibitório sobre OBs e que a terapia celular com OBs parece ser mais eficaz no reparo do tecido ósseo. / The regeneration of bone defects remains a major challenge in the field of Dentistry and Medicine. It is well known that mesenchymal stem cells (MSCs) and osteoblasts (OBs) play critical roles in osteogenesis, making them promising alternatives to be employed in cell therapy procedures to enhance the process of bone regeneration. Studies about the crosstalk between MSCs and OBs are mainly focused on the effect of OBs on MSCs, thus how MSCs may affect OBs phenotype expression remains a challenging question. Based on our previous studies, we have hypothesized that cell therapy using a combination of MSCs and OBs could be more effective for the bone repair than these cells separately, mainly due to the stimulation of OBs by MSCs. For this, we carried out in vitro experiments to evaluate the effects of MSCs on the OBs and in vivo experiments to assess the effects of these cells either isolated or combined on bone repair. Rat bone marrow MSCs were cultured either in growth medium to keep MSCs features or in osteogenic medium to differentiate into OBs. After reaching subconfluence, cells were grown in vitro in three different conditions: (1) direct coculture of MSCs and OBs using three cell proportions (1:1, 1:2 and 2:1), (2) indirect coculture of MSCs and OBs using transwell porous filters and (3) OBs cultured in MSCs conditioned medium. Cell responses were evaluated by assaying cell proliferation, alkaline phosphatase activity (ALP), mineralized matrix formation, gene expression of osteoblast markers, immunolocalization of bone sialoprotein (BSP) and osteopontin (OPN), and cell migration. For in vivo experiments, cells were seeded into collagen sponge by a centrifugation method. After, calvarial defects were implanted with (1) collagen sponge without cells, (2) collagen sponge with MSCs, (3) collagen sponge with OBs, and (4) collagen sponge and association of MSCs with OBs. To evaluate bone repair at the end of 4 weeks, histomorphometric analyzes were carried out using histological slides and micro-computed tomography. Data were compared by Kruskal-Wallis test and, if appropriated, by Mann-Whtiney test (p&le;0.05). It was observed that MSCs repressed proliferation, phenotypic and genotypic expressions of OBs (P&le;0.05). Bone formation was observed only in cell treated defects as isolated islets and qualitative differences were noticed among cell types, with a tendency of more bone formation in OBs treated defects compared with MSCs ones. Based on these results, we can conclude that MSCs exhibited inhibitory effect on OBs and that cell therapy with OBs seemed to be more effective for bone repair.