O câncer de mama é uma doença heterogênea que é caracterizada por células epiteliais de mama malignas. As células-tronco cancerígenas (CST) no câncer de mama podem aumentar o potencial de agressividade através do tumor. O objetivo deste estudo é avaliar a expansão clonal do microambiente tumoral e a diferenciação celular após o estímulo com células estaminais mesenquimais. As células MSC derivadas da geléia de Wharton foram co-cultivadas com MCF- 7 em proporções de 1%, 10%, 30%. A co-cultura de MCF-7 com MSC mostrou alteração na localização da e-caderina para o citoplasma e, de preferência, o núcleo. Para a n-caderina, a co-localização foi predominantemente na membrana após a exposição do MSC. As células MCF-7 apresentaram colocalização do citoplasma e do núcleo no biomarcador de ?-catenina. Este fenômeno é confirmado à WB com o aumento dos níveis de proteínas de ecaderina no citoplasma no MCF-7 após o estímulo do MSC. A morfologia das transições amênico-mesenquimatosas foi mostrada no ensaio 3D em algumas colônias, no entanto esta morfologia não é predominante. A co-cultura de MCF- 7 com MSCs aumenta o número de mammosferes e influencia o aumento de CD44 + / CD24-, esse fenômeno foi possível sob estimulação de 30% das células MSC. A linhagem celular de câncer de mama MCF-7 em associação com MSC pode aumentar o potencial de agressividade através do tumor. Essa interação no microambiente do tumor é determinante para a expansão clonal e diferenciação celular, que são mecanismos relevantes no processo de disseminação metastática. / Breast cancer is a heterogeneous disease that is characterized by malignant breast epithelial cells. Cancer stem cells (CST) in breast cancer can boost a potential for aggressiveness trough the tumor. The goal for this study is to evaluated the tumor microenvironment clonal expansion and cellular differentiation after stimulus with mesenchymal stem cells. MSC cells derived from Wharton\'s jelly were co-cultured with MCF-7 in proportions 1%,10%,30%. The co-culture of MCF-7 with MSC showed alteration on localization of ecadherin to the cytoplasm and preferably nucleus. For n-cadherin, the colocalization were predominantly in membrane after MSC exposition. MCF-7 cells showed cytoplasm and nucleus co-localization on ?-catenin biomarker. This phenomenon is confirmed to WB with increasing the proteins levels of ecadherin on cytoplasm in MCF-7 after MSC stimulus. Amoeboid to mesenchymal transitions morphology were showed on 3D assay in some colonies, however this morphology is not predominant. The co-culture of MCF-7 with MSCs increase in the number of mammospheres and influence the increase of CD44+/CD24-, this phenomenon was possible under stimulation of 30% of MSC cells. The breast cancer cell line MCF-7 in association with MSC can boost a potential for aggressiveness trough the tumor. This interaction on tumor microenvironment is determinant for the clonal expansion and cellular differentiation, which are relevant mechanisms in the process of metastatic dissemination.

O carcinoma epidermoide de cabeça e pescoço (HNSCC) é uma das neoplasias mais frequentes e geralmente está associado a inflamação crônica e níveis sistêmicos de citoquinas. Seus principais fatores de risco são a exposição ao tabaco e álcool. Publicações recentes sugerem que a infecção por papiloma vírus HPV está relacionada com a tumorigênese de cabeça e pescoço e pode alterar o perfil e o desfecho deste tumor. A transição epitelial-mesenquimática (EMT) é um processo importante durante a tumorigênese pelo qual células epiteliais obtêm um fenótipo migratório e invasivo. Os efeitos da infecção por HPV e de citocinas inflamatórias neste processo ainda não são bem compreendidos em HNSCC. O presente estudo teve como objetivo transfectar células normais e neoplásicas com os genes E6/E7 de HPV16 e investigar os mecanismos pelos quais a EMT é ativada por citocinas inflamatórias e por infecção por HPV. Taxas de proliferação, viabilidade, migração e invasão celular induzidas por IL-6, TNF-a e TGF-beta foram avaliadas em linhagens celulares derivadas de queratinócitos normais e de carcinoma de língua (HaCat e SCC25, respectivamente) transfectadas com os genes E6/E7 de HPV16 e a expressão dos marcadores relacionados a EMT foram analisados por PCR em tempo real nas linhagens SCC25, HaCat e FaDu (carcinoma de faringe). Os resultados sugerem que o HPV modificou a morfologia das linhagens normal e tumoral. Na linhagem HaCat, o ambiente inflamatório estimulou modificações importantes para o desenvolvimento de condições patológicas. A inserção dos genes E6/E7 de HPV16 diminuiu a proliferação e a viabilidade na linhagem HaCat e o ambiente inflamatório não modificou a resposta iniciada pelo HPV. Na linhagem SCC25 a inserção de HPV em associação com inflamação reduziu a progressão da EMT, ao contrário do que foi observado na linhagem FaDu. A relação de HPV com inflamação levando a progressão de EMT é controversa e dependente do sítio anatômico em tumores de cabeça e pescoço / Head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) is one of the most frequent neoplasias and is often associated with chronic inflammation and systemic cytokine levels. Its main risk factors are tobacco and alcohol exposition. Recent publications suggest that the infection by human papillomavirus (HPV), especially high-risk types, is related to head and neck tumorigenesis and may alter the tumor profile and outcome. Epithelial-mesenchymal transition (EMT) is an important process during tumorigenesis by which epithelial cells gain a migratory and invasive phenotype. The effects of HPV infection and inflammatory cytokines on this process are still not well understood in HNSCC. The present study aimed to transfect normal and neoplastic cells with E6/E7 genes of HPV type 16, and to investigate the mechanisms by which EMT is activated by inflammatory cytokines and by HPV infection. Proliferation, viability, migration and cell invasion rates induced by IL-6, TNF-a and TGF-beta cytokines will be also evaluated in cell lines derived from normal keratinocyte and tongue carcinoma (HaCat and SCC25, respectively) transfected with HPV16 E6/E7 genes and the expression of the EMT-related markers were analyzed by real-time PCR in the SCC25, HaCat and FaDu (pharyngeal carcinoma). The results suggest that HPV modified the morphology of normal and tumor cell lines. In the HaCat cell line, the inflammatory environment stimulated important modifications for the development of pathological conditions. Insertion of HPV16 E6/E7 genes decreased proliferation and viability in the HaCat and the inflammatory environment did not modify the HPV-initiated response. In the SCC25 cell line the insertion of HPV in association with inflammation reduced the progression of EMT, unlike was observed in FaDu. The relationship of HPV with inflammation leading to progression of EMT is controversial and depends on anatomical site in head and neck carcinoma

A engenharia de tecido ósseo associando células-tronco mesenquimais (CTMs) a biomateriais tem sido proposta como tratamento potencial para o reparo de defeitos ósseos, constituindo uma abordagem nova na área da medicina regenerativa e de amplo interesse para as áreas de cirurgia buco-maxilo-facial e ortopedia. A seleção das CTMs mais adequadas e o método utilizado para carreá-las nos sítios de defeitos ósseos são fatores importantes para o sucesso do tratamento. Como a osteoporose reduz a capacidade de regeneração dos ossos, seria de grande importância que a engenharia do tecido ósseo pudesse ser aplicada com sucesso nessa patologia. Assim, foi avaliado o potencial das CTMs de medula óssea (CTMs-MO) e de tecido adiposo (CTMs-TA) associadas ao arcabouço de vitrocerâmica BioS-2P ou a membrana de P(VDF-TrFE)/BT no reparo de defeitos ósseos em ratas osteoporóticas. A osteoporose foi induzida por ovariectomia e comprovada pela análise microtomográfica dos fêmures. Nas ratas osteoporóticas foram criados defeitos ósseos nas calvárias que foram tratados com implantação de BioS-2P associado à CTMs-MO e CTMs-TA ou com a implantação de membrana de P(VDF-TrFE)/BT combinada com a injeção de CTMs-MO e CTMs-TA. Ao final de 4 semanas, as análises microtomográficas e histológica mostraram que não houve formação óssea nos defeitos sem qualquer tratamento, mas nos defeitos tratados com implantação de BioS-2P ou membrana de P(VDF-TrFE)/BT houve formação óssea independente da presença de CTMs. Apenas os defeitos tratados com membrana de P(VDF-TrFE)/BT e injeção de CTMs-MO apresentaram maior formação óssea, mas não ocorreu a regeneração. / Bone tissue engineering based on the combination of mesenchymal stem cells (MSCs) and biomaterials, has been proposed as a potential treatment for the repair of bone defects, constituting a new approach in the field of regenerative medicine and of interest to the areas of oral and maxillofacial surgery and orthopedics. To select the most suitable MSCs and an efficient method to carry them to the bone defects are the key for the successful treatment. Considering that osteoporosis represents a challenge situation, it would be of the utmost importance that bone tissue engineering could be used in this pathological condition. Thus, the aim of this study was to evaluate the potential of MSCs harvested from bone marrow (MSCs-BM) and from adipose tissue (MSCs-AT) associated to a vitreous scaffold (BioS-2P) or to a membrane of P(VDF-TrFE)/BT in regenerate bone defects created in osteoporotic rats. Osteoporosis was induced by ovariectomy and confirmed by microtomography of the femurs. Defects created in calvaria of osteoporotic rats were implanted with either Bios-2P seeded with MSCs-BM and MSCs-AT or a membrane of P(VDF-TrFE)/BT combined with injection of MSCs-BM and MSCs-AT. After 4 weeks, microtomography and histological analyses showed that there was no bone formation in untreated defects but in those treated with BioS-2P or membrane of P(VDF-TrFE)/BT there was bone formation irrespective of the presence of MSCs. Only defects treated with membrane of P(VDF-TrFE)/BT and MSCs-BM injection resulted in greater bone formation but there was not full bone regeneration.

O carcinoma hepatocelular (HCC) é uma neoplasia primária com mau prognóstico e alta taxa de recorrência. Estudos recentes demostram que o HCC pode ser classificado em três subtipos segundo o perfil molecular. Destes subtipos, o HCC pouco diferenciado apresenta pior prognostico. Neste sentido, torna-se de particular interesse o estudo de compostos com efeitos diferenciadores e citotóxicos nas células destas neoplasias pouco diferenciadas. O butirato, um ácido graxo de cadeia curta produzido pela fermentação microbiana da fibra alimentar no intestino, tem demonstrado atividade anti-neoplásica e capacidade moduladora da diferenciação celular em diversos tipos celulares, incluindo linhagens de HCC humano e células progenitoras hepáticas. Assim, objetivou-se neste estudo, caracterizar o efeito do butirato de sódio (NaBu) em duas linhagens de células neoplásicas de rato: uma pouco diferenciada (GP7TB) e a outra, uma linhagem derivada de um HCC diferenciado (JM-1). A linhagem GP7TB mostrou maior resistência ao NaBu (ED50= 7,7 mM) do que as células JM-1 (ED50= 5,2 mM). A redução na viabilidade celular após 72 h de tratamento com NaBu esteve relacionada com a diminuição na proliferação celular e no caso das células GP7TB, de um aumento na apoptose. O tratamento com NaBu induziu alterações morfológicas nas duas linhagens celulares, porém apenas nas células do tipo GP7TB, essas alterações sugerem um processo de diferenciação/transdiferenciação celular. O aumento na expressão de genes envolvidos no controle da pluripotência de células tronco, assim como de alguns marcadores de células tronco, sugere que o NaBu induziu uma reprogramação profunda das células GP7TB. Por outro lado, a redução na expressão de genes relacionados com migração e plasticidade celular assim como de proliferação celular apontam que estas células diminuíram seu potencial invasivo e a capacidade de autorenovação. Embora sejam necessárias análises adicionais para confirmar o efeito observado nos perfis de expressão gênica, os resultados deste estudo sugerem que o NaBu apresenta efeito antineoplásico por meio da redução da proliferação, aumento da apoptose e modulação da expressão de genes associados com a transição epitéliomesenquimal em células com características tronco tumorais. / Hepatocellular carcinoma (HCC) is a primary neoplasia with poor prognosis and high recurrence rate. Recent evidence suggests that HCC can be classified in three different subtypes based on their molecular profile. Among these subtypes, the poorlydifferentiated HCC has the worst prognosis. Therefore, the study of compounds with pro-differentiating and cytotoxic effects on poorly-differentiated neoplastic cells represents a matter of primary concern. Butyrate which is a short-chain fatty acid produced by microbial fermentation in the intestine, has demonstrated anti-neoplastic activity and pro-differentiating potential in several cell types, including, human HCC cell lines and liver progenitor cells. In this study, we aimed to characterize the effect of sodium butyrate (NaBu) on two neoplastic cell lines derived from rats: a poorlydifferentiated cell line (GP7TB) and, a cell line derived from a well-differentiated HCC. GP7TB showed increased resistance to NaBu treatment (ED50= 7.7 mM) compared to JM-1 (ED50= 5.2 mM). The reduction in cell viability observed after 72 h of treatment was explained by a reduction in cell proliferation and, in the case of GP7TB, by increased levels of apoptosis. The NaBu treatment induced morphological alterations in both cell lines. However, only in the case of GP7TB cells, the alterations suggested a differentiation/transdifferentiation process. The up-regulation of genes involved in pluripotency and genes expressing stem cell markers indicated that NaBu triggered a deep reprogramming of GP7TB cells. Besides, a down-regulation in the expression of genes related with cell migration and plasticity suggested that these cells reduced their invasive potential and their self-renewal capacity. Additional analyses are necessary to confirm the observed effect on gene expression profiles. However, the results of this study suggest that NaBu exert anti-neoplastic effects through apoptosis, reduction of cell proliferation and downregulation of genes associated with epithelial-mesenchymal transition of cancer stem-like cells.

Sabemos hoje que os tumores sólidos apresentam uma composição celular heterogênia e que apenas uma pequena parcela dessas células apresenta capacidade de se proliferar e gerar novos tumores. Estudos prévios sobre a formação do câncer de mama têm sido realizados com base na combinação dos marcadores de superfície celular CD44 e CD24. Já foi demonstrado que uma subpopulação de células do câncer de mama com alta expressão de CD44 e baixa expressão de CD24 (CD44+/CD24-) tem maior capacidade de gerar tumores, quando comparadas com a subpopulação de células CD44-/CD24+. O objetivo do estudo foi identificar a taxa de células com fenótipo CD44+/CD24- presentes nos tumores mamários e relaciona-la com a taxa de comprometimento dos linfonodos axilares ipsilaterais por neoplasia, além de avaliar também sua relação com outros fatores sabidamente relacionados com mal prognóstico da paciente. Pacientes e métodos: avaliamos prospectivamente 53 amostras cirúrgicas provenientes de 42 pacientes com diagnóstico histopatológico de carcinoma de mama, quantificando as células CD44+/CD24- por citometria de fluxo. Relacionamos a porcentagem destas células encontrada em cada amostra com o comprometimento axilar, os receptores hormonais e Her-2, a idade da paciente, o grau histológico do tumor, o diâmetro patológico do tumor e o tipo histológico. Resultados: verificamos um significante aumento da população de células CD44+/CD24- no grupo de carcinomas ductais invasivos em pacientes que apresentavam metástase axilar [mediana 8,53% (3,6 71,2%)] em relação ao grupo de pacientes sem linfonodos comprometidos pela neoplasia [mediana 1,49% (0,3 17,1%)] (p=0,0002). Conclusão: concluímos então que quando estudamos vários tumores mamários invasivos de mesma classificação histológica, podemos notar que existe uma variação na quantidade de células CD44+/CD24- entre eles. Nosso estudo mostrou que essa variação está relacionada à agressividade tumoral e à sua capacidade de gerar metástases já que, tumores com maior quantidade de células CD44+/CD24- apresentam maior taxa de comprometimento dos linfonodos axilares. / It is known that solid tumors are composed by a heterogeneous combination of cells and only a small portion of these cells has the capacity to proliferate and generate new tumors. Previous studies about the breast cancer initiation have been based on a combination of CD44 and CD24cell surface markers. It has been shown that this subpopulation of breast cancer cells with high expression of CD44 and low expression of CD24 (CD44+/CD24-) has a greater capacity to generate tumors when compared with the subpopulation of cells CD44- /CD24+. The study objective was to identify whether the rate of cells with CD44+/CD24- phenotype present in breast tumors is related with the rate of ipsilateral lymph node metastasis, in addition to evaluate its relationship with other risk factors known to be related with worst prognosis. Patients and methods: we prospectively evaluated 53 surgical specimens from 42 patients with histological diagnosis of breast cancer, quantifying CD44+/CD24- cells through flow cytometry. We list the percentage of these cells found in each sample with axillary lymph node status, hormone receptors and Her-2, patient age, histological grade, pathological tumor diameter and histological tumorclassification. Results: we find a significant increase of CD44+/CD24- population in the invasive ductal carcinomas, in patients with axillary metastasis [median 8.53% (3.6 - 71.2%)] than in the group of patients without lymph nodes metastasis [median 1.49% (0.3 - 17.1%)] (p = 0.0002). Conclusion: when we studied several invasive breast tumors of same histological classification, we note that there is variation in the number of CD44+/CD24- cells. Our study showed that this variation is related to tumor aggressiveness and their ability to generate metastasis, because tumors with high rate of CD44+/CD24- cells have a higher rate of lymph node metastasis.

Na espécie equina, as enfermidades osteoarticulares causam prejuízo econômico e impacto negativo no desempenho atlético, devido aos danos causados na cartilagem articular. A regeneração da cartilagem hialina e a manutenção da integridade das estruturas que a compõe norteiam a busca do tratamento ideal. Neste contexto, este estudo foi delineado com o objetivo de investigar a presença de células-tronco mesenquimais (CTMs) no líquido sinovial (LS) e na membrana sinovial (MS) de equinos com articulações hígidas, com osteocondrite dissecante (OCD) e com osteoartrite (OA) e compará-las, visando estabelecer qual fonte celular possui melhor característica fenotípica e capacidade de diferenciação celular, mais especificamente, aquela que seja superior em relação à capacidade condrogênica. Foram utilizados equinos machos e fêmeas de diferentes idades, totalizando 97 articulações. O LS e MS foram coletados durante artroscopia e as células foram cultivadas, e avaliadas por citometria de fluxo com os anticorpos CD44, CD90, CD105, CD34; e por imunocitoquímica com os anticorpos nanog, oct4, PGP 9.5, lisozima, vimentina e citoqueratina. Adicionalmente, o potencial de diferenciação das células foi avaliado para as linhagens condrogênica, osteogênica e adipogênica. Foi realizado teste de tumorigenicidade em camundongos Balb-Cnu/nu, para comprovar aplicabilidade clínica, e posteriormente, as CTMs provenientes de LS de articulações hígidas foram aplicadas em articulações de equinos. A identidade das células foi comprovada durante o cultivo demonstrando características de adesão ao plástico e morfologia fibroblastóide. A média percentual das populações positivas para CD90 foi de 64,9% (LS-H), 48,3% (LS-OCD), 48,1% (LS-OA), 66,6% (MS-H), 40,2% (MS-OCD) e 40,3% (MS-OA). A porcentagem de células positivas para CD44 foi de 1,18% (LS-H), 3,98% (LS-OCD), 14,2% (LS-OA), 1,9% (MS-H), 2,17% (MS-OCD) 8,56% (MS-OA). Não foi observada expressão dos anticorpos CD34 e CD105. Na análise imunocitoquímica foi detectada expressão positiva para os anticorpos: lisozima, PGP 9.5, PCNA e vimentina, e negativa para nanog, oct4 e citoqueratina. A multipotência (osteogênica, condrogênica e adipogênica) das células foi confirmada através da coloração Alizarin Red para detecção de matriz de cálcio, Oil Red O para detecção de gotículas de gordura e azul de toluidina, alcian blue e hematoxilina eosina para detecção de matriz de proteoglicanos. Com relação aos resultados do teste tumorigênico, nenhum órgão dos camundongos foi afetado, assegurando a aplicabilidade das células estudadas. Ainda, as articulações de equinos tratadas, não apresentaram quaisquer sinais de reação inflamatória após aplicação de células alogênicas. Por fim, concluímos que, a fenotipagem positiva de CD44 e CD90 somada à capacidade de diferenciação nas linhagens osteogênica e condrogênica confirma a presença de CTMs nas populações celulares obtidas de LS e MS de equinos. Também foi observado que as células de LS provenientes de articulações hígidas, são as de melhor utilização clínica, uma vez que apresentaram maior expressão de CD90 e demonstraram melhor capacidade de diferenciação celular em relação às células derivadas de articulações enfermas. Além disso, possuem método mais fácil de colheita em relação à colheita de MS, visando futura terapia celular na rotina clínica / In the equine species, osteoarticular diseases cause significant economic losses and negative impact on equine athletic performance. The hyaline cartilage regeneration and the maintenance of integrity of its components guide the search for the ideal treatment. In this scenario, this study aimed to investigate the presence of mesenchymal stem cell (MSCs) in the synovial fluid (SF) and in the synovial membrane (SM) of healthy equine joints, osteoarthritic (OA) and osteochondritic joints (OCD), comparing their potential as cellular sources, according to their differentiation ability, in particular with superior chondrogenic potential and the phenotypic characteristics of the MSCs. Ninety-seven equine joints from males and females of different ages were used to harvest cells. SF and SM were obtained during arthroscopy and the cells SF and SM were cultured and assessed for CD90, CD44, CD105 and CD34 markers by flow cytometry, and nanog, oct4, PGP 9.5, lyzozyme, vimentin and cytokeratin were assessed by immunocytochemistry. Additionally, cells were evaluated in vitro for their osteogenic, adipogenic and chondrogenic differentiation potential. The tumorigenicity test was carried in Balb-C nu/nu mice, to verify the safety of cell sources and, later, mesenchymal stem cells harvested from healthy equine joints were injected into equine joints. The identity of these cells was confirmed during cell growth, through properties of plastic adhesion and fibroblastoid morphology. The mean percentage of CD90 positive cells was 64.9% (SF-H), 48.3% (SF-OCD), 48.1% (SF-OA), 66.6% (SM-H), 40.2% (SM- OCD) and 40.3% (SM-OA). The percentage of CD44 positive cells was 1.18 % (SF-H), 3.98% (SF-OCD), 14.2% (SF-OA), 1.9% (SM-H), 2.17% (SM-OCD) and 8.56% (SM-OA). The expression of CD34 and CD105 antibodies was not observed. Through immunocytochemical analysis, expression for lysozyme, PGP9.5, PCNA e vimentin antibodies was detected and negative expression for nanog, oct4 e cytokeratin was observed. The multipotent capacity of mesenchymal stromal cells for lineage differentiation (osteogenic, chondrogenoic and adipogenic) was confirmed with different staining techniques: Alizarin Red enabled detection of the calcium matrix, Oil Red O enabled the detection of fat droplets and Toluidin Blue, Alcian Blue and haematoxylin eosin enabled detection of proteoglycan matrix. Results of tumorigenic tests in mice showed no compromise of any internal organ, assuring applicability of the studied cells. Furthermore, equine joints treated with MSC harvested from healthy joints did not show any signs of an inflammatory reaction after injection of the allogeneic cells. The presence of cells with positive CD44 and CD90 phenotypes and with the ability to differentiate into osteogenic and chondrogenic lineages confirms the presence of MSCs in equine SF and SM. Cells obtained from healthy SF were more suitable for clinical application, for they presented higher CD90 expression and demonstrated greater differentiation capabilities, when compared to that of cells retrieved from compromised joints. In addition to that, SF derived cells are easier to obtain when compared to SM cells, aiming their future application clinical

A crescente demanda clínica para regeneração óssea tem dirigido esforços significativos para o desenvolvimento de novos biomateriais, incluindo aqueles aplicados em terapias baseadas em engenharia de tecidos. Neste contexto, os biovidros são considerados uma boa alternativa mas as suas propriedades mecânicas têm limitado a sua aplicação. Para melhorar tais propriedades sem afetar a biocompatibilidade, um novo material vitrocerâmico bioativo do sistema P2O5-Na2O-CaO-SiO2, chamado Biosilicato® com duas fases cristalinas (BioS-2P) foi desenvolvido. No entanto, os efeitos da adição das fases cristalinas sobre o comportamento biológico do BioS-2P ainda não foram estudados. Assim, os objetivos deste estudo foram investigar a capacidade do BioS-2P em induzir, in vitro, a diferenciação osteoblástica de células-tronco mesenquimais (CTMs); a capacidade do BioS-2P em aumentar, in vitro, a atividade dos osteoblastos em fase inicial de diferenciação (OBs) e osteoblastos da linhagem UMR-106 (UMRs); e a capacidade do BioS-2P em conduzir e induzir a neoformação óssea, in vivo, associado ou não a células. Células derivadas da medula óssea obtidas de fêmures de ratos foram cultivadas em meio de crescimento para obtenção de CTMs ou em meio osteogênico para obtenção de OBs. Essas células e UMRs foram cultivadas sobre discos de BioS-2P, Bioglass® 45S5 (45S5) e plástico de cultura (Controle) e utilizadas nas avaliações in vitro. Para as avaliações in vivo, defeitos de 5 mm criados em calotas de ratos foram implantados somente com arcabouços de BioS-2P ou com arcabouços de BioS-2P associados às CTMs ou aos OBs. Os dados foram comparados por teste não paramétrico de Kruskal-Wallis seguido pelo teste de Student Newman-Keuls, e o nível de significância adotado foi de 5%. As CTMs foram caracterizadas por apresentarem alta porcentagem de células expressando os marcadores de superfície CD29 e CD90 e baixa porcentagem expressando CD31, CD34, CD45 e CD106. A diferenciação osteoblástica das CTMs foi confirmada pela expressão dos genes marcadores da diferenciação osteoblástica fosfatase alcalina (ALP), runt-related transcriptor factor-2 (RUNX2), sialoproteína óssea (BSP) e osteocalcina (OC). CTMs cultivadas sobre discos de BioS-2P em meio não-osteogênico apresentaram diminuição da proliferação e aumento da atividade de ALP e da expressão dos genes marcadores da diferenciação osteoblástica ALP, RUNX2, osterix (OSX), proteína óssea morfogenética-4 (BMP-4), osteopontina (OPN) e OC, comprovando seu potencial osteoindutor similar ao 45S5. O BioS-2P foi capaz de aumentar a atividade de OBs e UMRs de maneira similar àqueles cultivados sobre o 45S5. OBs apresentaram diminuição na proliferação e aumento da atividade da ALP e da expressão dos genes marcadores da diferenciação osteoblástica RUNX2, OSX, BMP-4, OPN e OC. A análise em larga escala da expressão de mais de 23.000 genes mostrou que o BioS-2P induziu a sobre-expressão de genes envolvidos no aumento da atividade osteoblástica e a repressão de genes envolvidos na diminuição dessa atividade, em comparação com o Controle. Ao menos em parte, esse aumento da atividade osteoblástica foi atribuído à modulação das vias de sinalização proteíno-quinases ativadas por mitógenos (MAPK) e Wnt Canônica, e à modulação da expressão de microRNAs. UMRs crescidos sobre o BioS-2P corroboraram esses achados, pela capacidade em formar matriz mineralizada e por apresentarem aumento na expressão das proteínas ALP, RUNX2, dentin matrix protein-1 (DMP-1) e OPN. Arcabouços de BioS-2P (5 mm de diâmetro e 2 mm de altura com porosidade de 76 ± 5% e com tamanhos de poros variando entre 100 e 800 µm) implantados em defeitos na calota de ratos estimularam a formação de tecido ósseo, que ocorreu tanto na periferia como no interior dos defeitos e em íntimo contato com o material. A morfometria por microtomografia computadorizada não evidenciou qualquer diferença entre os parâmetros volume ósseo, volume ósseo/volume total, superfície óssea, superfície/volume ósseo, número de trabéculas, separação trabecular e espessura trabecular, avaliados na 4a, 8a e 12a semanas de implantação. As CTMs e os OBs foram carreados para os arcabouços de BioS- 2P (com eficiência de 90% e 81%, respectivamente) e essas células permaneceram nos defeitos por 14 dias. A combinação de arcabouços de BioS-2P com CTMs ou OBs, implantados por 8 semanas, resultou no mesmo padrão de formação óssea daquele observado para o arcabouço sem células. No entanto, essa combinação não resultou em aumento na quantidade de osso formado. Os resultados evidenciaram a capacidade do BioS-2P em induzir a diferenciação osteoblástica de CTMs e estimular a atividade osteoblástica de OBs, o que resultaria na neoformação óssea observada in vivo. No entanto, a combinação de BioS-2P com CTMs e OBs não foi capaz de aumentar a formação óssea e induzir o reparo dos defeitos ósseos. / The increasing clinical demand for bone regeneration has driven significant efforts to develop new biomaterials including those for tissue engineeringbased therapies. In this context, bioglasses emerges as a good alternative, but their use has been limited mainly due their poor mechanical properties. To improve these mechanical properties without affecting biocompatibility, a novel bioactive glass-ceramic of the P2O5-Na2O-CaO-SiO2 system, named Biosilicate® with two cristallyne phases (BioS-2P) was developed. However, the effects of these two phases on BioS- 2P biological behavior have not yet been evaluated. Thus, the aims of this study were to investigate the BioS-2P capability of inducing in vitro mesenquimal stem cell differentiation (MSC) towards osteoblasts; the BioS-2P capability to increase in vitro activity of osteoblasts derived from rat bone marrow at early stages of differentiation (OBs) and osteoblasts from rat cell line UMR- 106 (UMRs); and the BioS-2P capability to drive and induce bone formation in vivo, associated or not with cells. Bone marrow cells harvested from rat femurs were cultured either in growth media to obtain MSCs or in osteogenic media to obtain OBs. MSCs, OBs and UMRs were cultured on discs of BioS-2P, Bioglass® 45S5 (45S5) and tissue culture polystyrene (Control). For in vivo evaluations, 5-mm rat calvarial surgical defects were filled with BioS-2P with or without MSCs or OBs. Data were compared by non-parametric Kruskal-Wallis test followed by Student Newman- Keuls test and the significance level was set at 5%. MSCs were characterized by presenting high percentage of CD29 and CD90 surface markers and low percentage of CD31, CD34, CD45 and CD106 surface markers. Osteoblastic differentiation of MSCs was detected by gene expression of bone markers alkaline phosphatase (ALP), runt-related transcritption factor 2 (RUNX2), bone sialoprotein (BSP) and osteocalcin (OC). MSCs cultured on Bios-2P discs under non-osteogenic conditions exhibited a decrease on cell proliferation and an increase on ALP activity and gene expression of bone markers ALP, RUNX2, osterix (OSX), bone morphogenetic protein-4 (BMP-4), osteopontin (OPN) and OC, confirming its osteoinductive potential similar to 45S5. Also, BioS-2P increased the OBs and UMRs activity, similar to 45S5. OBs cultured on Bios-2P discs presented a decrease in cell proliferation and an increase on ALP activity and gene expression of bone markers RUNX2, OSX, BMP-4, OPN and OC. The large-scale analysis of over 23,000 genes showed that the BioS-2P induced overexpression of genes positively related to osteoblastic activity and repression of genes negatively related with its activity, compared with control. At least in part, the increase on OBs activity was associated to the modulation of two main signaling pathways, the mitogen activated protein kinases (MAPK) and the Canonical Wnt, and the modulation of microRNAs expression. These findings were corroborated by UMRs grown on BioS-2P, which produced mineralized matrix and exhibited increased expression of the ALP, RUNX2, dentin matrix protein-1 (DMP-1) and OPN proteins, than on control. BioS-2P scaffolds (5 mm diameter and 2 mm heigh, presenting 76 ± 5% of total porosity, with poros size ranging from 100 to 800 µm) implanted in calvarial defects promoted new bone formation in close contatc to BioS-2P, both on periphery and in the center of the defect. The computed microtomography morphometry showed no difference between the evaluated parameters bone volume, bone volume / total volume, bone surface, surface / bone volume, number of trabeculae, trabecular separation and trabecular thickness, measured at 4, 8 and 12 weeks. MSCs and OBs were seeded into the scaffold (with efficiency of incorporation 90% e 81%, respectively) and they remained on the defects for 14 days. After 8 weeks, the same pattern of bone formation was observed, however, the combination of BioS-2P with cells did not increase the amount of new bone. The results showed the BioS-2P ability to induce osteoblastic differentiation of MSCs and to stimulate osteoblastic activity, resulting in new bone formation in vivo. However, the combination of BioS-2P with MSCs and OBs was not able to increase bone formation and induce the repair of bone defects.

A desnutrição proteico-energética (DPE) altera a hemopoese e, portanto, a geração de células imunológicas, bem como compromete o sistema imune. Desta forma, indivíduos desnutridos apresentam maior susceptibilidade a infecções. As células tronco mesenquimais (CTMs) possuem propriedades imunomodulatórias e são importantes na formação do estroma medular que sustenta a hemopoese. Visto que a L-glutamina (GLUT) é o aminoácido condicionalmente essencial mais consumido por CTMs, e que também apresenta capacidade imunomoduladora, investigou-se, neste trabalho, se a GLUT exerceria efeito sobre aspectos imunomodulatórios das CTMs em um modelo experimental de DPE. Para tanto, utilizou-se camundongos da linhagem BALB/c, os quais receberam rações normoproteica ou hipoproteica isocalóricas contendo, respectivamente, 12% e 2% de proteína por um período de 5 semanas. Após o isolamento e a caracterização de CTMs provenientes dos grupos controle (CTMct) e desnutrido (CTMdesn), cultivou-se essas células em 0, 0,6, 2 e 10mM GLUT, a fim de determinar a influência deste aminoácido sobre a expressão de fatores de transcrição e produção de citocinas por CTMct e CTMdesn. Adicionalmente, avaliou-se o efeito dos sobrenadantes das culturas de CTMct e CTMdesn sobre a proliferação e produção de citocinas por macrófagos e linfócitos esplênicos. Os animais desnutridos apresentaram anemia, leucopenia, hipoplasia medular e diminuição na concentração de proteínas séricas, albumina e préa-lbumina. A DPE não modificou a morfologia e o fenótipo das CTMs, bem como não alterou a expressão de proteínas reguladoras do ciclo celular. Por outro lado, a expressão de NFkB e STAT-3 e a produção de IL-1β, IL-6, IL-10 e TGF-β por CTMs foram alteradas pela DPE e variaram de acordo com as concentrações de GLUT testadas. O aumento na concentração de GLUT diminuiu a expressão de NFkB e induziu a expressão de STAT-3 por CTMs obtidas de ambos os grupos. Quanto a produção de citocinas por essas células, observou-se uma diminuição nos níveis de IL-β e IL-6 e uma elevação nos níveis de IL-10 e TGF-β com o aumento na concentração de GLUT. Variações na concentração desse aminoácido não alteraram a produção de IL-17 ou IFN-γ por CTMct e CTMdesn. Ademais, a concentração de GLUT alterou, de forma diretamente proporcional, a taxa de proliferação das CTMs. Os meios condicionados de CTMct e CTMdesn diminuíram a proliferação de macrófagos e linfócitos esplênicos estimulados com LPS, induziram aumento na produção da citocina antiinflamatória IL-10 por ambos os tipos celulares e diminuíram a produção das citocinas pró-inflamatórias IL-12 e TNF-α por macrófagos e IL-17 por linfócitos. Portanto, conclui-se que a GLUT possui efeito sobre a proliferação das CTMs, bem como a capacidade de imunomodular estas células. / Protein-energy malnutrition (PEM) alters hemopoiesis and, therefore, the generation of immune cells, and compromises the immune system. In this way, malnourished individuals are more susceptible to infections. Mesenchymal stem cells (MSCs) have immunomodulatory properties and are important in the formation of bone marrow stroma that supports hemopoiesis. Since L-glutamine (GLUT) is a conditionally essential amino acid, which is most consumed by MSCs, and present immunomodulatory capacity, this work investigated whether GLUT would have an effect on immunomodulatory aspects of MSCs in a PEM experimental model. For this purpose, BALB/c mice were used, which received isocaloric normoproteic or hypoproteic diets, containing respectively, 12% and 2% of protein for a period of 5 weeks. After isolation and characterization of MSCs from control (MSCct) and malnourished (MSCmaln) groups, these cells were cultured with 0, 0.6, 2 and GLUT 10mM in order to determine the influence of this amino acid on the expression of transcription factors and cytokine production by MSCct and MSCmaln. Besides that, the effect of MSCct and MSCmaln culture supernatants on proliferation and cytokine production by macrophages and splenic lymphocytes was evaluated. Malnourished animals presented anemia, leucopenia, marrow hypoplasia and decreased concentration of serum proteins, albumin and prealbumin. PEM did not change morphology and phenotype of MSCs or altered the expression of cell cycle regulatory proteins. On the other hand, the expression of NFkB and STAT-3 and the production of IL-1β, IL-6, IL-10 and TGF-β by MSCs were modified by PEM and varied according to the tested GLUT concentrations. An increase in GLUT concentration decreased NFkB expression and induced STAT-3 expression by MSCs obtained from both groups. Regarding the production of cytokines by these cells, an increase in GLUT concentration resulted in decreased IL-1β and IL-6 levels and increased IL- 10 and TGF-β levels. Changes in the concentration of this aminoacid did not alter IL- 17 or IFN-γ production by MSCct and MSCmaln. Furthermore, the concentration of GLUT changed, in direct proportion, the proliferation of MSCs. The conditioned media MSCct and MSCmaln decreased the proliferation of macrophages and splenic lymphocytes stimulated with LPS, induced an increase in the production of the antiinflammatory cytokine IL-10 by both cell types, and decreased the production of proinflammatory cytokines IL-12 and TNF-α by macrophages and IL-17 by lymphocytes. Therefore, it can be concluded that GLUT has an effect on the proliferation of MSCs and it has the capacity to immunomodulate these cells.

O cão é um excelente modelo pré-clínico para o estudo de doenças, testes farmacológicos e novas terapias para futura aplicação em humanos. Desta forma, estudamos o modelo canino como fonte de células tronco de anexos fetais, o líquido amniótico, alantóide e conteúdo vitelino. Uma vez que hoje, as células tronco apresentam uma esperança na cura de diversas doenças tanto nos cães, como no ser humano. Sendo assim, caracterizamos e estudamos o potencial de diferenciação dessas células, isoladas após a técnica de ovário salpingo histerectomia, de cadelas em campanhas de castração. Após o isolamento e a caracterização, somente foi estabelecida a cultura do líquido amniótico e alantóide. Para caracterizar as células, isoladas no intuito de comprovar que são células tronco verdadeiras, os seguintes Imunomarcadores foram usados, vimentina, nestina, citoqueratina-18 e oct-4, sendo os três primeiros positivos para células do líquido amniótico e alantóide. Induzimos a diferenciação dessas células para osso, cartilagem e gordura, utilizando protocolos previamente estabelecidos. As células tronco do líquido amniótico limitaram-se à diferenciação condrogênica e osteogênica enquanto que as células tronco do alantóide, limitaram-se a diferenciação condrogênica. Ao mesmo tempo, ambos os tipos celulares, não prosseguiram à diferenciação adipogênica. Surpreendentemente, o meio de diferenciação para gordura, induziu a mudança morfológica nestas células que passaram a apresentar a morfologia típica de células neuronais. Podemos concluir que provavelmente para diferenciação adipogênica, é preciso desenvolver outro meio de cultura, por outro lado, esse resultado sugere que devemos explorar o potencial neurogênico desses tipos celulares. / The dog is an excellent preclinical model for the study of diseases, pharmacological tests and new therapies for future application in humans. Thus, we studied the canine model as a source of stem cells from fetal membranes, amniotic fluid, allantois and fluid yolk. Since today, stem cells have a hope in curing various diseases in both dogs and humans. Therefore, we characterize and study the differentiation potential of these cells, isolated after the technique of ovarian salpingo hysterectomy. After the isolation and characterization, was only established the culture of amniotic and allantois fluid. To characterize the cells isolated in order to demonstrate that they are true stem cells, the following were used antibodies, vimentin, nestin, cytokeratin-18 and oct-4. The cells were reactive positively to vimentin, nestin, cytokeratin. We induced the differentiation of these cells osteogenic, chondrogenic, adipogenic, using previously established protocols. Stem cells from amniotic fluid were restricted to chondrogenic and osteogenic differentiation while the stem cells of the allantois, limited to chondrogenic differentiation. At the same time, both cell types, were not able to adipogenic differentiation. Surprisingly, the means of adipogenic differentiation, induced the typical morphology of neuronal cells. We can conclude that probably for adipogenic differentiation, we must develop other culture media, on the other hand, this result suggests that we should explore the neurogenic potential these cell types.

A terapia fotodinâmica (TFD) é uma técnica não invasiva usada no tratamento de lesões de pele, como câncer basocelular, queratose actínica, e doença de Bowen, dentre outros. Basicamente, a combinação da administração de um fotossensibilizador (FS), com a irradiação de luz adequada e o oxigênio celular, gera uma série de reações oxidativas que provocam a morte do tecido. Contudo, o principal efeito colateral desta terapia é a fotossensibilidade prolongada ocasionada pela administração de fotossensibilizadores sistêmicos. Por outro lado, a via tópica não apresenta esta limitação, pois o tratamento é realizado no local da lesão através de pró-drogas. O ácido aminolevulínico, ALA, está entre as pró-drogas mais utilizadas para indução do acúmulo do agente fotossensível na pele, a protoporfirina IX, ou PpIX. Contudo, a via tópica não permite penetração suficiente e homogênea do creme para o tratamento de lesões espessas. Visando a melhoria da TFD, foram realizados estudos in vivo e in vitro. Nos estudos in vivo, técnicas mecânicas - rolos de microagulhas, tape stripping e injeção livre de agulhas foram estudadas buscando encontrar a mais eficiente nos quesitos de: promoção da penetração da pró-droga no tecido, distribuição homogênea e de indução do acúmulo de PpIX. Para isto, foi o utilizado o modelo porcino, in vivo, conhecido como o modelo que possui a pele mais similar à pele humana. Os resultados in vivo mostram que as técnicas têm resultados similares na produção de PpIX e na distribuição de porfirina mais homogênea na superfície. Além disso, todas as técnicas estudadas in vivo têm se destacado em promover uma entrega mais homogênea de ALA também na profundidade da pele quando comparadas ao grupo controle. Nos estudos in vitro, foram examinadas possíveis diferenças na capacidade de formação da PpIX e/ou de resistência de células ao tratamento por TFD entre células expressando diferentes características de transição epitélio-mesenquimal. Os resultados in vitro indicam que as células com características epitélio-mesenquimal mais acentuadas produzem mais PpIX e são mais responsivas à TFD. Estes resultados indicam que a TFD tem maior efetividade no tratamento de células mesenquimais, e os estudos in vivo mostram que no tecido normal há maior seletividade de produção na camada da epiderme e apêndices da pele sugerindo que a terapia pode ser utilizada com maior eficiência em lesões superficiais e, até mesmo diminuir as taxas de recorrência devido a heterogeneidade de distribuição do creme na pele quando umas das técnicas mecânicas são utilizadas. / Photodynamic therapy (PDT) is a noninvasive technique used to treat skin lesions, such as basal cell cancer, actinic keratosis and Bowen\'s disease. Basically, the administration of a photosensitizer (PS), combined with the illumination of adequate light and the cellular oxygen, generate a series of oxidative reactions that cause tissue death. However, the major side effect of the treatment is prolonged photosensitivity caused by the systemic administration of photosensitizers. On the other hand, the topical therapy does not show this limitation, and it is performed at the lesion site via prodrugs. The aminolevulinic acid, ALA, is the most popular pro-drug in topical PDT. This prodrug induces PpIX production that is a photosensitive porphyrin. However, when ALA is used topically, the cream does not provide enough or homogeneous penetration for the treatment of deep lesions. Therefore, with the aim of improving PDT therapy, studies in vivo and in vitro were performed. In the in vivo analysis, mechanical techniques - microneedle roller, tape stripping, and needle-free injection- were studied looking for the most effective regarding to improve the following purposes: promoting penetration of the prodrug into the tissue, homogeneous distribution, and at inducing PpIX accumulation. The evaluations were made by fluorescence spectroscopy, biopsy of skin, and fluorescence images, using the porcine model, in vivo, known as the most similar of human skin tissue. The in vivo results showed that all techniques have similar results in the production of PpIX, and perform a more homogeneous porphyrin distribution in the skin surface. Moreover, all the techniques have excelled in promoting a homogeneous distribution of PpIX in the deep of the skin when compared to the control group. In addition to the skin penetration, studies of PpIX production were performed in vitro in cells expressing different levels of epithelial-mesenchymal transition characteristics. The studies were made in regard to a possible difference in PpIX formation capacity and / or a resistance to the PDT treatment. The in vitro results showed that cells with more epithelial-mesenchymal characteristics produce more PpIX and are more responsive to the PDT therapy. These results indicate that PDT therapy may have a better effectiveness in the treatment of mesenchymal cells and also the results in vivo showed that the ALA-induced PpIX in normal tissue seems to be selective to epidermal and skin appendages, indicating that the topical therapy may be used with a higher efficiency in superficial injuries providing lower recurrence rates when they combine with one of the techniques studied.