As fissuras palatinas são problemas frequentes na rotina hospitalar em humanos assim como nos animais. Nas últimas décadas, diferentes técnicas cirúrgicas foram empregadas para a correção dos defeitos palatinos, entretanto, não possuem uma eficácia satisfatória em fendas que apresentam um grande defeito ósseo. Através do exposto acima, buscam-se novas alternativas para a reconstrução de fendas palatinas, sendo a engenharia de tecidos uma alternativa de tratamento para tal afecção. Este estudo possui a finalidade de avaliar a utilização da tela de polipropileno acrescida com MSC (células-tronco mesenquimais) e selante de fibrina em um modelo experimental de correção de fenda palatina em suínos, avaliando-se a cicatrização de tecido mucoso e ósseo do palato duro. Com isso, objetiva-se desenvolver uma nova técnica de reconstrução de fendas palatinas baseada na engenharia de tecidos. O estudo foi desenvolvido em duas etapas, uma in vitro e outra in vivo. O projeto in vitro avaliou duas técnicas de cultivo de MSC em diferentes placas de cultura, utilizando dois tipos de telas de polipropileno (macroporosa e microporosa) durante um período de quinze dias, para obter as melhores condições de interação entre a tela e as células. Em todas as formas de cultivo houve aderências das MSC, entretanto, o melhor protocolo foi na tela microporosa no período de sete dias de cultivo e em placas sem metacrilato. Para o estudo in vivo, foram utilizados 12 suínos, distribuídos em quatro grupos de igual número: grupo que utilizou somente tela de polipropileno (GT); tela de polipropileno associada à MSC e selante de fibrina (GTCF); tela de polipropileno e MSC (GTC); tela de polipropileno e selante de fibrina (GTF). Em todos os animais foi realizada a fenda palatina e colocação do enxerto conforme cada grupo. Os suínos foram avaliados quanto à presença de inflamação, cicatrização e deiscência de sutura no implante do palato. Após quinze dias os animais foram eutanasiados e os palatos avaliados por histologia pela coloração de HE e Picrosirius Red. A tela de polipropileno associada com MSC demonstrou ser melhor, entre os demais protocolos estudados neste trabalho, para correção de fenda palatina. Forneceu completa cicatrização óssea e da mucosa oral e nasal em um período de quinze dias, demonstrando ser uma nova técnica segura e eficaz, possuindo um potencial significativo para correção de fenda palatina. / Cleft palates are common problems in the hospital routine in humans and animals. In recent decades, different surgical techniques were employed for the correction of palatal defects, however, do not have a satisfactory efficacy in cracks that have a large bone defect. Through the above, seek new alternatives for the reconstruction of cleft palates, and tissue engineering an alternative treatment for this condition. This study has the purpose of evaluating the use of enhanced polypropylene mesh with MSC (mesenchymal stem cell) and fibrin sealant in an experimental model of cleft palate repair in pigs, assessing the healing of mucosal tissue and bone of the hard palate. Thus, the objective is to develop a new technique for reconstruction of cleft palates based on tissue engineering. The study was conducted in two stages, one in vitro and another in vivo. The project in vitro evaluated two MSC cultivation techniques in different culture plates using two types of polypropylene meshes (macroporous and microporous) over a period of fifteen days, to get the best conditions for interaction between the screen and the cells. In all forms of cultivation were MSC adhesions; however the best protocol was the microporous screen in the seven days of culture plates and without methacrylate. For the in vivo study, we used 12 pigs, divided into four equal groups: group using only polypropylene mesh (GT); polypropylene mesh associated with MSC and fibrin sealant (GTCF); polypropylene mesh associated with MSC (GTC); polypropylene mesh and fibrin sealant (GTF). In all animals was performed cleft palate and graft placement as each group. The pigs were evaluated for the presence of inflammation, scarring and wound dehiscence in the palatal implant. After fifteen days the animals were euthanized and palates assessed by histology staining by HE and Sirius Red. The polypropylene mesh associated with MSC proved to be the best, among others protocols studied in this work, to cleft palate correction. Provided complete bone healing and oral and nasal mucosa in a period of fifteen days, proving to be a new safe and effective technique, having a significant potential for cleft palate correction.

As células-tronco mesenquimais são células multipotentes caracterizadas pela capacidade de autorrenovação e diferenciação. Os oxisteróis abrangem um grande grupo heterogêneo derivado do colesterol pela da oxidação enzimática e não enzimática. Os efeitos dos oxisteróis no processo de morte celular, incluindo citotoxicidade e indução de apoptose, foram descritos em diversas linhagens celulares. No entanto, os efeitos dos oxisteróis são pouco conhecidos nas células-tronco mesenquimais. O 7-cetocolesterol (7-KC), um dos mais importantes oxisteróis, foi mostrado ser citotóxico em células-tronco mesenquimais de tecido adiposo. Sendo assim, este estudo descreve os efeitos citotóxicos de curta duração (24 horas) dos oxisteróis colestane-3alfa-5beta-6alfa-triol, 3,5 colestane-7-ona, (3alfa-5beta-6alfa)-colestane-3,6-diol,7-oxocolesterol-5-en-3-beta-il acetato e 5beta-6beta epoxi-colesterol em células-tronco derivadas de tecido adiposo. Os oxisteróis 3,5 colestane-7-ona e 7-oxocolesterol-5-en-3-beta-il acetato não promoveram morte celular e nem afetaram a proliferação celular. Os outros oxisteróis promoveram apoptose, necrose e autofagia, dependendo do tipo de oxisterol e da concentração. O colestane-3alfa-5beta-6alfa-triol foi o mais efetivo. A inibição da proliferação também foi promovida pelos oxisteróis, porém não foi observada alteração no ciclo celular / Mesenchymal stem cells (MSCs) are multipotent cells characterized by self-renewal and cellular differentiation capabilities. Oxysterols comprise a very heterogeneous group derived from cholesterol through enzymatic and non-enzymatic oxidation. Potent effects in cell death processes, including cytoxicity and apoptosis induction, were described in several cell lines. Very little is known about the effects of oxysterols in MSCs. 7-ketocholesterol (7-KC), one of the most important oxysterols, was shown to be cytotoxic to human adipose tissue-derived MSCs. Here, we describe the short-term (24 h) cytotoxic effects of cholestan-3alpha-5beta-6alpha-triol, 3,5 cholestan-7-one, (3alpha-5beta-6alpha)-cholestane-3,6-diol,7-oxocholest-5-en-3-beta-yl acetate, and 5beta-6beta epoxy-cholesterol, on MSCs derived from human adipose tissue. 3,5 cholestan-7-one and 7-oxocholest-5-en-3-beta-yl acetate did not promoted cell death or affect cell proliferation. The other oxysterols led to a complex mode of cell death that could include apoptosis, necrosis and autophagy, depending on the type of oxysterol and concentration. Cholestan-3alpha-5beta-6alpha-triol was the most effective. Inhibition of proliferation was also promoted by these oxysterols, but no changes in cell cycle were observed

A terapia celular utilizando células tronco-mesenquimais (MSCs) surge como alternativa para o tratamento das doenças inflamatórias intestinais (DII). Atualmente, os métodos terapêuticos consistem principalmente na utilização de fármacos que visam produzir e manter estados de remissão da colite ulcerativa e, muitas vezes, apresentam efeitos colaterais. Considerando a capacidade de modular células do sistema imune e de regenerar tecidos doentes, as MSCs podem ser consideradas uma alternativa para o tratamento de DII, como a colite ulcerativa. Além disso, muito tem se investigado a respeito do homing de MSCs exógenas infundidas por diversas vias em resposta a um insulto inflamatório e tem-se visto a capacidade de migração para tecidos afetados. A primeira etapa do trabalho consistiu na caracterização e desenvolvimento do modelo animal de colite ulcerativa aguda. Para isso, foram testados diferentes pesos moleculares e concentrações do reagente Dextran Sulfato de Sódio (DSS), a fim de verificar qual o melhor método de indução da doença. Após determinar o adequado modelo animal, que utilizou 2% DSS (36 000 – 50 000 Da), foi iniciado o experimento de terapia celular. Na tentativa de compreender como as MSCs podem influenciar a inflamação intestinal, o estudo avaliou o efeito do transplante de MSCs derivadas do tecido adiposo em duas diferentes vias de infusão, intraperitoneal e intravenosa, em modelo murino experimental de colite aguda. Foram avaliados os seguintes parâmetros: atividade clínica da doença, aspecto macroscópico e histopatológico do cólon, dosagem de citocinas inflamatórias, taxas de apoptose e parâmetros de estresse oxidativo. Os resultados obtidos no trabalho mostraram que o transplante celular intravenoso melhorou a severidade clínica de colite, como perda de peso, diarreia e presença de sangue nas fezes. Na avaliação histológica, observou-se a diminuição da inflamação colônica através da redução de perda de criptas e de infiltração de células inflamatórias. Ainda, os fatores secretados pelas MSCs parecem poder reduzir os níveis de IL-6 e aumentar os níveis de IL-10 e IL-4 do soro. Um aumento de células apoptóticas foi observado nos animais tratados com MSCs por via intravenosa, sugerindo que as MSCs induzem morte celular em células T resistentes à apoptose. Além disso, a terapia intravenosa foi capaz de aumentar os níveis de glutationa reduzida, um importante antioxidante natural, revertendo o dano causado pelo estresse oxidativo no cólon. Em conjunto, nossos resultados demonstram que a melhor via para a terapia celular na colite ulcerativa foi a intravenosa e que o tratamento proposto foi eficaz no que se refere à redução da inflamação do cólon. / Mesenchymal stem cell (MSC) therapy is an alternative for the treatment of inflammatory bowel disease (IBD). Currently, therapeutic methods consist primarily on the use of drugs which aim to produce and maintain state of ulcerative colitis remission and often present side effects. Considering the ability to modulate the immune system cells and regenerate injuried tissues, MSCs can be considered an alternative for treating IBD, such as ulcerative colitis. Moreover, there is many research investigating the homing of exogenous MSCs infused through different routes in response to an inflammatory insult, and has demonstrated the migration capacity of these cells into the affected tissues. The first stage of this study consisted in the characterization and development of acute animal model of ulcerative. For this, different molecular weights and concentrations of Dextran Sulfate Sodium (DSS) reagent were tested in order to verify the best method for disease induction. After determining the appropriate animal model, that uses 2% DSS (36000-50000 Da), the cell therapy experiment was initiated. In an attempt to understand how MSCs can influence intestinal inflammation, the study evaluated the effect of MSCs transplantation using two different infusion routes, intraperitoneal and intravenous, in an acute colitis murine model. The following parameters were evaluated: clinical disease activity, colon macroscopic and histological analysis, serum inflammatory cytokine, determination apoptosis rates and oxidative stress parameters. Results show that MSC intravenous transplantation has improved the clinical severity of colitis, such as weight loss, diarrhea, and blood stool. Histological evaluation demonstrated a decreased colonic inflammation by reducing colonic crypt loss and infiltration of inflammatory cells. Also, MSCs secreted factors which seem to reduce levels of IL-6 and increase levels of IL-10 and IL-4 in the serum. In addition, an increase of apoptotic cells was observed in animals treated with intravenous MSCs, suggesting that MSCs induce cell death in T cells resistant to apoptosis. Furthermore, intravenous therapy was able to increase the levels of reduced glutathione, an important natural antioxidant, reversing the damage caused by oxidative stress in the colon. Taken together, our results demonstrate that the best route for cell therapy in ulcerative colitis was intravenous and the proposed treatment was effective with regards to reducing colon inflammation.

Este estudo avaliou a influência da fototerapia a laser (FTL) na proliferação e diferenciação de células-tronco da polpa dentária humana (DPSCs; do inglês, Dental Pulp Stem Cells ) encapsuladas em carreador injetável e termoresponsivo (PL; Pluronic® F-127, Sigma-Aldrich, MO, EUA) com incorporação de proteína morfogenética óssea 4 recombinante humana (rhBMP4) (sistema PL/rhBMP4). O biomaterial foi caracterizado de acordo com seus perfis de embebição e dissolução, liberação de rhBMP4 e sua estrutura morfológica. DPSCs foram isoladas, caracterizadas e encapsuladas em PL para confirmar sua viabilidade e seu potencial de diferenciação (adipo e osteogênico) em comparação com células-tronco mesenquimais de medula óssea (BMMSCs; do inglês, Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells). Quando encapsuladas no sistema PL/rhBMP4, DPSCs foram irradiadas com duas densidades de energia diferentes utilizando laser de diodo de fosfeto de índio-gálio-alumínio (InGaAlP), modos contínuo, pontual e em contato [660 nm, 0,028 cm2, 20 mW, 0,71 W/cm2, 3 J/cm2 (4 s) ou 5 J/cm2 (7 s)]. Os ensaios de PKH26 (do inglês, Red Fluorescent Cell Linker), CFU-F (do inglês, Coloning Forming Units - Fibroblastic), e MTT (do inglês, 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl-tetrazolium bromide)) foram utilizados para avaliar adesão/proliferação, diferenças na capacidade formadora de colônias e viabilidade das DPSCs (neste último caso sob estresse nutricional), respectivamente. Finalmente, a diferenciação odonto/osteogênica foi analisada por qRT-PCR e confirmada por ensaio de vermelho de alizarina. O biomaterial embebeu e dissolveu rapidamente; densa rede tubular e reticular com poros interconectados foi observada. DPSCs e BMMSCs apresentaram alta viabilidade celular quando encapsuladas em PL. Ambas as linhagens celulares tiveram êxito em se diferenciar em tecidos adiposo e ósseo. De acordo com o PKH26, DPSCs puderam aderir e proliferar no sistema PL/rhBMP4. DPSCs irradiadas encapsuladas tanto em PL como em PL/rhBMP4 formaram mais CFU-F que os controles não irradiados. Sob estresse nutricional, DPSCs semeadas no PL e irradiadas com 5 J/cm2 exibiram maior taxa de viabilidade celular em relação aos grupos não irradiados e irradiados com 3 J/cm2. Na presença de rhBMP4, os grupos irradiados tanto com 3 J/cm2 quanto com 5 J/cm2 apresentaram deposição mineral precoce quando comparados aos grupos não irradiados. Ainda, após 21 dias de diferenciação odonto/osteogênica, DPSCs irradiadas produziram maior quantidade de nódulos mineralizados. A irradiação com 5 J/cm2 levou ao aumento significativo da expressão de genes envolvidos na diferenciação odonto/osteogênica, como colágeno tipo I (COL1A1), osteocalcina (OCN), proteína da matriz dentinária 1 (DMP1), sialofosfoproteina dentinária (DSPP) e proteína heat shock 27 kDa (HSPB1). A associação entre rhBMP4 e FTL promove proliferação e diferenciação odonto/osteogênica de DPSCs acelerando e aumentando notavelmente a formação de tecido mineralizado, em especial quando a densidade de energia de 5 J/cm2 é aplicada. / This study evaluated the influence of laser phototherapy (LPT) on dental pulp stem cells (DPSCs) proliferation and differentiation upon encapsulation in an injectable and thermo-responsive cell carrier (PL; Pluronic® F-127, Sigma-Aldrich, MO, USA) loaded with human recombinant bone morphogenetic protein 4 (rhBMP4)(PL/rhBMP4 system). The biomaterial was characterized according to its swelling and dissolution profiles, release of rhBMP4 and morphological structure. DPSCs were isolated, characterized and encapsulated in PL to confirm their viability and multilineage differentiation potential (adipo and osteogenic) in comparison to bone marrow mesenchymal stem cells (BMMSCs). When encapsulated in the PL/rhBMP4 system, DPSCs were irradiated with two different energy densities using a continuous-wave indium-gallium-aluminum-phosphide (InGaAlP) diode laser [660 nm, 0.028 cm2, 20 mW, 0.71 W/cm2, 3 J/cm2 (4 s) or 5 J/cm2 (7 s)] in punctual and contact modes. The PKH26 (Red Fluorescent Cell Linker), the CFU-F (Coloning Forming Units - Fibroblastic), and the MTT [3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl-tetrazolium bromide] assays were used to assess differences in cell adhesion/proliferation, colony forming units formation ability, and cell viability of DPSCs (in this case under nutritional stress), respectively. Then, alizarin red and qRT-PCR analyzes were used to evaluate odonto/osteogenic differentiation. The biomaterial swelled and dissolved rapidly; dense tubular and reticular network morphology with well-interconnected pores was observed. DPSCs and BMMSCs presented high cell viability when encapsulated in PL. Both cell lineages successfully differentiated into bone or adipose tissues. According to PKH26, DPSCs were able to adhere and proliferate in the PL/rhBMP4 system. Irradiated DPSCs encapsulated in either PL or PL/rhBMP4 system formed more CFU-F than non-irradiated controls. Under nutritional stress, DPSCs encapsulated in the hydrogels with no rhBMP4 and irradiated at 5 J/cm2 exhibited higher cell viability than the other groups. In the presence of rhBMP4, the groups irradiated both at 3 and 5 J/cm2 energy densities displayed earlier mineral deposition than the non-irradiated groups. Moreover, after 21 days of odonto/osteogenic differentiation, irradiated DPSCs produced greater nodule formation than the control groups. At the energy density of 5 J/cm2, there were significant upregulation of genes involved in odonto/osteoblast differentiation, such as type I collagen (COL1A1), osteocalcin (OCN), dentin matrix protein 1 (DMP1), dentin sialophosphoprotein (DSPP) and heat shock protein 27 kDa (HSPB1). The association between rhBMP4 and LPT promotes cell proliferation and odonto/osteogenic differentiation of DPSCs accelerating and increasing the formation of mineralized tissue, in particular when the energy density of 5 J/cm2 is applied.

As doenças cardiovasculares estão entre as principais causas de morte, principalmente aquelas decorrentes do infarto do miocárdio (IM). A terapia com células-tronco tem mostrado resultados promissores após o IM em estudos clínicos e experimentais, especialmente as células-tronco mesenquimais (MSC), por apresentarem notável potencial pró-angiogênico, anti-fibrosante e imunomodulador. Entretanto, nenhum estudo foi realizado quanto à variabilidade da frequência cardíaca (VFC), tono autonômico e sensibilidade do barorreflexo, que são considerados fatores de risco apreciáveis, e se encontram atenuados na insuficiência cardíaca (IC) induzida pelo IM. Desta forma, o objetivo do presente trabalho foi examinar o efeito do transplante de MSC de medula óssea sobre a modulação autonômica e a sensibilidade do barorreflexo em ratos com IC, induzida pelo IM. Para isso, foi realizada a ligadura da artéria coronária esquerda em ratos Wistar machos (220-360g), e após dois a três dias foi feita a avaliação da área infartada pelo SPECT. As MSCs foram injetadas, intravenosamente, sete dias pós-IM. A função cardíaca foi analisada pela ventriculografia, antes e um mês após o transplante. Após a reavaliação da ventriculografia, os animais foram submetidos a registros eletrocardiográficos, após receberem eletrodos implantados subcutaneamente no dorso, e cânula na veia jugular esquerda para determinação farmacológica do tono autonômico. Também, foi implantada cânula na artéria femoral para registro da pressão arterial, e análise da sensibilidade do barorreflexo. Logo após os registros, os animais foram sacrificados para coleta do coração e análise histopatológica. Para a infusão, as MSCs foram caracterizadas, segundo critérios da Sociedade Internacional de Terapia Celular. A área de lesão induzida logo após a ligadura da artéria foi semelhante entre os animais. Um mês após o tratamento, o tamanho do infarto foi reduzido no grupo tratado com MSC. Verificou-se redução da fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) após a ligadura coronariana, e previamente ao tratamento nos animais com IC. Um mês após a terapia com MSC, ou injeção de salina, não houve melhora da FEVE em ambos os grupos com IC. Os intervalos QT e QTc foram alongados pelo IM, enquanto as MSCs não tiveram efeito nestes parâmetros. A VFC mostrou redução do desvio padrão de valores sucessivos (SDNN) do intervalo RR (iRR) e a raiz quadrada da média da soma dos quadrados das diferenças de valores sucessivos (RMSSD) do iRR pós-IM, enquanto as MSCs preveniram essa redução. Na análise espectral, os espectros do iRR, após o infarto, mostraram potências menores, em unidades absolutas, das bandas de baixa frequência, LF, e alta frequência, HF, enquanto que as MSCs promoveram um aumento destes parâmetros. Os métodos não-lineares da VFC mostraram redução na entropia, e aumento da análise de flutuação depurada de tendência (DFA) do iRR pós-IM. A terapia com MSC preveniu a alteração da entropia e, também, protegeu o DFA. A frequência cardíaca foi semelhante entre os grupos; entretanto, a frequência intrínseca de marca-passo apresentou-se reduzida no grupo IC, enquanto o tratamento com MSC preservou esta atenuação. Foi observado menor tono vagal no grupo IC não tratado, enquanto o tratamento com MSC aumentou o tono vagal. O tono simpático não apresentou diferença entre os grupos. A sensibilidade do barorreflexo à bradicardia foi reduzida na IC, enquanto que as MSC preveniram essa redução. O colágeno intersticial apresentou-se aumentado na IC, mas não no grupo tratado com MSC. A pressão arterial (PA) sistólica, a PA média e os parâmetros da variabilidade da PA: SDNN e LF encontraram-se reduzidas nos grupos com IC, tratados ou não com MSC. Em conjunto, esses dados demonstram que a terapia com MSC reduziu a extensão do infarto e a fibrose intersticial no miocárdio remanescente do ventrículo esquerdo. Além disso, melhorou a modulação autonômica colinérgica do coração, a VFC e a sensibilidade barorreflexa. / Cardiovascular diseases are among the leading causes of death, especially those resulting from myocardial infarction (MI). Stem cell therapy has shown promising results after MI in both patients and experimental animals, especially those using mesenchymal stem cells (MSC), which present potential pro-angiogenic, anti-fibrotic and immunomodulatory. However, no studies have been conducted on the heart rate variability (HRV), autonomic tone and baroreflex sensitivity, which are considered risk factors and are attenuated in heart failure (HF) induced by MI. Thus, the main of this study was to examine the effect of bone marrow MSC transplantation on autonomic modulation and baroreflex sensitivity in rats with HF, induced by MI. Therefore, it was performed ligation of the left coronary artery of male Wistar rats (220-360g) and after two to three days, assessment was made of the area infarcted by SPECT. MSC were injected intravenously seven days post-MI. Cardiac function was assessed by ventriculography before and one month after transplantation. After reassessing the ventriculography, the animals underwent electrocardiographic recordings after receiving electrodes implanted subcutaneously on the back, and cannula in the left jugular vein for drug determination of autonomic tone. Also, cannula was implanted in the femoral artery for blood pressure recording and analysis of baroreflex sensitivity. Soon after the records, the animals were sacrificed for collection of the heart and histopathological analysis. For infusion, the MSC were characterized according to the criteria of the International Society for Cellular Therapy. The lesion area induced soon after artery ligation was similar among animals. One month after treatment, infarct size was reduced in the group treated with MSC. A reduction was observed in left ventricular ejection fraction (LVEF) after coronary ligation, and prior to treatment in HF animals. One month after the MSC therapy, or saline injection, there was no improvement in LVEF in both groups with HF. The QT and corrected QT intervals were lengthened by IM, while the MSC had no effect on these parameters. HRV showed a reduction in the standard deviation of successive values (SDNN) of the RR interval (RRi), and the root mean square of the successive (RMSSD) RRi after MI, while the MSC prevented this reduction. In spectral analysis, the RRi spectra, after infarction, showed lower power, in absolute units, of the low frequency, LF, and high frequency band, HF, while MSCs promoted an increase in these parameters. Nonlinear methods of HRV showed a reduction in entropy, and increased detrended fluctuation analysis (DFA) of RRi, post-MI. The MSC therapy prevented the change of entropy and also protected DFA. Heart rate was similar in both groups; however, the intrinsic heart rate was reduced in HF group, while treatment with MSC preserved this attenuation. A lower vagal tone was observed in HF untreated group, while treatment with MSC increased vagal tone. The sympathetic tone did not differ between groups. The baroreflex sensitivity to bradycardia was reduced in HF, while the MSC prevented this reduction. The interstitial collagen was increased in HF, but not in the group treated with MSC. Systolic blood pressure (BP), the mean BP and parameters of BP variability: SDNN and LF were reduced in the groups with HF, treated or not with MSC. Together, these data demonstrate that MSC therapy reduced the infarct size and interstitial fibrosis in the remaining myocardium of the left ventricle. In addition, the cells improved cholinergic autonomic modulation of the heart, heart rate variability and baroreflex sensitivity.

Introdução. O transplante de células é possibilidade terapêutica promissora para muitas doenças neurológicas. Nos últimos anos, a possibilidade do isolamento de células-tronco dos tecidos adultos, por exemplo da medula-óssea, atrai a atenção da comunidade científica, estratégia que minimiza os problemas éticos relativos ao uso de tecido fetal para implantes visando ao tratamento de doenças neurológicas. Entretanto, a eficiência da transdiferenciação de células-tronco mesenquimais em neurônios, bem como os mecanismos envolvidos nesse processo, permanecem desconhecidos. A obtenção de neurônios maduros ocorreu somente em sistemas de co-cultura, o que induz a questão se a diferenciação representa um potencial das células per si, ou se é possível somente devido à fusão com neurônios maduros. Objetivos. No presente trabalho, pretendeu-se verificar o potencial de as células-tronco mesenquimais tornarem-se neurônios e esclarecer os possíveis mecanismos envolvidos nesse processo. Material e métodos. Células-tronco mesenquimais foram isoladas de 20 doadores voluntários normais e caracterizadas por análise de separação celular ativada por fluorescência. A multipotencialidade foi investigada ao se diferenciar as células em condrócitos e osteócitos. A capacidade de auto-renovação foi confirmada pelo ensaio de incorporação de BrdU. Ulteriormente, as células foram diferenciadas por uma semana em meio contendo AMPc, IBMX, ou combinação de ambos, e os resultados foram comparados com o cultivo em meio básico. Diferentes bloqueadores de Ca2+ ou inibidores de PKA foram usados como tentativa de se impedir a diferenciação, ocorrência que foi mensurada com imunocitoquímica para NF-200 (marcador de neurônios maduros). O registro eletrofisiológico por meio de patch clamp foi usado para se confirmar o fenótipo neuronal. As figuras foram configuradas em microscopia confocal. Para análise estatística foi utilizada ANOVA com teste post-hoc. Resultados. As células isoladas expressaram CD90, 105, 44 e 13 mas foram negativas para CD34 e 45. Isto significa que não são de origem hematopoiética; 98,74 ± 0,43% das células incorporaram BrdU em 24 horas. Após o isolamento, foi possível diferenciá-las em condrócitos ou osteócitos. Em situação controle, não foram evidenciadas células positivas para NF200. Por outro lado, ocorreu positividade em 10,75% ± 1,35 (p<0,0001) das células sob IBMX e, em 15,18% ± 1,12, sob a combinação cAMP e IBMX (p<0,0001). Foram registradas correntes de Na+ e K+ dependentes de voltagem, mas não potenciais de ação. A diferenciação foi inibida com PKAi (5,73% ± 0,42, p<0,0001), nifedipina (5,79% ± 0,98, p<0,0001), Ni2+ (7,06% ± 1,68, p<0,0001) e Cd2+ (0 ± 0, p<0,0001). Discussão. Isolou-se uma população de células-tronco estromais da medula-óssea de seres humanos que se mostrou multipotencial e auto-renovável. O aumento da concentração de AMPc no meio elevou a concentração de neurônios para 15%. A diferenciação parece depender da via PKA mas também envolve a concentração intracelular de Ca2+. Conclusão. O correto entendimento de como as células-tronco mesenquimais diferenciam-se pode contribuir para aumentar a eficácia do método e, talvez um dia, tornar possível o uso dessa ferramenta no campo clínico. / Introduction. Cell transplantation has been considered a promising therapeutic approach for many neurological diseases. The possibility of isolation of stem cells from adult tissues, i.e. bone marrow, has attracted the attention of the scientific community in the recent years. This strategy is interesting on avoiding the ethical issues regarding the use of fetal tissue for neural implants. Moreover, the efficiency of the transdifferentiation of mesenchymal stem cells (MSCs) into neurons, and the mechanisms involved in this process remain largely unknown. The obtention of mature neurons was described only in coculture systems, what raised the question if the differentiation is a potential of the cells itself, or if it is possible only due to fusion with mature neurons. Objectives. In the present investigation, we aimed to verify the potential of MSCs to differentiate into neurons, and also to clarify the possible mechanisms involved on it. Material and methods. MSCs were isolated from 20 healthy human subjects and characterized by FACS-analysis. Multipotentiality was addressed by differentiating them into chondrocytes and osteocytes. The self-renewal capacity was confirmed with BrdU-incorporation assay. Afterwards, cells were differentiated for 1 week in a medium containing cAMP, IBMX, or a combination of both, and the results were compared with cells treated in basal-medium condition. Different Ca2+-blockers and PKA-inhibitor peptide were used on an attempt to impair differentiation, which was quantified with NF-200 immunostaining (a marker of mature neurons). Patch-clamp recording was used to confirm neuronal phenotype. Pictures were taken in confocal microscope. For statistical analysis ANOVA with a post-hoc test was used. Results. The isolated cells expressed CD90, 105, 44, and 13, but were negative for CD34 and 45, meaning that they were non-hematopoiethic; 98.74 ± 0.43 % of them incorporated BrdU in 6hs. After isolation, they differentiated into chondrocytes and osteocytes. In a control situation, no NF200 positive cell was seen. On the other hand, 10.75% ± 1.35 (p<.0001) of positivity was seen under IBMX and 15.18% ± 1.12 in the combination of cAMP with IBMX (p<.0001). Na+ and K+-voltage gated currents were recorded. Differentiation was impaired with PKAi (5.73% ± 0.42, p<.0001), nifedipin (5.79% ± 0.98, p<.0001), Ni2+ (7.06% ± 1.68, p<.0001), and Cd2+ (0 ± 0, p<.0001). Discussion. We were able to isolate a population of stromal stem cells from the bone marrow of human subjects, since they were multipotential and self-renewable. Increasing the concentration of cAMP raised the percentage of neurons up to 15%. The differentiation seems to be dependent on the PKA pathway, but also involved the intracellular concentration of Ca2+. Conclusions. The complete understanding of how MSC differentiate can contribute to increase the efficiency of the method and thus make possible to use this powerful tool in the clinical practice.

A desnutrição proteico-energética (DPE) provoca anemia e leucopenia decorrente da redução de precursores hematopoéticos e comprometimento da produção de mediadores indutores da hematopoese, bem como alterações estruturais e ultra-estruturais na matriz extracelular medular. A hematopoese ocorre em nichos medulares distintos - endosteal e perivascular - que modulam os processos de diferenciação, proliferação e auto-renovação da célula tronco hematopoética (CTH). As células tronco mesenquimais (CTM) tem um papel importante na formação destes nichos, através da sua diferenciação nos diversos tipos celulares que os compõe. Adicionalmente, a CTM pode modular a função de outras células, como a CTH e a célula endotelial (CE) medular, através da liberação de diversos fatores de crescimento e citocinas. As CE expressam proteínas que regulam a diferenciação e movimentação das CTH na MO. Há sinais que a CTM pode ser a precursora da CE medulares, pois in vitro a CTM pode se diferenciar em CE-like. Desta forma, a CTM é um ponto chave no estudo das alterações causadas pela DPE no nicho perivascular e sobre a regulação da hematopoese. Neste trabalho, investigamos se a DPE afeta a diferenciação in vitro da CTM medular em CE-like e avaliamos se essas células apresentam diferentes capacidades em produzir alguns mediadores regulatórios da hematopoese (CXCL-12, SCF, Ang-1, IL-11, GM-CSF e TFG-&#946;), bem como possíveis alterações no perfil de expressão gênica de marcadores de função das CTM e CE-like. Utilizamos camundongos C57BL/6 machos, divididos em grupos Controle e Desnutrido, sendo que o grupo Controle recebeu ração normoprotéica (12% caseína) e o grupo Desnutrido recebeu ração hipoprotéica (2% caseína), ambos durante 5 semanas. Após este período, os animais foram eutanasiados, foi realizada a avaliação nutricional e hematológica, caracterizando a DPE. As CTM foram isoladas, caracterizadas e diferenciadas in vitro em CE-like, o que foi evidenciado pela maior expressão gênica de NT5E, FLT1, KDR, PECAM1 e VCAM1. Avaliamos a expressão dos genes CDH5, CSPG4, LEPR, NES, CSF1, CSF2, CSF3, MCAM, PROM1, ANGPT1, CXCL12, ENG, IGF1, IL3, IL11, KITL, TGFB1, WNT3A, WNT5A, ICAM1, PDGFB1 e VWF. Encontramos alterações causadas pela DPE na expressão gênica e quantificação de CXCL-12, SCF e Ang-1, os quais mostraram que as células avaliadas do grupo Desnutrido encontram-se em um estado \"pró-proliferativo\", em um esforço para restabelecer a hematopoese na DPE. Entretanto, foi observado neste trabalho e nos demais trabalhos do grupo que há hipoplasia medular na DPE e, portanto, pode-se inferir que as alterações hematopoéticas observadas na DPE não são ocasionadas por alterações na síntese de SCF, CXCL-12 ou Ang-1. / Protein-energy malnutrition (PEM) causes anemia and leukopenia as it reduces hematopoietic precursors, impairs the production of mediators that induce hematopoiesis and alters structural and ultrastructural changes in bone marrow (BM) extracellular matrix. Hematopoiesis occurs in distinct BM niches - endosteal and perivascular - which modulate the processes of differentiation, proliferation and self-renewal of hematopoietic stem cell (HSC). Mesenchymal stem cells (MSC) play an important role in the formation of these niches through their differentiation in several cell types that compose them. Additionally, MSC can modulate the function of other cells, such as HSC and endothelial cells (EC), through the release of several growth factors and cytokines. The EC express proteins that regulate the differentiation and migration of HSC in the BM. MSC seem to be the precursor of medullary EC because in vitro MSC can differentiate into EC-like cells. Thus, MSC are a key point in the study of changes caused by DPE on the perivascular niche and on the regulation of hematopoiesis. In this study, we investigated whether PEM would affect BM-MSC in vitro differentiation into EC-like cells and evaluated whether these cells would have distinct capacities of producing some regulatory mediators of hematopoiesis (CXCL- 12, SCF, Ang-1, IL-11, GM -CSF and TFG-&#946;), as well as analyzed possible changes in the gene expression profile of MSC function and EC-like cells related markers. C57BL/6 mice were divided into Control and Malnourished groups, which received for 5 weeks, respectively, a normal protein diet (12% casein) and a low protein diet (2% casein). After this period, animals were euthanized, nutritional and hematological evaluations were performed, featuring the PEM. MSC were isolated, characterized and differentiated in vitro into EC-like cells, which were evidenced by increased gene expression of NT5E, FLT1, KDR, PECAM1 and VCAM1. The expression of CDH5, CSPG4, LEPR, NES, CSF1, CSF2, CSF3, MCAM, PROM1, ANGPT1, CXCL12, ENG, IGF1, IL3, IL11, KITL, TGFB1, Wnt3a, WNT5A, ICAM1, PDGFB1 and VWF genes was also evaluated. Changes caused by PEM on gene expression and quantification of CXCL-12, SCF and Ang-1 were found, indicating that tested cells from the Malnourished group were in a \"pro-proliferative\" state in an effort to restore hematopoiesis. However, our results are in accordance to the literature regarding bone marrow hypoplasia as a consequence of PEM. Therefore, we infer hematopoietic changes observed in this work are not related to changes in the synthesis of SCF, 12 CXCL-12 or Ang-1.

Orientador: Sara Teresinha Olalla Saad / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-19T05:54:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rego_PedroBordeaux_M.pdf: 28298145 bytes, checksum: 9790de4962b1c92e7ba928179c03b67a (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A lesão cartilaginosa é um problema significante e crescente na área da saúde pública. A terapia com células-tronco adultas têm sido uma alternativa promissora e têm despertado muito interesse dos pesquisadores. As células-tronco mesenquimais derivadas do tecido adiposo são caracterizadas por serem uma população homogênea com morfologia fibroblástica, aderentes e com grande capacidade de proliferação, apresentarem positividade para marcadores celulares CD90+, CD105+, CD29+e CD73+ e por possuírem a capacidade de diferenciação em linhagens mesodérmicas tais como linhagem osteogênica condrogênica e adipogênica. Além da escolha da fonte celular é necessária a utilização de um biomaterial que mimetize um microambiente e que possa dar suporte para as células-tronco possibilitando a restauração do tecido e sua função. Sabe-se que a matriz extracelular da cartilagem hialina é composta pelas proteínas de colágeno, principalmente colágeno do tipo II que tem importância durante a diferenciação e manutenção da cartilagem. O biomaterial de hidrogel de colágeno do tipo II é capaz de dar suporte às células-tronco mesenquimais e permitir a diferenciação dessas células. Descrevemos um método para diferenciação condrogênica das células-tronco mesenquimais do tecido adiposo em um hidrogel de colágeno do tipo II, com o aumento da expressão dos genes relacionados com a formação da matriz extracelular da cartilagem (colágeno do tipo II e agrecana), e relacionado com o controle da diferenciação condrogênica (Sox-9) e o aumento do nível das proteínas glicosaminoglicanas na matriz extracelular. Experimentos em modelo animal para lesão cartilaginosa demonstram que as células-tronco mesenquimais do tecido adiposo e os hidrogéis de colágeno do tipo II são capazes de preencher lesões cartilaginosas e formar um tecido preenchido com células mesenquimais transplantadas. Dessa forma, esse estudo demonstra que hidrogéis de colágeno do tipo II apresentam características apropriadas para o uso em tratamentos para reparo cartilaginoso e que as células-tronco mesenquimais do tecido adiposo podem ser uma fonte alternativa para recuperação de lesões cartilaginosas / Abstract: The cartilage injury is a significant and growing problem of public health. Therapies with adult stem cells have been a promising alternative and have attracted much interest from researchers. The mesenchymal stem cells derived from adipose tissue are characterized as being a homogeneous population with fibroblastic morphology, adherent and with great capacity for proliferation, positive for cell markers CD90 +, CD105 +, CD29 + and CD73 +. They also have the capacity to differentiate into mesoderm lineage such as osteogênica, adipogenic and chondrogenic. Besides the choice of cell source, it is necessary to use a biomaterial that mimics a microenvironment that can support and allow the stem cells to restore tissue and function. It is known that the extracellular matrix of hyaline cartilage is composed of the protein collagen, mainly type II collagen which is important for the differentiation and maintenance of cartilage tissue. The biomaterial collagen type II hydrogel is able to support the mesenchymal stem cells and allow the differentiation of these cells. We describe a method for chondrogenic differentiation of mesenchymal stem cells from adipose tissue in a collagen type II hydrogel, with increased expression of genes related to the formation of the extracellular matrix of cartilage (collagen type II and aggrecan), and Sox-9 (a gene related with the control of chondrogenic differentiation) and increased the level of glycosaminoglycans in the extracellular matrix proteins. Experiments in animal model for cartilage lesions show that mesenchymal stem cells from adipose tissue and collagen type II hydrogel are able to develop a cartilaginous-like tissue filled with transplanted mesenchymal stem cells. Thus, this study demonstrates that collagen type II hydrogel have characteristics suitable for use in treatments to repair cartilage and mesenchymal stem cells from adipose tissue may be an alternative source for recovery of cartilage lesions / Mestrado / Biologia Estrutural, Celular, Molecular e do Desenvolvimento / Mestre em Ciências

Anexos fetais como cordão umbilical, membrana amniótica e líquido amniótico foram recentemente sugeridos como fontes ideais de diferentes linhagens de células-tronco, devido à natureza não invasiva do procedimento de isolamento, a grande massa de tecido para colheita de células com alta eficiência e os potenciais de diferenciação. Portanto, o presente estudo teve como objetivo analisar morfologicamente as membranas extraembrionárias através de microscopia de luz e imunohistoquímica e analisar as células oriundas do saco vitelino suíno visando caracterizar qual seu potencial como possível fonte de células-tronco pluripotentes, para futuro uso na terapia regenerativa. Para a imunohistoquímica das membranas, as membranas foram processadas pelas técnicas rotineiras de histologia e em seguida os blocos foram cortados sequencialmente e colocados em laminas previamente silanizadas, o protocolo de imunohistoquímica foi o convencional utilizando os seguintes anti-corpos: Citoqueratina e VEGF. Foram feitos ensaios de concentração e viabilidade celular, avaliação do crescimento celular, caracterização por citometria de fluxo utilizando anticorpos específicos (CD105, NANOG, CD45 e Oct-3/4) e caracterização por imunohistoquímica utilizando os seguintes anti-corpo: CD90, CD105, CD117, Vimentina, Stro-1, Oct-4, VEGF, Beta Tubulina, Citoqueratina e PCNA. O saco vitelino situava-se na porção ventral do embrião, próximo ao cordão umbilical, se mostrando como uma estrutura pequena, contendo poucos vasos e com coloração amarelada, este também apresentou como uma estrutura trilaminar (endoderma, mesênquima e mesotélio), onde a endoderme possuía um epitélio simples cubico, o mesênquima possuindo uma grande quantidade de tecido conjuntivo e o mesotélio contendo células achatadas. O amnio mostrou-se ligado intimamente ao embrião, sendo a primeira membrana fetal considerando a ordem embrião/útero, possuía forma oval e coloração transparente, histologicamente esta membrana é composta por 2 camadas distintas, um epitélio simples pavimentoso e um mesênquima contendo uma substancia amorfa com pouca quantidade de células. A membrana coriônica mostrou-se pouco rugosa e a membrana alantóidea como uma estrutura em forma de meia lua, possuindo uma intensa vascularização, conforme a evolução da gestação fica quase impossível à percepção das duas, formando a membrana córioalantoidea. O córion é constituído por uma camada de células arredondadas, dispostas em formato linear, já o alantoide é caracterizado por seu mesênquima amorfo com uma quantidade pequena de células. Em relação a imunohistoquima todas as membranas expressaram os marcadores VEGF e Citoqueratina. As celulas do saco vitelino mostraram aderência ao plástico e possuindo uma morfologia fusiforme, semelhante a fibroblastos, estas atingiram a confluência de 70% em aproximadamente 20 dias, estas celulas foram mantidas ate a passagem 4, onde posteriormente ocorreu morte celular. Estas celulas possuíam imunofenoipagem semelhante as celulas-tronco mesênquimais e hematopoiéticas, expressando marcadores como CD105, CD90, CD117, Vimentina, Stro-1, Oct-4, VEGF, Beta Tubulina, Citoqueratina, Nanog e PCNA. Do estudo realizado pode-se concluir que: existem células especificas em cada membrana extraembrionária, e que as celulas oriundas do saco vitelino possuem características semelhantes as celulas-tronco mesênquimais e embrionárias, sendo considerada uma ferramenta importante para futuros estudos experimentais de terapia celular na medicina veterinária regenerativa. / Fetal attachments as umbilical cord, amnion and amniotic fluid have recently been suggested as ideal sources of different strains of stem cells, due to the noninvasive nature of the isolation procedure, the large mass of tissue to harvest cells with high efficiency and potential differentiation. Therefore, this study aimed to analyze morphologically membranes extraembryonic by light microscopy and immunohistochemistry and analyze the cells from the yolk sac to characterize this cells as to potential as a possible source of pluripotent stem cells for future use in regenerative therapy. For immunohistochemistry, the membranes were processed by routine histological techniques, and then the blocks were cut sequentially and placed on silanized slides previously, the protocol was the immunohistochemistry conventional using the following antibodies: Cytokeratin and VEGF. Trials were made for concentration and cell viability, cell growth evaluation, and the characterization by flow cytometry using specific antibodies (CD105, NANOG, CD45 and Oct-3/4) and characterization by immunohistochemistry using the following antibody: CD90, CD105, CD117, vimentin, Stro-1, Oct-4, VEGF, beta tubulin, Cytokeratin and PCNA. The yolk sac stood in the ventral portion of the embryo near the umbilical cord, proving how a structure small, few vessels and with yellowed, this also presented as a trilaminar structure (endoderm, mesenchyme and mesothelium), where the endoderm had a simple cubic epithelium, the mesenchyme with a large amount of connective tissue and the mesothelium with flattened cells. The amnio shown to be deeply linked to the embryo, being the first membrane fetal considering the order embryo/uterus, and had oval-shaped transparent coloring, histologically this membrane is composed of two distinct layers, a simple squamous epithelium and mesenchyme containing an amorphous substance with a small amount of cells. The chorionic membrane showed little wrinkles and alantoic membrane structure as a crescent-shaped, having an intense vascularization, and the evolution of the pregnancy is almost impossible the perception of the two, forming the membrane chorioallantoid. The corium is constituted by a layer of round cells, arranged in linear format, as the allantois is characterized by its mesenchyme amorphous with a small amount of cells. Relative to immunohistochemical all membranes expressing VEGF and cytokeratin markers. The yolk sac cells showed adherence to plastic and a spindle-like morphology, similar to fibroblasts, they reached confluence of 70% in about 20 days, these cells were maintained until passage 4, where later cell death occurred. These cells had similar imunofenoipagem the mesenchymal stem cells and hematopoietic cells expressing markers such as CD105, CD90, CD117, vimentin, Stro-1, Oct-4, VEGF, Beta Tubulin, Cytokeratin, Nanog and PCNA. From the study it can be concluded that: there are specific cells in each extraembrionária membrane, and that the cells derived from the yolk sac have characteristics similar to mesenchymal stem cells and embryonic, and being considered an important tool for future experimental studies of cell therapy in medicine veterinary regenerative.

Abstract Bone remodelling occurs in humans throughout life, therefore bone is continuously renewed to better respond to changes in weightbearing circumstances. Bone remodelling is extremely vulnerable during fracture healing and integration of prostheses into the surrounding bone. Bone remodelling is a complex system in which many growth factors, cytokines and enzymes, which are essential for the differentiation of osteoblasts and osteoclasts, are involved. Some widely used drugs can affect this sensitive system of remodellation in unexpected manner. Painkillers such as cyclooxygenase (COX) inhibitors have been demonstrated in animal studies to interfere with fracture healing and a few retrospective clinical studies confirm these observations. Bisphosphonates (BP), main target of which is the bone resorbing osteoclast, have been suggested to be the drug of choice to improve periprosthetic bone density and thus prevent aseptic loosening of implants. The exact mechanism of action of clodronate (CLO), a non-amino-BP, which was selected for the study, has not been clarified thus far. In order to gain a deeper understanding of the role of the COX enzyme in the differentiation of osteoblasts we studied human mesenchymal stem cell (hMSC) cultures in the presence of different COX-inhibitors; indomethacine, parecoxib and NS398, a specific COX-2 inhibitor. We used the liposome encapsulated CLO metabolite (AppCCl2p) to study in detail the mechanism of BP induced apoptosis in osteoclast. The effects of different BPs CLO, pamidronate (PAM) and zoledronic acid (ZOL), on the differentiation of osteoblasts and osteoclasts were tested in vitro. The optimal concentration for in situ CLO rinsing in clinical study was found. Finally, the effects of in situ and per oral CLO on the periimplant bone density and integration of prostheses were studied in vivo. All tested COX-inhibitors significantly inhibited osteoblast differentiation from hMSCs and stimulated the differentiation of adipocytes. It was also demonstrated that AppCCl2p inhibits mitochondrial function by a mechanism that involves competitive inhibition of ADP/ATP translocase. In the comparison of BPs, ZOL seemed to posses the properties of both non-amino- and amino-BPs and it thus belongs to a new class of BPs. Peroral and in situ CLO seemed to have different mechanisms of action. Peroral CLO delayed the integration of prosthesis to the bone and increased peri-implant osteolysis while is situ CLO accelerated integration. In conclusion, we can alter normal bone remodellation during fracture healing and prosthesis integration. On the other hand, we can also improve the circumstances for the integration of implant to the surrounding bone by in situ BP rinsing, thus creating a better environment for bone ingrowth. / Tiivistelmä Läpi elämän luustossa tapahtuu uudelleenmuotoutumista, remodelaatiota, jonka seurauksena luu pystyy paremmin vastaamaan muuttuneisiin kuormitusolosuhteisiin. Remodelaatioprosessi on hyvin haavoittuvainen murtuman luutumisen aikana sekä proteesin kiinnittyessä ympäröivään luuhun. Luun remodelaatioon osallistuvat kasvutekijät, sytokiinit ja entsyymit, jotka puolestaan ovat välttämättömiä osteoblastien ja osteoklastien erilaistumiselle. Monet lääkeaineet voivat yllättävällä tavalla vahingoittaa tätä herkkää remodelaatiosysteemiä. Kipulääkkeet, kuten syklo-oksygenaasi (COX) estäjät, voivat häiritä murtuman luutumista aikaisempien eläintöiden ja muutamien retrospektiivisten potilastutkimusten mukaan. Lisäksi bisfosfonaatit, joiden päävaikutuskohde on luuta hajoittava osteoklasti, voisivat olla lupaavia lääkkeitä myös parantamaan proteesia ympäröivän luun laatua ja siten estämään aseptista implantin irtoamista. Tutkimuksen yhtenä tarkoituksena oli selvittää klodronaatin, ensimmäisen polven typpi-ryhmää sisältämättömän bisfosfonaatin tarkka vaikutusmekanismi. Viljelemällä ihmisen luuytimen kantasoluja indometasiinia, parekoksibia tai spesifistä COX-2 estäjää NS 398:a, sisältävässä kasvatusliuoksessa selvitettiin COX-entsyymin merkitys osteoblastien erilaistumiselle. Liposomien sisälle pakattua klodronaatin metaboliittia (AppCCl2p) käytettiin tutkittaessa millä vaikutusmekanismilla klodronaatti aiheuttaa osteoklastien apoptoosin. Bisfosfonaattien; klodronaatin, pamidronaatin ja tsoledronaatin vaikutusta osteoklastien ja osteoblastien erilaistumiseen tutkittiin soluviljelmämallissa ja määritettiin kliinisessä potilastyössä paikallisesti käytettävän klodronaattiliuoksen pitoisuus. Lopuksi potilastyössä selvitettiin paikallisen klodronaattihuuhtelun ja suun kautta annostellun klodronaatin vaikutus proteesia ympäröivän luun tiheyteen ja proteesin kiinnittymiseen ympäristöönsä. Tutkimukseen valitut COX-estäjät vähensivät ihmisen kantasolujen erilaistumista osteoblasteiksi ja lisäsivät erilaistumista rasvasoluiksi. Lisäksi todettiin, että AppCCl2p estää mitokondrioissa tapahtuvaa hengitystä estämällä ADP/ATP-vaihtajan toiminnan, saaden aikaan solukuoleman. Vertailtaessa bisfosfonaatteja, tsoledronaatilla vaikutti olevan sekä ensimmäisen, että kolmannen polven (sisältää typpi-ryhmän) bispfosfonaattien vaikutuksia, joten tsoledronaatti kuuluu aivan uuteen bisfosfonaattiryhmään. Potilastutkimuksessa suun kautta ja paikallisesti reisiluun ytimeen annostellulla klodronaatilla oli täysin erilainen vaikutus. Suun kautta syötynä klodronaatti hidasti proteesin kiinnittymistä ja aiheutti osteolyysiä. Sen sijaan paikallinen klodronaatti nopeutti merkittävästi proteesin kiinnittymistä ympäröivään luuhun. Näiden tutkimustulosten perusteella voidaan olettaa, että COX-estäjät, samoin kuin peroraalinen bisfosfonaatti, voivat tahattomasti häiritä luun remodelaatiota.