Submitted by Daphne de Camargo Reis Mello (daphnereis@yahoo.com.br) on 2017-05-05T15:18:49Z No. of bitstreams: 1 Dissertação final-Daphne.pdf: 3674059 bytes, checksum: c039e59d5e740aaf2d8d2e26a017f7d0 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-05-05T16:03:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 mello_dcr_me_sjc.pdf: 3674059 bytes, checksum: c039e59d5e740aaf2d8d2e26a017f7d0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-05T16:03:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 mello_dcr_me_sjc.pdf: 3674059 bytes, checksum: c039e59d5e740aaf2d8d2e26a017f7d0 (MD5) Previous issue date: 2017-03-20 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O objetivo neste estudo foi avaliar in vitro a influência da liga Ti-35Nb-7Zr e de seus elementos básicos, submetidos ou não ao processo de oxidação, na atividade de osteoblastos e na formação de biofilmes monotípicos. As amostras foram confeccionadas com diferentes materiais: a) titânio puro (Ti - controle); b) liga Ti-35Nb-7Zr (L); c) Nb (nióbio); d) Zr (zircônio); e) Ti oxidado (TiO); f) liga Ti-35Nb-7Zr oxidada (LO); g) Nb oxidado (NbO); h) Zr oxidado(ZrO). Previamente ao estudo in vitro, todas as amostras foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de dispersão de energia (EDS) para observar a topografia de superfície e a presença dos elementos básicos. Células mesenquimais obtidas de fêmures de rato, após diferenciação em osteoblastos foram cultivadas sobre as amostras. Após períodos pré-determinados, foram realizados os testes de citotoxicidade, atividade de fosfatase alcalina, produção de proteína total, formação e quantificação dos nódulos de mineralização adesão e proliferação celular. Para análise da formação dos biofilmes monotípicos, suspensões padronizadas (106 céls/mL) com micro-organismos de S. aureus, S. mutans, P. aeruginosa e C. albicans foram cultivados por 24 h sobre as amostras e submetidos ao teste de MTT. Todas as amostras permitiram o espraiamento celular. O Nb e Zr exibiram uma adesão celular mais madura com prolongamentos celulares evidenciados. O Ti e a L apresentaram maior viabilidade celular sendo estatísticamente diferente dos demais (p<0,05). O ZrO apresentou menor viabilidade exibindo diferença estatística com o Ti e a Liga. O NbO expressou maior quantidade de proteína total com diferença estatística da L, Zr e LO (p<0,05) enquanto o Zr exibiu o menor resultado com diferença estatística do Ti, Nb, TiO, NbO e ZrO. Na quantificação da atividade de fosfatase alcalina o Zr apresentou o melhor resultado e foi estatísticamente diferente de todos os demais (p<0,05). O Ti demostrou menor atividade de fosfatase alcalina diferindo estatísticamente do Nb, Zr e ZrO. O Ti demonstrou o maior resultado na quantificação dos nódulos de mineralização com diferença estatística do NbO e ZrO. O ZrO exibiu menor resultado sendo semelhante estatísticamente ao Zr e ao NbO. Em todos os grupos foram observadas a proliferação celular onde a LO apresentou o maior número de células proliferadas e o ZrO a menor proliferação sendo que não houve diferença estatística. O elemento Nb, independente da oxidação obteve a menor formação de biofilme para S. aureus e P. aeruginosa com diferença estatística (p<0,05) do Zr, TiO, LO e NbO para S. aureus e Ti para P. aeruginosa. O elemento Ti, oxidado ou não, obteve menor formação de biofilme para C. albicans e S. mutans com diferença estatística de todos para ambos os microrganismos (p<0,05). O Zr apresentou maior formação de biofilme para S. aureus com diferença estatística do Ti, Liga, Nb, LO e ZrO. O ZrO demonstrou maior formação de biofilme para S. mutans com diferença estatística dos demais (<0,05). Para C. albicans a L demostrou maior aderência de biofilme diferindo estatísticamente dos demais. Concluímos que a liga Ti-35Nb-7Zr apresentou influência positiva na atividade osteoblástica nos testes in vitro bem como na avaliação microbiológica quanto a formação de biofilmes monotípicos podendo ser idicada para o uso biomédico. Sugere-se que a diminuição de quantidade de biofilme observada seja devido a ação do elemento básico Nióbio enquanto que o Zircônio pode ter auxiliado na diferenciação celular. Devido a variedade de resultados encontrados nas amostras oxidadas, mais estudos que abordem a influência desta superfície no comportamento celular de osteoblastos e microbiológicos são necessários. / The objective of this study was to evaluate in vitro the influence of the Ti-35Nb-7Zr alloy and its basic elements, whether or not subjected to the oxidation process, on the osteoblast activity and on the formation of monotypic biofilms. The samples were made with different materials: a) pure titanium (Ti - control); B) Ti-35Nb-7Zr (A) alloy; C) Nb (niobium); D) Zr (zirconium); E) Oxidized Ti (TiO); F) oxidized Ti-35Nb-7Zr (AO); G) Nb oxidized (NbO); H) Oxidized Zr (ZrO). Prior to the in vitro study, all samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) to observe the surface topography and the presence of the basic elements. Mesenchymal cells obtained from mouse femurs after differentiation into osteoblasts were cultured in the samples. After pre-determined periods, cytotoxicity tests, alkaline phosphatase activity, total protein production, formation and quantification of the mineralization nodules, adhesion and cell proliferation were performed. To analyze the formation of monotypic biofilms, standardized suspensions (106 cells / ml) with S. aureus, S. mutans, P. aeruginosa and C. albicans microorganisms were cultured for 24 h on the samples and submitted to the MTT test. All samples allowed for cell spreading. Nb and Zr exhibited more mature cell adhesion with evidenced cell extensions. The Ti and A presented greater cell viability being statistically different from the others (p <0.05). ZrO presented lower viability exhibiting statistical difference with Ti and A. The NbO expressed the highest amount of total protein with a statistical difference of L, Zr, and AO (p <0.05) while Zr showed the lowest result with a statistical difference of Ti, Nb, TiO, NbO, and ZrO. In the quantification of the alkaline phosphatase activity, the Zr presented the best result and was statistically different from all the others (p <0.05). Ti showed lower alkaline phosphatase activity differing statistically from Nb, Zr, and ZrO. Ti showed the highest result in the quantification of mineralization nodules with a statistical difference of NbO and ZrO. ZrO showed lower result being statistically similar to Zr and NbO. In all groups, cell proliferation was observed where AO had the highest number of proliferated cells and ZrO had the lowest proliferation, and there was no statistical difference. The Nb element, independent of oxidation, obtained the lowest biofilm formation for S. aureus and P. aeruginosa with a statistical difference (p <0.05) of Zr, TiO, AO and NbO for S. aureus and Ti for P. aeruginosa. The Ti element, oxidized or not, obtained lower biofilm formation for C. albicans and S. mutans with a statistical difference of all for both microorganisms (p <0.05). The Zr presented higher biofilm formation for S. aureus with a statistical difference of Ti, A, Nb, AO and ZrO. The ZrO showed a higher biofilm formation for S. mutans with a statistical difference of the others (p <0.05). For C. albicans an L showed a higher biofilm adhesion differing statistically from the others. We conclude that the Ti-35Nb-7Zr alloy had a positive influence on the osteoblastic activity in the in vitro tests as well as on the microbiological evaluation regarding the formation of monotypic biofilms and could be used for biomedical use. It is suggested that the decrease in the amount of biofilm observed is due to the action of the basic element Niobium whereas Zirconium may have aided in cell differentiation. Due to the variety of results found in the oxidized samples, further studies that address the influence of this surface on osteoblast and microbiological cell behavior are required.

Made available in DSpace on 2015-09-29T02:05:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000475275-Texto+Completo-0.pdf: 1472800 bytes, checksum: fe0676cb911e95563a60b4837d542763 (MD5) Previous issue date: 2015 / Low-intensity pulsed ultrasound (LIPUS) has been proposed as a high potential therapeutic technique for the treatment of metabolic bone diseases and fractures with delayed healing. However, recent investigations have shown controversial results, suggesting the need for more studies on the understanding of biological responses and the standardization of methods and parameters. For this reason, the present study aimed to evaluate the effect of ultrasound on the proliferation and mineralization of osteoblasts using in vitro bioassays. Pre-osteoblastic MC3T3-E1 cells were used and treated with therapeutic pulsed ultrasound, 20%, frequency of 1MHz and 0,2W/cm2 of intensity. In the study of cellular proliferation, intracellular calcium, TGF-β1, magnesium and osteopontin and osteocalcin mRNA levels, NF-κB1 and p38α were evaluated. In addition, nifedipine and rapamycin were used to investigate the proliferation pathways. Initially, the results showed an increase in proliferation of MC3T3-E1 and a decrease in calcium and magnesium content in supernatant with LIPUS exposure. In addition, LIPUS increased calcium deposition, activated NF-κB1 and mTOR complex via p38α and promoted a decrease in TGF-β1 synthesis, which is an inhibitor of cell growth. On cell mineralization assays, we evaluated mineral nodules deposition and expression of osteocalcin mRNA, collagen concentrations on culture supernatant, phosphate, calcium, TGF- β1 and ALP on cell lysates. The results showed that US stimulates the mineralization of preosteoblasts 192h after treatment by stimulating osteocalcin mRNA expression, calcium and phosphate uptake amd consequent formation of HA. Later, in different experimental conditions, the results showed that LIPUS had the ability to stimulate pre-osteoblastic mineralization with decreased concentration of collagen, calcium and phosphate in the cell supernatant 192 hours after treatment. It also changed the alkaline phosphatase concentration, as well as the osteocalcin gene expression. / O ultrassom pulsado de baixa intensidade surge como recurso terapêutico de alto potencial para o tratamento de doenças osteometabolicas e fraturas com atraso de consolidação óssea. Entretanto, investigações recentes demonstram resultados controversos, sugerindo a necessidade de mais estudos acerca do entendimento das respostas biológicas e na padronização dos parâmetros das modalidades de tratamento. Sendo assim, o presente estudo teve o objetivo de avaliar o efeito do ultrassom na proliferação e mineralização de pre-ósteoblastos a partir de bioensaios in vitro. Foram utilizados pré-osteoblastos da linhagem MC3T3-E1, sendo estas tratadas com ultrassom terapêutico no modo pulsado a 20%, com uma frequência de 1MHz e intensidade de 0,2 W/cm2. No estudo de proliferação celular, avaliamos cálcio intracelular, o TGF-β1, magnésio e os níveis de mRNA de osteopontina e osteocalcina, NF-κB1 e p38α. Além disso, utilizamos nifedipina e a rapamicina para investigar rotas de proliferação. Inicialmente, os resultados mostraram que o ultrassom aumenta proliferação de MC3T3-E1, diminuindo o teor de cálcio e magnésio no sobrenadante. Além disso, aumenta a concentração de cálcio intracelular, ativa NF-κB1 e o complexo mTOR via p38α e promove uma diminuição na síntese de TGF-β1, que é um inibidor do crescimento celular. Nos ensaios de mineralização celular avaliamos inicialmente a deposição nódulos de minerais na placa de cultura e a expressão gênica da osteocalcina por PCR convencional, e, posterirormente a concentração no sobrenadante celular de colágeno, fosfato, cálcio, TGF-β além de fosfatase alcalina no lizado de células. Os resultados mostraram que o ultrassom tem a capacidade de estimular a mineralização pré-osteoblastica em 192 horas após o tratamento a partir do aumento da expressão osteocalcina, captação de cálcio e fosfato e consequente formação de hidroxiapatita.

Orientador: Anderson Marliere Navarro / Banca: Telma Maria Braga Costa / Banca: Thais Borges Cesar / Resumo: O papel da nutrição no desenvolvimento do tecido ósseo tem sido foco de muitos estudos. O Diabetes Mellitus é uma doença que desregula a atividade dos osteoblastos e osteoclastos, podendo desempenhar um papel na osteoporose. O presente estudo teve como objetivo estudar a influência de uma suplementação com boro no metabolismo ósseo de camundongos controles e diabéticos não obesos por um período de 30 dias. Os animais foram suplementados com 40 μg/0,5 ml de solução de boro (boro quelato H 5%). Foram avaliadas as alterações ósseas por análise dos parâmetros bioquímicos de cálcio total, fósforo, magnésio e boro no soro e por análises ósseas (microtomografia computadorizada óssea e ensaio mecânico de flexão em três pontos em tíbia e fêmur). O estudo foi constituído por 28 animais divididos em quatro grupos: Grupo controle água (n=10): receberam 0,5 ml/dia de água destilada, Grupo controle boro (n=8): receberam 0,5 ml de solução de boro, Grupo diabético água (n=5): receberam 0,5 ml de água destilada e Grupo diabético boro (n=5): receberão 0,5 ml de solução de boro. A partir das análises realizadas foi possível observar que o volume ósseo do osso cortical para o grupo DB foi significativamente maior em comparação com os grupos CA e DA. A fração do volume ósseo trabecular foi maior para o grupo CB em comparação com CA e DA. Os valores de superfície óssea específica foram maiores para o grupo DB em comparação com CA e a espessura trabecular e índice de estrutura foram significativamente diferentes para os grupos CA e CB em comparação com DA. As dosagens de boro no soro foram maiores para o grupo DB em comparação com CA e os grupos DA e DB apresentaram concentração de magnésio inferior aos grupos CA e CB. O teste biomecânico revelou manutenção dos parâmetros de força em animais DB em comparação com o grupo DA e controles. Sendo assim, os resultados sugerem que a suplementação com... / Abstract: The role of nutrition in the development of the bone tissue has been the focus of many studies. Diabetes Mellitus is an illness that deregulates the activity of osteoblasts and osteoclasts, predisposes a higher risk for the development of osteoporosis. Thus, the objective this study was investigates the influence of a boron supplementation on bone metabolism of control and non-obese diabetic mice for 30 days. The animals were supplemented with 40 μg/0,5 ml of boron solution (boron chelate H 5%). We evaluated the possible bone changes during the development of complications caused by diabetes for biochemical parameters, total calcium, inorganic phosphorus, magnesium and boron, bone analysis (bone computed microtomography, and biomechanical assay at three point test in tibia and femur). This study consisted of 28 animals divided in four groups: Group water control (n=10): received 0,5 mL/day of distilled water, Group boron control (n=8): received 0,5 ml/day of boron, Group diabetic water (n=5): received 0,5 mL/day of distilled water and Group diabetic boron (n=5): received 0,5 mL/day of boron. The results showed that bone volume for the DB group was significant higher compared with CA and DA. In relation to trabecular bone, volume fraction was higher for the CB group when compared with CA and DA. The values for specific bone surface were higher for the DB group compared with CA. The trabecular thickness and structure model index were significantly different for the CB, CA when compared with DA group. The boron serum dosages were higher for DB group compared with CA and DA. The magnesium concentration was lower for DA and DB compared with CA and CB group. Biomechanical test revealed maintenance of parameters the bone strength in animals DB compared with the DA group and controls. Thus, the results suggest that boron supplementation can improve parameters related to bone strength and microstructure of cortical and trabecular bone in diabetic ... / Mestre

Os esteróides sexuais (andrógenos e estrógenos) são importantes reguladores do metabolismo ósseo em machos e fêmeas, respectivamente. A Testosterona, o hormônio andrógeno natural, predominante no sexo masculino, tem papel fundamental em relação à manutenção da massa óssea, pela sua ação sistêmica. O objetivo deste trabalho foi avaliar histologicamente a ação do Propionato de Testosterona (PT) sobre o tecido ósseo, aplicado de forma tópica na tíbia de ratos machos, observando a regeneração óssea e, se ele promove aceleração nesta regeneração. Defeitos ósseos de 1,5mm de diâmetro, foram realizados nas duas tíbias de 30 ratos, sendo que 15 haviam sido castrados previamente e os outros 15 não. Após randomização, numa das tíbias do grupo experimental foi aplicado esponja de colágeno (Gelfoan®(G))+PT e na outra G+Óleo Mineral (OM). No grupo controle, uma das tíbias recebeu apenas Gelfoan e na outra foi realizado apenas o defeito ósseo. Os animais dos grupos experimentais foram sacrificados aos 15 e 30 dias pósoperatórios, e os dos grupos controle, foram sacrificados aos 15 dias pós-operatórios. Os ratos que foram sacrificados aos 30 dias receberam duas aplicações das substâncias em avaliação. Realizou-se análise macroscópica das peças, além das análises histológicas descritiva/comparativa e descritiva semi-quantitativa. Com relação a formação de osso entre as corticais (cicatrização do defeito ósseo criado), tanto G isolado como G+PT ou G + OM, apresentaram diferentes graus de cicatrização óssea entre os diferentes grupos: castrados e não castrados, sacrificados aos 15 dias pós-operatórios e aos 30 dias. Foi achado que o grupo castrado sacrificado aos 15 dias que recebeu G+PT teve cicatrização óssea, contrariamente ao grupo não castrado que não cicatrizou. Também no grupo castrado sacrificado aos 30 dias pós-operatórios observou-se formação de osso lamelar, estruturado nos animais tratados com G+PT. Pode-se dizer que o PT tópico nestes grupos contribuiu para neoformação óssea. Concluiu-se que: 1°) em dois grupos experimentais o PT teve melhores resultados, mas os dados obtidos não permitem uma conclusão definitiva; 2°) a Testosterona empregada de forma tópica mostrou-se promissora quanto a ativação da regeneração óssea; 3°) o Propionato de Testosterona não parece ser a forma farmacêutica mais apropriada, devido a sua forma de liberação muito lenta do hormônio e conseqüente pouca eficiência, devendose utilizar como alternativas para aplicação da Testosterona, a mesma diluída em outro veículo e introduzida nos defeitos através de cápsulas de lisina tricalcio fosfato calcinado ou através de implantes combinando a Testosterona com partículas de poly(D,L-(lactide-co-glycolide)) conforme verificado na literatura. Estes resultados obtidos merecem ser aprofundados e aperfeiçoados, utilizando curvas dose-resposta, outros preparados de Testosterona e tempos distintos.

Submitted by Leonardo Freitas (leonardo.hfreitas@ufpe.br) on 2015-04-13T13:31:16Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO ANA PATRICIA DE OLIVEIRA SOUZA.pdf: 737773 bytes, checksum: e610ffdcf3c473a5761efb9f7f680d1d (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-13T13:31:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO ANA PATRICIA DE OLIVEIRA SOUZA.pdf: 737773 bytes, checksum: e610ffdcf3c473a5761efb9f7f680d1d (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-08-29 / Técnicas e biomateriais vêm sendo testados e utilizados, todos com suas vantagens e desvantagens, assim como limitações principalmente com relação ao tamanho da reconstrução e à necessidade de um leito receptor adequado, que proporcione a vascularização, nutrição e fornecimento de células em boa quantidade para o processo de neoformação óssea. Foi realizado um estudo in vitro associando células-tronco mesenquimais (CTMs) de cordão umbilical humano com uma biocerâmica fosfacálcica bifásica nano-micro-macro porosa de hidroxiapatita - beta tricálcio fosfato (HA-βTCP) densa. A proporção de hidroxiapatita (HA) foi de 60% e βTCP 40% com micro poros de 10 micra de diâmetro e diâmetro dos poros intercomunicantes de até 500 micra. O experimento foi mantido em estufa a 37º por 21 dias e as trocas do meio de cultura realizadas a cada 03 dias. As amostras foram analisadas semanalmente até 21 dias por microscópio invertido de contraste de fase e após os 21 dias foi realizada a análise citoquímica das amostras com o método do vermelho de alizarina. Os resultados demonstraram que a morfologia das CTMs em estudo condiz com o achado de que a estimulação das mesmas pela presença do biomaterial foi capaz de produzir células possivelmente secretoras demostrando que a associação da biocerâmica Osteosynt® com células-tronco mesenquimais de cordão umbilical humano é um campo bastante promissor na bioengenharia de tecido ósseo.

Existe una gran cantidad de patologías que afectan al esqueleto, en las que se ve comprometido el balance entre la formación y la resorción ósea. Generalmente, las alternativas terapéuticas apuntan a la modulación de la resorción ósea actuando a nivel del osteoclasto. Sin embargo, estos abordajes terapéuticos no resultan suficientes, generando la necesidad de implementar nuevas estrategias farmacológicas con blanco de acción en la fisiología de la célula formadora de hueso, el osteoblasto. Para ello, un extensivo y detallado conocimiento tanto de la función como de los procesos de proliferación, migración y diferenciación, de la citada célula, son necesarios. El sistema de señalización purinérgico, donde los nucleótidos son liberados por las células, de manera controlada, y actúan como mensajeros extracelulares activando receptores purinérgicos en la membrana plasmática de la célula blanco es conocido desde hace unos 45 años. Desde entonces, se ha reportado un número creciente de células capaces de liberar nucleótidos, de manera controlada, al medio extracelular, lo que sumado al hecho de que, virtualmente, todas las células del cuerpo poseen algún tipo de receptor purinérgico (purinoceptor), hace de este sistema de señalización uno de los más importantes respecto de la regulación de la homeostasis del cuerpo. El papel de los nucleótidos y sus receptores en los procesos de proliferación y diferenciación de los osteoblastos ha sido estudiado desde hace unos 25 años. Sin embargo, aún no se ha alcanzado la dilucidación completa de los mecanismos regulatorios de estos procesos. El objetivo de esta tesis fue determinar los efectos de la activación de receptores purinérgicos, por nucleótidos extracelulares, en los procesos de migración, proliferación y diferenciación celular de cultivos primarios de calvaria de rata neonata. Se investigó también, el efecto de una concentración elevada de calcio extracelular en la proliferación y diferenciación celular y su influencia en la regulación de dichos procesos por la estimulación purinérgica. Además, se evaluó el rol de la enzima GSK3 (por inhibición con Litio), en la regulación de la proliferación y diferenciación celular. Por último, se examinó el efecto de los agonistas mencionados sobre la expresión y localización de β-catenina. La migración celular fue evaluada mediante “ensayo de la herida”. El tratamiento con los nucleótidos mostró estimular la migración de las células calvariales. Para estudiar el proceso de proliferación se recurrió a citometría de flujo, recuento en cámara de Neubauer y tinción con Cristal Violeta. Los resultados obtenidos le atribuyen efectos positivos a los nucleótidos extracelulares. Por otro lado, el tratamiento con Litio provocó disminuciones en la capacidad proliferativa de las células. Mientras que no se observaron cambios en la proliferación por incubación de las células en un medio con elevada concentración de Calcio extracelular. El análisis de la diferenciación de las células a un fenotipo osteoblástico se llevó a cabo mediante mediciones de actividad enzimática de Fosfatasa Alcalina, cuantificación de ARNm de marcadores de maduración/diferenciación osteoblástica por QRT-PCR (reacción en cadena de la polimerasa en tiempo real cuantitativa) y detección de mineralización por tinción con rojo de Alizarina. Al respecto, el tratamiento con ATPγS exhibió un rol pro-osteogénico, al elevar la actividad enzimática de FAL, la expresión génica de marcadores de diferenciación y la capacidad mineralizante. En cambio, el agonista UTP no indujo cambios en la actividad de la enzima y, en la mayoría de los casos, reprimió la transcripción de genes osteogénicos. Por su parte, la exposición a Litio incrementó la actividad de FAL pero reprimió la expresión de genes osteogénicos y disminuyó la mineralización de los cultivos. Una elevada concentración de Calcio extracelular mostró efectos positivos a nivel de diferenciación, al incrementar la actividad FAL y la mineralización de los osteoblastos. Finalmente, el tratamiento de los cultivos con nucleótidos extracelulares, en un medio conteniendo elevada concentración de Calcio, mostró leves efectos aditivos/sinergísticos en la estimulación de la diferenciación a células formadoras de hueso. La expresión de β-catenina resultó aumentada bajo tratamiento con nucleótidos extracelulares, Litio o Calcio. Asimismo, la translocación a núcleo se vio incrementada por dichos tratamientos. De acuerdo a los resultados obtenidos en esta tesis, puede atribuirse un rol regulatorio sobre la fisiología osteoblástica al sistema de señalización purinérgico y GSK3/ β-catenina. / There are a great number of pathologies that affect the skeleton, in which the balance between formation and bone resorption is compromised. Generally, the therapeutic alternatives point to the modulation of the bone resorption acting at the level of the osteoclast. However, these therapeutic approaches are not enough, generating the need to implement new pharmacological strategies targeting the physiology of the bone-forming cell, the osteoblast. To this end, an extensive and detailed knowledge of both the function and processes of proliferation, migration and differentiation of the aforementioned cell are necessary. Purinergic signaling system, wherein nucleotides are released by cells in a controlled manner, and act as extracellular messengers activating purinergic receptors in the plasma membrane of the target cell is known for about 45 years. Since then, it has been reported an increasing number of cells capable of releasing nucleotides, in a controlled manner, to the extracellular medium, which together with the fact that virtually all cells in the body have some type of purinergic receptor (purinoceptor), makes of this signaling system one of the most important regarding the regulation of body homeostasis. The role of nucleotides and their receptors in the proliferation and differentiation processes of osteoblasts has been studied for about 25 years. However, the complete elucidation of the regulatory mechanisms of these processes has not yet been reached. The aim of this work was to determine the effects of the activation of purinergic receptors by extracellular nucleotides in the processes of cell migration, proliferation and differentiation in neonatal rat calvaria primary cultures. We also investigated the effect of a high concentration of extracellular calcium on cell proliferation and differentiation and its influence on the regulation of these processes by purinergic stimulation. In addition, the role of the GSK3 enzyme (by inhibition with lithium) was evaluated in the regulation of cell proliferation and differentiation. Finally, the effect of the mentioned agonists on the expression and localization of β-catenin was examined. Cell migration was assessed by "wound assay". Treatment with nucleotides showed to stimulate the migration of the calvaria cells. The proliferation process was studied by using flow cytometry, Neubauer chamber count and Crystal Violet staining. The results obtained attribute positive effects to the extracellular nucleotides. On the other hand, treatment with Lithium caused decreases in the proliferative capacity of the cells. While no changes in proliferation were observed by incubation of the cells in medium with high concentration of extracellular calcium. The analysis of cell differentiation to an osteoblastic phenotype was carried out by measurements of Alkaline Phosphatase (FAL) enzyme activity, quantification of mRNA of osteoblastic maturation / differentiation markers by QRT-PCR (quantitative real-time polymerase chain reaction) and detection of mineralization by Alizarin red staining. In this regard, treatment with ATPγS exhibited a pro-osteogenic role, by raising the enzymatic activity of FAL, the gene expression of differentiation markers and the mineralizing capacity. In contrast, the UTP agonist did not induce changes in enzyme activity and, in most cases, repressed the transcription of osteogenic genes. On the other hand, exposure to lithium increased FAL activity but repressed the expression of osteogenic genes and decreased the mineralization of the cultures. A high concentration of extracellular calcium showed positive effects at the level of differentiation, increasing the FAL activity and mineralization of osteoblasts. Finally, the treatment of cultures with extracellular nucleotides in medium containing high calcium concentration showed slight additive / synergistic effects in the stimulation of differentiation into bone-forming cells. Expression of β-catenin was increased under treatment with extracellular nucleotides, Lithium or Calcium. Also nucleus translocation was increased by these treatments. According to the results obtained in this work, a regulatory role on osteoblastic physiology can be attributed to the purinergic signaling system and GSK3 / β-catenin.

El conocimiento de los mecanismos moleculares implicados en la modulación de las funciones biológicas de los osteoblastos, células responsables de la formación de hueso, es indispensable como punto de partida para el diseño de nuevas estrategias terapéuticas aplicables en las patologías óseas. La acción del trifosfato de adenosina (ATP) sobre los receptores purinérgicos de la membrana plasmática ha mostrado regular importantes funciones celulares de los osteoblastos. Los resultados expuestos en esta Tesis describen por primera vez, el efecto del ATP sobre la expresión de proteínas inductoras de formación de hueso en osteoblastos de calvaria de rata (OBCs), como así también la modulación de dicho suceso por la infección con los virus de Sarampión (MEV) y Junín (JUNV). Mediante diferentes técnicas, como ensayos de proliferación, determinación de deposiciones de calcio, citometría de flujo y reacción en cadena de la polimerasa en tiempo real, se demostró que la activación por ATP de los receptores P2Y2 estimula la proliferación y diferenciación de los OBCs. Además, se observó que estos receptores modulan positivamente la expresión de proteínas asociadas a la diferenciación osteoblástica como las proteínas morfogenéticas óseas (BMP-2, 4, 5 y 7), sialo-proteína ósea, colágeno y fosfatasa alcalina. Se demostró la participación de la vía de la fosfatidil inositol 3 quinasa / proteína quinasa B (PI3K/AKT) en la estimulación inducida por el ATP sobre la proliferación y diferenciación de los OBCs. También, el empleo de diferentes nucleótidos sugiere que la expresión génica de BMP-1, 3, y 6 estaría regulada por los subtipos P2Y6, P2Y4,1,12,13 y P2Y6,1,12,13 respectivamente. Además, por técnicas de microscopía convencional y de fluorescencia, western blot y ensayos de infectividad, se demostró que MEV o JUNV pueden infectar a los OBCs y modular la expresión de varias proteínas relacionadas con la diferenciación de los osteoblastos. La infección con MEV mostró analogía con datos reportados en la literatura, de biopsias de pacientes con otosclerosis, enfermedad de los huesecillos del oído que causa sordera. Sin embargo, a diferencia de lo observado para el tratamiento con ATP, esta modulación no ocurre a través de la vía PI3K/AKT. La activación de los receptores P2Y1, 12, 13 inhibe la multiplicación o liberación de MEV. En cambio en el caso de los OBCs infectados con JUNV, los tratamientos con nucleótidos no modificaron los títulos virales, sin embargo, generaron péptidos truncados derivados de la nucleoproteína viral característicos de la infección persistente de cultivos celulares por JUNV. Asimismo, se comprobó la capacidad de JUNV de infectar persistentemente a los OBCs. Estos resultados permiten especular acerca de las probables alteraciones inducidas por el virus en la respuesta de los OBCs a estímulos externos y ubica a estos sistemas virus-célula como modelos de estudio de enfermedades óseas de probable etiología viral como la otosclerosis. Los resultados aquí presentados contribuyen a la comprensión de los mecanismos involucrados en la modulación de la proliferación y maduración de osteoblastos por receptores purinérgicos y también como respuesta a la infección viral. / The knowledge of molecular mechanisms involved in the modulation of osteoblasts biological functions, cells responsible for bone formation, is essential as a starting point to design new therapeutic strategies applicable in bone diseases. The adenosine triphosphate (ATP) action on purinergic receptors of plasma membrane has shown to regulate important cellular functions in osteoblasts. The results presented in this thesis describe, for the first time, the ATP effect on the expression of proteins related to bone formation in rat calvarial osteoblasts (OBCs), as well as the modulation of this event when infected with Measles (MEV) and Junin (JUNV) virus. Using different techniques, such as proliferation trials, calcium deposition determination, flow cytometry and realtime quantitative polymerase chain reaction, it was demonstrated that the P2Y2 receptor activation by ATP, stimulates OBCs proliferation as well as differentiation. Moreover, it was observed that these receptors positively modulate those proteins associated with osteoblast differentiation such as bone morphogenetic proteins (BMP-2, 4, 5 and 7), bone sialoprotein, collagen and alkaline phosphatase. It has been demonstrated that the phosphatidyl inositol 3 kinase / protein kinase B (PI3K/AKT) pathway is involved in the proliferation and differentiation of OBCs. The use of different nucleotides also suggests that BMP-1, 3, and 6 gene expression would be regulated by P2Y6, P2Y4, 1, 12, 13 and P2Y6, 1, 12 and 13 subtypes receptors respectively. In addition, by conventional microscopy and fluorescence techniques, western blot and infectivity assays, it was demonstrated that both viruses are able to infect OBCs and modulate several proteins related to these cells differentiation. These results are in accordance with reports dealing with biopsies from patients suffering otosclerosis, a human disease of the ear ossicles which causes hearing impairment. However, by contrast to that observed for the treatment with ATP, viral modulation does not occur via PI3K/AKT. The P2Y1, 12, 13 receptors activation inhibit the MEV release or multiplicity; however in the case of OBCs infected with JUNV, the treatments with different nucleotides did not modify the viral titer but it induced the appearance of truncated peptides derived from the viral nucleoprotein, a salient feature of persistent infection of JUNV in vitro. In addition and accordance to the results shown here, JUNV was able to infect OBCs, persistently. On the other hand, results allow speculation about the viral modulation of OBCs response to external stimuli and the perspectives of viruscell systems as useful models in the study of otosclerosis, a bone disease associated to viral infection. The results presented here contribute to understand the mechanisms involved in the modulation of proliferation and maturation in osteoblasts by purinergic receptors as well as in response to viral infection.

Se realizó un estudio de tipo experimental y prospectivo, con el objetivo de evaluar el efecto osteoinductor del MTA y Cemento Portland en una lesión ósea producida en mandíbula de conejo. Se utilizaron en el presente estudio 12 conejos macho raza New Zealand, de 3 meses de edad. Los conejos se agruparon en 4 grupos a experimentar de 3 integrantes cada uno (grupos A, B, C y D). Todos los conejos fueron anestesiados utilizando Pentobarbital. A cada conejo se le realizó 3 cavidades de 2mm cada una, de las cuales a 2 de ellas se les coloco MTA y Cemento Portland, dejando la 3ra cavidad sin ninguna pasta como control. Las pastas colocadas se mantuvieron en el hueso mandibular en un periodo de 1, 2, 3 y 4 semanas correspondiendo a los grupos experimentales A, B, C y D respectivamente. Al término del tiempo correspondiente se procedió a sacrificar a los miembros de cada grupo para extraerles la mandíbula y proceder a su estudio histológico. Los resultados muestran que el MTA y el Cemento Portland poseen la misma capacidad osteoinductiva en la 1era, 2da y 3era semana de evaluación. En la 4ta semana hay diferencias significativas entre los grupos control, MTA y Cemento Portland evidenciándose que el MTA posee mayor efecto osteoinductor que el Cemento Portland en esta semana. Además existen diferencias significativas en el conteo de osteoblastos en las diferentes semanas de evaluación en el grupo Cemento Portland. Las conclusiones del estudio fueron que el MTA y el Cemento Portland poseen efecto osteoinductor. Además el MTA tiene mayor efecto osteoinductor que el Cemento Portland en la cuarta semana de evaluación.

A terapia celular baseada na utilização de células-tronco mesenquimais (CTMs) tem sido considerada uma estratégia promissora para regenerar o tecido ósseo. Apesar da medula óssea constituir a principal fonte de CTMs, o tecido adiposo tem sido investigado como uma fonte alternativa, devido a maior disponibilidade e facilidade de obtenção dessas células. Porém, as CTMs obtidas de fontes distintas podem exibir diferenças a nível molecular, que ainda não estão esclarecidas pela literatura e que poderiam influenciar o potencial regenerativo dessas células. Assim sendo, o objetivo desse estudo foi comparar os perfis de expressão gênica em larga escala de CTMs isoladas da medula óssea (CTMs-MO) e do tecido adiposo (CTMs-TA) de ratos, e de osteoblastos (OBs) diferenciados a partir dessas células (OBs-MO e OBs-TA, respectivamente). As células foram cultivadas em meio de crescimento para manutenção das características de CTMs ou em meio osteogênico para indução da diferenciação osteoblástica. O RNA total das células foi extraído e a análise genômica foi realizada pela tecnologia de microarray utilizando lâminas Agilent 4x44k. Os perfis de expressão gênica foram analisados pelo software GeneSpring 14.8 GX, considerando o tecido de origem (CTMs-TA vs CTMsMO e OBs-TA vs OBs-MO) e a diferenciação celular (OBs-MO vs CTMs-MO e OBs-TA vs CTMs-TA) como parâmetros de comparação entre os grupos (fold change 2.0; p 0.05). Os dados do microarray foram confirmados por PCR em tempo real para todos os genes de interesse avaliados. Os perfis de expressão gênica entre as CTMs obtidas de fontes distintas (CTMs-TA vs CTMs-MO) e entre os OBs diferenciados a partir destas células (OBs-TA vs OBs-MO) mostraram que as células provenientes da medula óssea apresentaram uma sobreexpressão de genes relacionados à osteogênese enquanto que, as células provenientes do tecido adiposo, uma sobre-expressão de genes relacionados à angiogênese, independente da diferenciação celular. Adicionalmente, as células provenientes do tecido adiposo (CTMs e OBs) apresentaram uma sobre-expressão de genes relacionados à diferenciação adipogênica. Esses resultados, em conjunto, mostraram que as células preservaram características do tecido de origem. As análises comparativas entre as células indiferenciadas e diferenciadas obtidas da mesma fonte (OBs-MO vs CTMs-MO e OBs-TA vs CTMs-TA) mostraram que as CTMs, independente do tecido de origem, apresentaram uma sobre-expressão de genes relacionados com os processos de angiogênese, diferenciação osteoblástica e morfogênese do osso, o que sugere que as CTMs podem estar mais envolvidas com os eventos iniciais que regem o processo regenerativo que os OBs. A análise do dendrograma mostrou que os OBs-TA apresentaram um padrão de expressão gênica mais próximo ao das CTMs, em termos de similaridade e, os OBsMO, um padrão mais distante, o que sugere que os OBs-MO possam ter atingido um estágio de diferenciação celular mais avançado que os OBs-TA. Os resultados mostraram diferenças moleculares entre as populações de células que poderiam implicar em utilizações terapêuticas específicas, sugerindo que as células provenientes do tecido adiposo seriam mais indicadas para terapias angiogênicas enquanto que, as células provenientes da medula óssea, mais indicadas para terapias osteogênicas / Cell therapy based on the use of mesenchymal stem cells (MSCs) has been considered a promising strategy to regenerate bone tissue. Although bone marrow represents the main source of MSCs, adipose tissue has been investigated as an alternative source due to the greater availability and ease of isolation of these cells. However, MSCs obtained from different sources may show differences at the molecular level, which are not yet established in the literature and that could influence the regenerative potential of these cells. Thus, the aim of this study was to compare the large-scale gene expression profiles of MSCs isolated from bone marrow (BMMSCs) and adipose tissue (AT-MSCs) of rats, and of the osteoblasts differentiated from these cells (BM-OBs and AT-OBs, respectively). Cells were cultured in growth medium to maintain the characteristics of MSCs or in osteogenic medium to induction of osteoblastic differentiation. Total RNA was extracted and genomic analysis was performed by microarray technology using Agilent 4x44k slides. The gene expression profiles were analyzed by GeneSpring 14.8 GX software, considering the source (AT-MSCs vs BM-MSCs and AT-OBs vs BM-OBs) and cell differentiation (BM-OBs vs BM-MSCs and AT-OBs vs AT-MSCs) as parameters of comparison between the groups (fold change 2.0; p 0.05). The microarray data were confirmed by real-time PCR for all the interest genes evaluated. The gene expression profiles between the MSCs obtained from different sources (AT-MSCs vs BM-MSCs) and between the OBs differentiated from these cells (AT-OBs vs BM-OBs) showed that the cells from the bone marrow presented an overexpression of genes related to osteogenesis whereas the cells from adipose tissue showed an overexpression of genes related to angiogenesis, independent of cell differentiation. In addition, cells from adipose tissue (MSCs and OBs) showed an overexpression of genes related to adipogenic differentiation. These results, together, showed that the cells preserved characteristics of the source. Comparative analyses between the undifferentiated and differentiated cells obtained from the same source (BM-OBs vs BM-MSCs and AT-OBs vs AT-MSCs) showed that MSCs, regardless of source, showed an overexpression of genes related to the angiogenesis, osteoblastic differentiation and bone morphogenesis process, suggesting that MSCs may be more involved with the early events that govern the regenerative process than OBs. Dendrogram analysis showed that AT-OBs had a gene expression profile closer to MSCs in terms of similarity and the BM-OBs had a more distant profile, suggesting that BM-OBs may have reached a stage of cell differentiation more advanced than AT-OBs. The results showed molecular differences between cell populations that could imply in specific therapeutic uses, suggesting that cells derived from adipose tissue would be better suited for angiogenic therapies, whereas bone marrow cells are more suitable for osteogenic therapies

O osteossarcoma (OS) é o tumor maligno primário mais comum do tecido ósseo, caracterizado pela formação de osteócitos anormais. Apesar do avanço nas terapias convencionais (quimioterapia e retirada do tumor), essas não conseguem eliminar totalmente as células tumorais e impedir a progressão da doença. Recentemente, agentes derivados de fontes naturais ganharam considerável atenção por causa de sua segurança, eficácia e disponibilidade imediata. Nesse sentido, a apocinina, inibidor do complexo NADPH-oxidase, vem sendo estudada como agente antitumoral em alguns tipos de câncer como: pâncreas, próstata, pulmão e mama. Apocinina é um pró-fármaco e sua ação parece estar relacionada à sua conversão produzindo a diapocinina, a qual se mostrou mais efetiva do que a apocinina. Portanto, o objetivo desse estudo é avaliar, in vitro, o potencial antitumoral da apocinina e diapocinina em células de osteossarcoma humano. Para isso, foram utilizados osteoblastos humanos normais (HOb) e osteossarcoma humano imortalizadas (SaOS-2) tratados ou não com apocinina e diapocinina em diversas concentrações. Foram realizados os ensaios de viabilidade celular, alterações morfológicas, apoptose celular, produção de espécies reativas de oxigênio (EROs), formação de colônias, migração, invasão e expressão do fator indutor de hipóxia-1alfa (HIF-1). Também foram conduzidos ensaios para verificar a atividade de metaloproteinase de matriz (MMP) 2 e 9. Os resultados em SaOS-2 mostraram que o tratamento com apocinina nas concentrações de 1,5 e 3 mM; e diapocinina nas concentrações de 0,75 e 1,5 mM reduziram a viabilidade; aumentaram o número de células em apoptose e diminuíram a produção de EROs; sem causar danos às células HOb. Além disso, essas mesmas concentrações inibiram a migração e invasão celular; diminuíram a expressão de HIF-1; e reduziram a atividade de MMP-2 em SaOS-2. Considerando os resultados obtidos, concluímos que a apocinina e diapocinina podem atuar como possíveis moduladores de células tumorais, sendo que a diapocinina mostrou ser mais efetiva nos parâmetros testados. / Osteosarcoma (OS) is the most common primary malignant tumor of bone tissue, characterized by the formation of abnormal osteocytes. Despite advances in conventional therapies (chemotherapy and surgery) they cannot completely eliminate tumor cells and prevent the progression of the disease. Recently, agents derived from natural sources have achieved considerable attention because of their safety, efficacy and immediate availability of therapies. In this way, apocynin, an inhibitor of the NADPH-oxidase complex, has been studied as an antitumor agent in some types of cancer, such as pancreas, prostate, lung and breast. Apocynin is a prodrug and its action indicate to be related to its conversion to diapocynin, which has been shown to be more efficient than apocynin itself. Thus, the aim of this study is to evaluate, in vitro, the antitumor potential of apocynin and diapocynin in human osteosarcoma cells. For this, normal human osteoblasts (HOb) and immortalized human osteosarcoma cells (SaOS-2) were treated or no-treated with apocynin and diapocynin in various concentrations. Cell viability assay, morphological alterations, cellular apoptosis, reactive oxygen species (ROS) production, colony formation, migration, invasion and expression of hypoxia-inducible factor-1 alpha (HIF-1) were performed. We also performed assays to verify the activity of matrix metalloproteinase (MMP) 2 and 9. The results in SaOS-2 showed that treatment with apocynin at concentrations of 1,5 e 3 mM; and diapocynin at concentrations of 0,75 e 1,5 mM reduced cell viability; increased the number of cells in apoptosis and decreased the production of ROS; without damaging HOb cells. Moreover, these same concentrations inhibited cell migration and invasion; decreased HIF-1 expression; and reduced MMP 2 activity in SaOS-2. Considering the results, we suggest that apocynin and diapocynin may act as possible modulators of tumor cells, and diapocynin has been shown to be more effective.