Células-tronco mesenquimais derivadas de medula óssea (CTMs-MO) e de tecido adiposo (CTMs-TA) são uma ferramenta atrativa para a reparação do tecido ósseo baseada na terapia celular. No presente estudo, foi investigado o potencial osteogênico e adipogênico de CTMs-MO e CTMs-TA, assim como o efeito da intercomunicação entre osteoblastos e adipócitos na expressão do fenótipo celular. CTMs-MO e CTMs-TA de ratos foram cultivadas em meios de crescimento, osteogênico e adipogênico para avaliar a diferenciação osteoblástica e adipocítica. Adicionalmente, osteoblastos e adipócitos foram cocultivados de forma indireta para investigar o efeito dos adipócitos sobre os osteoblastos e vice versa. CTMs-MO e CTMs-TA apresentaram potencial tanto osteogênico quanto adipogênico em condições não indutoras de diferenciação. No entanto, quando expostas ao meio osteogênico, as CTMs-MO exibiram maior expressão gênica de RUNX2, fosfatase alcalina e osteocalcina, expressão proteíca de RUNX2 e maior formação de matriz extracelular mineralizada comparadas às CTMs-TA. Por outro lado, em condições adipogênicas, as CTMs-TA apresentaram maior expressão gênica de PPARγ, proteína adipocítica 2 e resistina, expressão proteíca de PPARγ e maior formação de acúmulo lipídico comparadas às CTMs-MO. A presença de adipócitos em coculturas indiretas inibiu a expressão do fenótipo osteoblástico, enquanto os osteoblastos não apresentaram um efeito marcante sobre a expressão do fenótipo adipocítico. Em conclusão, o presente estudo mostrou que as CTMs-MO são mais osteogênicas enquanto as CTMs-TA são mais adipogênicas. Adicionalmente, foi observado que a intercomunicação entre osteoblastos e adipócitos pode afetar negativamente o reparo ósseo. Assim, postulamos que o maior potencial osteogênico das CTMs-MO as tornam a escolha mais adequada para a indução do reparo ósseo baseado na terapia celular. / Mesenchymal stem cells from bone marrow (BM-MSCs) and adipose tissue (AT-MSCs) are attractive tools for cell-based therapies to repair bone tissue. In the present study, we investigated the osteogenic and adipogenic potential of BM-MSCs and AT-MSCs as well as the effect of crosstalk between osteoblasts and adipocytes on cell phenotype expression. Rat BM-MSCs and AT-MSCs were cultured either in growth, osteogenic or adipogenic medium to evaluate osteoblast and adipocyte differentiation. Also, osteoblasts and adipocytes were indirectly cocultured to investigate the effect of adipocytes on osteoblast differentiation and vice versa. BM-MSCs and AT-MSCs exhibit osteogenic and adipogenic potential under non-differentiation-inducing conditions. However, when exposed to osteogenic medium, BM-MSCs exhibited higher gene expression of RUNX2, alkaline phosphatase and osteocalcin, RUNX2 protein expression and more extracellular matrix mineralization compared with AT-MSCs. Conversely, under adipogenic conditions, AT-MSCs displayed higher gene expression of PPARγ, fatty acid binding protein 4 and resistin, PPARγ protein expression and more lipid accumulation compared with BM-MSCs. The presence of adipocytes as indirect coculture repressed the expression of osteoblast phenotype while osteoblasts did not exert remarkable effect on adipocyte phenotype expression. In conclusion, the present study showed that BM-MSCs are more osteogenic while AT-MSCs are more adipogenic. Also, we observed that the crosstalk between osteoblasts and adipocytes may negatively impact bone repair. Thus, we postulate that the higher osteogenic potential of BM-MSCs makes them the first choice for inducing bone repair in cell-based therapies.

Os efeitos de preparações de plasma rico em plaquetas (PRP) sobre a atividade osteogênica in vitro e in vivo em contato com biomateriais são divergentes na literatura. O objetivo do presente estudo foi avaliar a expressão e/ou atividade de marcadores iniciais da diferenciação osteoblástica em culturas de células osteogênicas crescidas sobre titânio (Ti) e expostas a coquetel de fatores de crescimento e proteínas PRP-símile (coquetel de FCs). Células osteoblásticas primárias derivadas de calvárias de ratos recém-nascidos foram cultivadas em meio osteogênico e expostas, nos 7 primeiros dias, a coquetel de FCs nas diluições 1:1 (FCs), 1:10 (FCs/10), 1:100 (FCs/100) e 1:1000 (FCs/1000). Foram avaliados, nos tempos de 7, 10 e 14 dias: 1) os aspectos morfológicos e a imunomarcação de sialoproteína óssea (BSP) e osteopontina (OPN), por epifluorescência; 2) a proliferação celular, por ensaio de MTT; 3) a expressão de RNAm para o fator de transcrição Runx2, BSP e fosfatase alcalina (ALP), por PCR em tempo real; 4) a atividade de ALP, clivada da fração de membrana; 5) quantificação da mineralização, por extração do vermelho de Alizarina. Os resultados mostraram inibição da formação dos nódulos de matriz mineralizada em culturas FCs e atraso em seu desenvolvimento em FCs/10 e FCs/100, em comparação a FCs/1000 e controle. A expressão de Runx2, BSP e ALP era menor em todas as culturas expostas ao coquetel de FCs em 7 dias, sendo que para Runx2 e BSP notava-se o efeito concentração-dependente em 10 dias. Menores valores de atividade de ALP foram observados nas culturas FCs e FCs/10, com efeito concentração-dependente e correlação positiva com a mineralização em 7 dias, mas não em 10 e 14. Os resultados permitem concluir que a exposição ao coquetel de FCs inibe e/ou atrasa a diferenciação osteogênica de culturas primárias sobre Ti. Adicionalmente, a atividade de ALP de membrana pode ser considerada também um marcador inicial de diferenciação osteoblástica, indicativo do potencial osteogênico no modelo in vitro utilizado. / The effects of platelet-rich plasma (PRP) preparations on the in vitro and in vivo osteogenic activity in contact with biomaterials have been subject of debate and controversy in the literature. The aim of the present study was to evaluate the expression and/or activity of early markers of osteoblast differentiation in cultured osteogenic cells grown on titanium (Ti) and exposed to a PRP-like cocktail of growth factors and proteins (GFs cocktail). Primary osteoblastic cells derived from newborn rat calvarial bone were cultured in an osteogenic medium (control group) and exposed during the first 7 days of culture to the following dilutions of GFs cocktail: 1:1 (GFs), 1:10 (GFs/10), 1:100 (GFs/100) and 1:1000 (GFs/1000). At days 7, 10 and 14 of culture, the following parameters were assessed: 1) morphology and immunolabeling for bone sialoprotein (BSP) and osteopontin (OPN) by epifluorescence microscopy; 2) cell proliferation by MTT assay; 3) mRNA expression for the osteoblast markers Runx2, BSP and alkaline phosphatase (ALP) by real time PCR; 4) ALP activity following ALP cleavage from cell membrane; 5) mineralization by Alizarin red extraction. The results showed no mineralized nodules for the GFs group and a delayed nodule formation for GFs/10 and GFs/100 compared with GFs/1000 and control. Whereas Runx2, BSP and ALP mRNA levels were lower for all cultures exposed to the GFs cocktail at day 7, a concentration-dependent effect was noticed only for Runx2 and BSP at day 10. The GFs cocktail showed a concentration-dependent effect on ALP activity, with the lowest values for GFs and GFs/10 cultures and a positive correlation with mineralization at day 7 but not at day 10 or 14. In conclusion, inhibited and/or delayed osteogenic differentiation take place in primary cultures grown on Ti and exposed to the GFs cocktail. In addition, membrane ALP activity can also be considered an early marker of osteoblast differentiation, indicative of the in vitro osteogenic potential in the model used.

Os efeitos de preparações de plasma rico em plaquetas (PRP) sobre a atividade osteogênica in vitro e in vivo em contato com biomateriais são divergentes na literatura. O objetivo do presente estudo foi avaliar a expressão e/ou atividade de marcadores iniciais da diferenciação osteoblástica em culturas de células osteogênicas crescidas sobre titânio (Ti) e expostas a coquetel de fatores de crescimento e proteínas PRP-símile (coquetel de FCs). Células osteoblásticas primárias derivadas de calvárias de ratos recém-nascidos foram cultivadas em meio osteogênico e expostas, nos 7 primeiros dias, a coquetel de FCs nas diluições 1:1 (FCs), 1:10 (FCs/10), 1:100 (FCs/100) e 1:1000 (FCs/1000). Foram avaliados, nos tempos de 7, 10 e 14 dias: 1) os aspectos morfológicos e a imunomarcação de sialoproteína óssea (BSP) e osteopontina (OPN), por epifluorescência; 2) a proliferação celular, por ensaio de MTT; 3) a expressão de RNAm para o fator de transcrição Runx2, BSP e fosfatase alcalina (ALP), por PCR em tempo real; 4) a atividade de ALP, clivada da fração de membrana; 5) quantificação da mineralização, por extração do vermelho de Alizarina. Os resultados mostraram inibição da formação dos nódulos de matriz mineralizada em culturas FCs e atraso em seu desenvolvimento em FCs/10 e FCs/100, em comparação a FCs/1000 e controle. A expressão de Runx2, BSP e ALP era menor em todas as culturas expostas ao coquetel de FCs em 7 dias, sendo que para Runx2 e BSP notava-se o efeito concentração-dependente em 10 dias. Menores valores de atividade de ALP foram observados nas culturas FCs e FCs/10, com efeito concentração-dependente e correlação positiva com a mineralização em 7 dias, mas não em 10 e 14. Os resultados permitem concluir que a exposição ao coquetel de FCs inibe e/ou atrasa a diferenciação osteogênica de culturas primárias sobre Ti. Adicionalmente, a atividade de ALP de membrana pode ser considerada também um marcador inicial de diferenciação osteoblástica, indicativo do potencial osteogênico no modelo in vitro utilizado. / The effects of platelet-rich plasma (PRP) preparations on the in vitro and in vivo osteogenic activity in contact with biomaterials have been subject of debate and controversy in the literature. The aim of the present study was to evaluate the expression and/or activity of early markers of osteoblast differentiation in cultured osteogenic cells grown on titanium (Ti) and exposed to a PRP-like cocktail of growth factors and proteins (GFs cocktail). Primary osteoblastic cells derived from newborn rat calvarial bone were cultured in an osteogenic medium (control group) and exposed during the first 7 days of culture to the following dilutions of GFs cocktail: 1:1 (GFs), 1:10 (GFs/10), 1:100 (GFs/100) and 1:1000 (GFs/1000). At days 7, 10 and 14 of culture, the following parameters were assessed: 1) morphology and immunolabeling for bone sialoprotein (BSP) and osteopontin (OPN) by epifluorescence microscopy; 2) cell proliferation by MTT assay; 3) mRNA expression for the osteoblast markers Runx2, BSP and alkaline phosphatase (ALP) by real time PCR; 4) ALP activity following ALP cleavage from cell membrane; 5) mineralization by Alizarin red extraction. The results showed no mineralized nodules for the GFs group and a delayed nodule formation for GFs/10 and GFs/100 compared with GFs/1000 and control. Whereas Runx2, BSP and ALP mRNA levels were lower for all cultures exposed to the GFs cocktail at day 7, a concentration-dependent effect was noticed only for Runx2 and BSP at day 10. The GFs cocktail showed a concentration-dependent effect on ALP activity, with the lowest values for GFs and GFs/10 cultures and a positive correlation with mineralization at day 7 but not at day 10 or 14. In conclusion, inhibited and/or delayed osteogenic differentiation take place in primary cultures grown on Ti and exposed to the GFs cocktail. In addition, membrane ALP activity can also be considered an early marker of osteoblast differentiation, indicative of the in vitro osteogenic potential in the model used.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-08-04Bitstream added on 2014-06-13T20:02:12Z : No. of bitstreams: 1 paulo_ao_dr_arafo.pdf: 1640675 bytes, checksum: 92907baf8888322bc6931c68024509f2 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O objetivo deste estudo foi avaliar a associação de células derivadas de periósteo autógeno (CDPA) e xenoenxerto de hidroxiapatita e colágeno I (HA/Col) no reparo de defeito crítico de crânio de ratos. CDPA de 10 ratos Wistar foram semeadas na densidade de 1,0x106 células sobre discos de HA/Col (8x2mm) em DMEM:HAMF12 com 10% soro fetal bovino e dexametazona, ácido ascórbico e glicerofosfato por 6 dias. Ensaio funcional comparou efeito de coágulo sanguíneo (G1), osso autógeno (G2), HA/Col (G3) e HA/Col+CDPA (G4) preenchendo defeito de 8 mm de crânio de ratos (n=40) em 1 e 3 meses. A análise radiográfica não exibiu variação temporal, tendo G1 e G2 discreto novo osso marginal; radiopacidade dos materiais em G2, G3 e G4 impediu confirmar osteogênese central. A análise histológica dos grupos mostrou em G1 tecido conjuntivo denso e ilhas de ossificação (1-3m), em G2 coalescência do material e osteogênese (1-3m), em G3 ossificação intramembranosa (1m) e novo osso homogêneo ao redor e substituindo HA (3m) e em G4 abundante tecido conjuntivo frouxo permeando material (1m) e novo osso heterogêneo (3m); não houve necrose, inflamação crônica ou exuberância de células gigantes tipo corpo estranho. As análises histomorfométrica e estatística mostraram diferença signif icativa (p<0,05) para biomaterial (1m) de G2 (23,3%) com G3 (44,6%) e G4 (47,5%) e para ganho ósseo (3m) de G2 (10,9%) com G1 (4,6%) e G4 (5,1%), tendo G3 (8,5%) neoformação óssea próxima a G2. Conclui-se que CDPA não aumentam formação óssea se associadas a HA/Col. / The aim of this study was evaluate the association of autogenous periosteum derived cells (APDC) and xenograf t made up hydroxyapatite and collagen I (HA/Col) in repair of critical size defect in rat calvaria. APDC of 10 Wistar rats were seeded with density of 1,0x106 cells above discs of HA/Col (8x2mm) in DMEM:HAMF12 with 10% fetal bovine serum and dexamethasone, ascorbic acid and glicerophosphate until 6 days. Functional assay compared ef fect of blood clot (G1), autogenous bone (G2), HA/Col (G3) and HA/Col+CDPA (G4) f illing the 8mm-defect in rat skull (n=40) at 1 and 3 months. Radiographic analysis did´t have time variation, with G1 and G2 showing mild peripheral new bone; radiopacity of materials in G2, G3 and G4 didn’t enable to conf irm central osteogenesis. Histologic analysis of groups showed in G1 dense connective tissue and bone islets (1-3m), in G2 fusion of material and osteogenesis (1-3m), in G3 intramembranous ossification (1m) and homogeneous new bone around and substitute HA (3m) and in G4 abundant loose connective tissue permeating the material (1m) and heterogeneous new bone (3m); there is not necrosis, chronic inf lammation or exuberance of giant cell like foreign body reaction. Histomorphometric and statistic analysis showed signif icative dif ferences (p<0.05) for biomaterial (1m) f rom G2 (23,3%) to G3 (44,6%) and G4 (47,5%) and for bone gain (3m) f rom G2 (10,9%) to G1 (4,6%) and G4 (5,1%), with G3 (8,5%) showing new bone formation closer to G2. It’s possible to conclude that APDC don’t increase bone formation if associate to HA/Col.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-03-01Bitstream added on 2014-06-13T18:19:48Z : No. of bitstreams: 1 pereira_ccs_me_araca.pdf: 1524857 bytes, checksum: 29dbf40d228058d4769e3d3ef3821153 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O propósito desse trabalho foi avaliar o efeito da osteotomia para implantes sobre a viabilidade celular óssea imediata, comparando a utilização de fresas do sistema convencional com a piezocirurgia em tíbias de coelhos. Foram utilizados 6 coelhos machos, divididos em 2 etapas: (1) Fresas – 5 grupos (G1 a G5) correspondentes às osteotomias 10, 20, 30, 40 e 50 vezes, respectivamente. Cada leito ósseo recebeu a sequência de fresas: lança e helicoidais de 2,0 mm, 2,8 mm, 3,0 mm e 3,15 mm; (2) Piezocirurgia – 5 grupos (P1 a P5) correspondentes às osteotomias 10, 20, 30, 40 e 50 vezes, respectivamente, efetuadas pela sequência de pontas de 2,0 e 3,0 mm, mediante vibração ultrassônica piezoelétrica. As áreas osteotomizadas foram coletadas e processadas laboratorialmente. A análise imunoistoquímica demonstrou equilíbrio das expressões de OPG e RANKL, ou seja, formação e reabsorção óssea, tanto nas osteotomias com fresas, quanto na piezocirurgia, embora mais intensas nesta última. A expressão de OC apresentou-se bastante intensa nos grupos de piezocirurgia, mas com redução da imunomarcação a partir da 30ª osteotomia, enquanto manteve-se constante nos grupos fresados. A CAS3 evidenciou a viabilidade osteoblástica a partir da 20ª osteotomia com piezocirurgia e manteve-se constante até a 50ª. No grupo de fresas, notou-se aumento gradativo da expressão dessa proteína, conforme o aumento do número de osteotomias. De acordo com a metodologia aplicada, foi possível concluir que a piezocirurgia propicia maior viabilidade celular osteoblástica do que o sistema de fresas convencional / The purpose of this study was to evaluate the effect of the osteotomy implant on bone cell viability immediately, comparing the use of conventional drilling system with piezosurgery® in tibiae of rabbits. We used 6 male rabbits were divided into 2 stages: (1) Drilling - 5 groups (G1 to G5) corresponding to the 10 osteotomies, 20, 30, 40 and 50 times respectively. Each received a bone bed following drills: Spear drill and 2.0 mm, 2.8 mm, 3.0 mm and 3.15 mm helicoidal drills, (2) Piezosurgery® - 5 groups (P1 to P5) corresponding to the 10 osteotomies, 20, 30, 40 and 50 times, respectively, analyzed by the sequence of inserts 2 and 3 mm by piezoelectric ultrasonic vibration. The receptor-beds were collected and processed in a laboratory. The immunohistochemical analysis showed balance expressions of OPG and RANKL, ie bone formation and resorption in both the osteotomies with drills and piezosurgery®, although more intense in the latter. The expression of OC had become quite intense in piezosurgery® groups, but with reduced immunostaining from the 30th osteotomy, while remained unchanged in groups drilled. The CAS3 showed the viability of the osteoblast from the 20th osteotomy with piezosurgery® and remained constant until the 50th. In the group of drills noticed a gradual increase in the expression of this protein, as the increase in the number of osteotomies. According to the methodology, it was concluded that the piezosurgery® provides greater osteoblastic cell viability than the system of conventional drilling

Orientador: Willian Fernando Zambuzzi / Resumo: Modelos in vitro têm facilitado a análise da fisiologia celular sob condições experimentais diversas; trata-se de modelo alternativo ao uso de animais de experimentação, que vem sendo difundido e aceito amplamente em pesquisa científica. Além disso, estes modelos têm levado à avanços significativos na compreensão das interações mútuas e adaptativas entre células e substratos. Neste trabalho, nosso objetivo foi analisar eventos moleculares responsáveis pela adaptação de preosteoblastos em substrato orgânico composto por componentes da Matriz Extracelular (MEC), sob condição de diferenciação celular. Metodologicamente, pré-osteoblastos (MC3T3-E1 50x103 células/ml) foram semeados sobre uma fina camada de Matrigel® gelificada e mantidos por 10 dias (37oC, 5% de CO2 em ambiente úmido) sob condição de diferenciação (meio de cultivo contendo 50 µg de ácido ascórbico e 10 mM de ß- glicerofosfato), com renovação do meio de cultivo a cada 3 dias. Alterações morfológicas foram monitoradas em microscópio invertido e mecanismos moleculares acompanhados pela análise global da atividade de quinases, através de arranjo de peptídeos (Pepchip). Curiosamente, nossos resultados mostraram mudanças morfológicas significantes durante adaptação celular as quais foram acompanhadas pela atuação de vias de sinalização celular distintas, responsáveis pela sobrevivência (Eixo PI3K-Akt) e proliferação (Eixo Retinoblastoma-ciclinas) celulares, além de proteínas envolvidas com metabolismo energético e comun... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In vitro models have been proposed to analyze cellular physiology under various experimental conditions. It is an alternative model instead using experimental animals that have been widespread and widely accepted in scientific research. Moreover, it has led to significant advances in the understanding of mutual and adaptive interactions between cells and substrates. In this work, our aim was to analyze adaptive events of osteoblasts cultured on an organic substrate composed by components of the extracellular matrix (ECM) in the first 10 days of cultivation on differentiation condition. Methodologically, pre-osteoblasts (MC3T3-E1 pre-osteoblasts, 50x103 cells / ml) were seeded on a thin gelified Matrigel® layer and maintained for 10 days under standard cell culture conditions (37 ° C, 5% CO2 in a humid environment) under differentiation conditions (culture media containing 50 ug of ascorbic acid and 10 mM beta-glycerophosphate). The culture medium was changed every 3 days. Morphological changes were monitored using an inverted microscope and molecular mechanisms followed by comprehensive analysis of kinase activity by peptides arrangement (Pepchip). Interestingly, our results showed significant morphological changes during cell adaptation which were accompanied by distinct signaling pathways involving proteins responsible for survival (PI3K-Akt axis) and cell proliferation (Retinoblastoma-cyclins axis), in addition of proteins involved in energy metabolism and cellular communi... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Células-tronco mesenquimais derivadas de medula óssea (CTMs-MO) e de tecido adiposo (CTMs-TA) são uma ferramenta atrativa para a reparação do tecido ósseo baseada na terapia celular. No presente estudo, foi investigado o potencial osteogênico e adipogênico de CTMs-MO e CTMs-TA, assim como o efeito da intercomunicação entre osteoblastos e adipócitos na expressão do fenótipo celular. CTMs-MO e CTMs-TA de ratos foram cultivadas em meios de crescimento, osteogênico e adipogênico para avaliar a diferenciação osteoblástica e adipocítica. Adicionalmente, osteoblastos e adipócitos foram cocultivados de forma indireta para investigar o efeito dos adipócitos sobre os osteoblastos e vice versa. CTMs-MO e CTMs-TA apresentaram potencial tanto osteogênico quanto adipogênico em condições não indutoras de diferenciação. No entanto, quando expostas ao meio osteogênico, as CTMs-MO exibiram maior expressão gênica de RUNX2, fosfatase alcalina e osteocalcina, expressão proteíca de RUNX2 e maior formação de matriz extracelular mineralizada comparadas às CTMs-TA. Por outro lado, em condições adipogênicas, as CTMs-TA apresentaram maior expressão gênica de PPAR&gamma;, proteína adipocítica 2 e resistina, expressão proteíca de PPAR&gamma; e maior formação de acúmulo lipídico comparadas às CTMs-MO. A presença de adipócitos em coculturas indiretas inibiu a expressão do fenótipo osteoblástico, enquanto os osteoblastos não apresentaram um efeito marcante sobre a expressão do fenótipo adipocítico. Em conclusão, o presente estudo mostrou que as CTMs-MO são mais osteogênicas enquanto as CTMs-TA são mais adipogênicas. Adicionalmente, foi observado que a intercomunicação entre osteoblastos e adipócitos pode afetar negativamente o reparo ósseo. Assim, postulamos que o maior potencial osteogênico das CTMs-MO as tornam a escolha mais adequada para a indução do reparo ósseo baseado na terapia celular. / Mesenchymal stem cells from bone marrow (BM-MSCs) and adipose tissue (AT-MSCs) are attractive tools for cell-based therapies to repair bone tissue. In the present study, we investigated the osteogenic and adipogenic potential of BM-MSCs and AT-MSCs as well as the effect of crosstalk between osteoblasts and adipocytes on cell phenotype expression. Rat BM-MSCs and AT-MSCs were cultured either in growth, osteogenic or adipogenic medium to evaluate osteoblast and adipocyte differentiation. Also, osteoblasts and adipocytes were indirectly cocultured to investigate the effect of adipocytes on osteoblast differentiation and vice versa. BM-MSCs and AT-MSCs exhibit osteogenic and adipogenic potential under non-differentiation-inducing conditions. However, when exposed to osteogenic medium, BM-MSCs exhibited higher gene expression of RUNX2, alkaline phosphatase and osteocalcin, RUNX2 protein expression and more extracellular matrix mineralization compared with AT-MSCs. Conversely, under adipogenic conditions, AT-MSCs displayed higher gene expression of PPAR&gamma;, fatty acid binding protein 4 and resistin, PPAR&gamma; protein expression and more lipid accumulation compared with BM-MSCs. The presence of adipocytes as indirect coculture repressed the expression of osteoblast phenotype while osteoblasts did not exert remarkable effect on adipocyte phenotype expression. In conclusion, the present study showed that BM-MSCs are more osteogenic while AT-MSCs are more adipogenic. Also, we observed that the crosstalk between osteoblasts and adipocytes may negatively impact bone repair. Thus, we postulate that the higher osteogenic potential of BM-MSCs makes them the first choice for inducing bone repair in cell-based therapies.

Os eventos celulares e extracelulares que ocorrem durante o processo de osseointegração do titânio (Ti) são bastante influenciados por suas propriedades de superfície, como morfologia, topografia e composição química. A modificação bioquímica da superfície do Ti consiste em imobilizar proteínas ou peptídeos nessa superfície com a finalidade de induzir respostas celulares e teciduais específicas na interface osso-implante que acelerem ou aumentem a osseointegração. O objetivo deste estudo foi avaliar o desenvolvimento do fenótipo osteoblástico em culturas de células crescidas sobre Ti revestido com colágeno tipo I. Para tanto, células osteoblásticas derivadas de fragmentos ósseos do processo alveolar de humanos foram cultivadas sobre discos de Ti usinados revestidos (Ti-col) ou não (Ti-usinado) com colágeno tipo I e foram avaliados os seguintes parâmetros: adesão, morfologia e proliferação celulares, síntese de proteína total, atividade de fosfatase alcalina (ALP), formação de matriz mineralizada, e expressão de genes marcadores do fenótipo osteoblástico por reação em cadeia da polimerase em tempo real (PCR em tempo real). O Ti-col alterou o crescimento e a expressão gênica das culturas e não teve efeito na adesão e morfologia celulares, síntese de proteína total, atividade de ALP e formação de matriz mineralizada comparado ao Ti-usinado. Esses resultados indicam que a superfície Ti-col pode favorecer um maior crescimento da cultura durante a fase proliferativa e um aumento e/ou aceleração da diferenciação, como indicado por alterações na expressão gênica de marcadores do fenótipo osteoblástico. Portanto, essa modificação de superfície pode ter um impacto nos processos de reparo e remodelação do tecido ósseo adjacente a implantes, favorecendo a ocorrência de maior formação óssea. / Cellular and extracellular events that occur during titanium (Ti) osseointegration process are highly influenced by its surface properties, such as morphology, topography and chemical composition. The objective of biochemical modification of Ti is to immobilize proteins or peptides on its surface in order to induce specific cellular and tissue responses at the boneimplant interface in order to accelerate or enhance osseointegration. The aim of this study was to evaluate the osteoblastic phenotype development in cells grown on collagen type I-coated Ti surface. Osteoblastic cells from human alveolar bone fragments were cultured on turned Ti either coated with collagen type I (col-Ti) or not (turned-Ti) and the following parameters were assessed: cell adhesion, morphology, and proliferation, total protein content, alkaline phosphatase (ALP) activity, bone-like formation and gene expression of osteoblastic markers by real-time polymerase chain reaction (real-time PCR). Col-Ti altered culture growth and gene expression of osteoblastic markers without affecting cell adhesion, morphology, protein synthesis, ALP activity, and matrix mineralization. These results demonstrated that col-Ti favours cell growth during the proliferative phase and osteoblastic differentiation, as demonstrated by changes in mRNA expression profile during the matrix mineralization phase, suggesting that this Ti surface modification may affect the processes of bone healing and remodelling.

Apesar da ampla aplicação clínica de plasma rico em plaquetas (PRP), a sua eficácia no reparo de defeitos ósseos e na osseointegração de implantes metálicos continua sendo questionada. Em vista disso, objetivo do presente estudo foi avaliar os efeitos de um coquetel contendo os principais fatores de crescimento (GFs) e proteínas de PRP no desenvolvimento do fenótipo osteogênico in vitro sobre titânio (Ti). O coquetel referido continha PDGF-BB, TGF-&beta;1, TGF- &beta;2, albumina, fibronectina e trombospondina. Células da linhagem osteoblástica foram obtidas por digestão enzimática de osso alveolar humano e cultivadas sob condições osteogênicas convencionais até a subconfluência, sendo, em seguida, subcultivadas sobre superfície de Ti. As subculturas foram expostas durante os 7 primeiros dias a meio osteogênico, suplementado com GFs e proteínas, e apenas ao meio osteogênico nos 7 dias subseqüentes. Os grupos controles foram expostos apenas ao meio osteogênico. Nos experimentos dose-resposta foram utilizadas culturas primárias de calvária de ratos, as quais foram expostas ao coquetel de GFs e proteínas e às suas diluições de 1:10 e 1:100. Culturas derivadas de osso alveolar humano expostas ao coquetel de GFs e proteínas apresentaram: aumento significativo do número de células a partir do dia 4 e da proliferação celular em 1 e 4 dias; redução significativa nos níveis de atividade de fosfatase alcalina (ALP) em 4, 7 e 10 dias e ausência de marcação com vermelho de Alizarina em 14 dias. Apesar de as diluições 1:10 e 1:100 restaurarem a atividade proliferativa das culturas aos níveis controles, formações de matriz calcificada foram observadas apenas na diluição 1:100. Os resultados do presente trabalho mostram que o coquetel de GFs e proteínas inibe o desenvolvimento do fenótipo osteogênico de culturas de células osteoblásticas humanas e de ratos crescidas sobre Ti. / Background: Despite wide clinical application, the efficacy of platelet-rich plasma (PRP) for repairing bone defects and enhancing osseointegration of metal implants is still subject of debate. The objective of the present study was to evaluate the effects of a well-defined mixture of growth factors (GFs) and proteins (GFs+proteins) on the development of the osteogenic phenotype on titanium (Ti) in vitro. The composition of the mixture was based on the major components found in PRP preparations. Methods: The PRP-like mixture contained PDGF-BB, TGF-&beta;1, TGF-&beta;2, albumin, fibronectin, and thrombospondin. Osteoblastic cells were obtained by enzymatic digestion of human alveolar bone and cultured under standard osteogenic condition until subconfluence. They were then subcultured on Ti discs up to 14 days. Treated cultures were exposed during the first 7 days to osteogenic medium supplemented with GFs+proteins and to osteogenic medium alone thereafter. Control cultures were exposed to only osteogenic medium throughout the culture interval. Dose-response experiments were carried out using rat primary calvarial cells exposed to GFs+proteins and 1:10 or 1:100 dilutions of the mixture. Results: Treated human-derived cell cultures exhibited a significantly higher number of cells from day 4 on and of cycling cells at days 1 and 4, significantly reduced levels for alkaline phosphatase (ALP) activity, and no Alizarin red stained areas at day 14. Although the 1:10 and 1:100 dilutions restored the proliferative activity of rat calvaria-derived osteogenic cells to control levels, mineralized bone-like nodule formation was only observed with the 1:100 dilution. Conclusions: The present results demonstrated that a PRP-like protein mixture inhibits development of the osteogenic phenotype in both human and rat osteoblastic cell cultures grown on Ti.

A menopausa é provocada pela falência da produção de hormônios ovarianos e tem como consequências alterações desfavoráveis no metabolismo e perda de massa óssea. O declínio da produção de estrógeno é considerado um grande fator de risco para o desenvolvimento da osteoporose em mulheres e como tratamento faz-se o uso da Terapia de Reposição Hormonal. No entanto, esta terapia tem trazido riscos á saúde de alguns grupos de mulheres. Como alternativa ao tratamento tradicional, tem-se os fitoestrógenos, e com eles as isoflavonas, encontradas principalmente na soja, Trifolium pratense e Cimicifuga racemosa. Este estudo teve como objetivo comparar a capacidade de estimular a osteogênese in vitro, a partir de cultura de osteoblastos derivados de células tronco mesenquimais, em duas preparações de fitoestrógenos: O extrato de soja biotransformado pelo fungo Aspergillus awamori (ESBF), e o Menoflavon® 40mg (Melbrosin International) composto pela isoflavona Trifolium pratense. Para este objetivo foram realizadas: a) Avaliação do crescimento e proliferação celular b) Viabilidade e crescimento das culturas de osteoblastos. c) Dosagem de proteína total das culturas de osteoblastos. d) Determinação da atividade específica da enzima fosfatase alcalina. e) Formação da matriz mineralizada. O Menoflavon® foi testado nas concentrações de 28,75 nM de daidzeína (D) + 7,5 nM de genisteína (G) (0,5 ?g/mL de Menoflavon®); 57,5 nM de D + 15 nM de G (1 ?g/mL de Menoflavon®); e 230 nM de D + 60 nM de G (4 ?g/mL de Menoflavon®); controle padrão de 57,5 nM de D + 15 nM de G comercial e controle de dimetilsulfóxido (DMSO). O ESBF foi testado nas concentrações de 1,181 nM de D + 0,922 nM de G (0,5 ?g/mL de ESBF); 2,361 nM de D + 1,845 nM de G (1 ?g/mL de ESBF); 9,445 nM de D + 7,379 nM de G (4 ?g/mL de ESBF); controle padrão de 2,361 nM de D + 1,845 nM de G comercial e controle de DMSO. Com a metodologia do MTT (3[4,5-dimetiltiazol-2-il]-2,5-brometo difenil tetrazolium) e da Resazurina comprovamos que não houve morte celular nas concentrações testadas com as duas formulações. A dosagem de proteínas totais manteve-se constante com as duas formulações e a formação de matriz mineralizada também manteve-se constante em relação ao controle para ambos. A atividade específica da fosfatase alcalina teve um decréscimo significativo ao 14º dia com todas as concentrações testadas e ao 21º dia com algumas concentrações de Menoflavon e com o ESBF decresceu em alguns dias, no entanto manteve-se estável no restante do teste. O ESBF mostrou ser melhor que o Menoflavon®, já que obtivemos resultados semelhantes e sua concentração é 24 vezes menor. No entanto, o estudo realizado mostrou que tanto o ESBF quanto o Menoflavon® não são capazes de estimular a osteogênese in vitro, a partir de cultura de osteoblastos derivados de células tronco mesenquimais. / Menopause is caused by failure in the production of ovarian hormones and its consequences are unfavorable changes in metabolism and bone loss. The decline in estrogen production is considered a major risk factor for the development of osteoporosis in women, and the Hormone Replacement Therapy is used as treatment. However, this therapy has brought some risks to the health of some groups of women. As an alternative to the traditional treatment, phytoestrogens as isoflavones, found mainly in soy, Trifolium pratense, Cimicifuga racemosa and rye can be used. This study aimed to compare the ability of two preparations of phytoestrogens to stimulate osteogenesis in vitro (from cultures of osteoblasts derived from mesenchymal stem cells): soy extract biotransformed by the fungus Aspergillus awamori (ESBF), and Menoflavon® 40mg (Melbrosin International) composed by the isoflavone Trifolium pratense. With this objective, were used: a) Evaluation of cell growth and proliferation; b) Viability of the cultures of osteoblasts; c) Determination of total protein from the cultures of osteoblasts; d) Determination of the specific activity of the enzyme alkaline phosphatase; e) Formation of mineralized matrix. Menoflavon® was tested at the concentrations of 28.75 nM of daidzein (D) + 7.5 nM of genistein (G) (Menoflavon® 0.5 ?g/mL); 57.5 nM D + 15 nM G (Menoflavon® 1 ?g/mL); and 230 nM D + 60 nM G (Menoflavon® 4 ?g/mL); standard control of commercial 57.5 nM D + 15 nM G and DMSO control. ESBF was tested at the concentrations of 1.181 nM D + 0.922 nM G (ESBF 0.5 ?g/mL); 2.361 nM D + 1.845 nM G (ESBF 1 ?g/mL); 9.445 nM D + 7.379 nM G (ESBF 4 ?g/mL); standard control of commercial 2.361 nM D + 1.845 nM G and dimetilsulfoxide (DMSO) control. With the MTT and Resazurin methods we verified that there was no cell death for all concentrations tested with the two formulations. The amount of total protein remained constant with the two formulations, and the formation of mineralized matrix also were the same as the control. The specific activity of alkaline phosphatase decreased significantly on day 14 for all concentrations tested, and at day 21 for some concentrations of Menoflavon®, with the ESBF decreased some days, however remained constant in the other tests. Therefore, ESBF proved better than Menoflavon®, since we obtained similar results for both, but the concentration of ESBF is 24 times smaller than the concentration of Menoflavon®. However, both the ESBF and the Menoflavon® were not capable of stimulating osteogenesis in vitro from cultures of osteoblasts derived from mesenchymal stem cells.