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The success of regenerative cardiac therapy requires reestablishing a capable blood supply via vasculature. The objective of this study was to develop an optimal scaffold formulation for de novo collateral vessel growth of aortic grafts using modified fibrin clots. This ex vivo vascular outgrowth model can be used to interrogate the complex cell or tissue interactions on the angiogenic front as vessels are formed. Based on formulation constraints, the methods used here may provide a clinically applicable option for guided collateral formation. Once understood, the methods and procedures can be tested and modified as necessary for in vivo, in situ regenerative therapy. Aortic segments from wild-type (C57BL/6J) and apolipoprotein-E deficient (ApoE) atherosclerosis-prone mice were cultured in a 3D environment created by various formulations of PEGylated fibrin. Aortic outgrowth was assessed and the optimal formulation was chosen to test the formation of de novo vascular circuits -- the first step necessary for collateral artery formation. The cultures were examined by conventional and confocal microscopy as well as by optical coherence tomography. Experiments testing the relationship between fibrin PEGylation and aortic vascular outgrowth showed that PEGylating fibrinogen prior to clot formation increased outgrowth over non-PEG control (n=6, p<.05) at lower fibrin concentrations. Lowering fibrin concentration to 10, 5, or 2.5mg/ml resulted in significantly higher outgrowth that was 1.92, 2.04, or 2.20 times that of 20mg/ml PEGylated fibrin gels. When multiple aortic segments are cultured in proximity, microvascular outgrowths visually anastamose suggesting that aorta-aorta conduits can be formed in fibrin based hydrogels. Anastomosing circuits appeared between wild-type aortic segments as well as between wild-type and atherosclerotic prone ApoE knockout segments. Fibrin gels, with or without PEGylation, form scaffolds suitable for regenerative vascular outgrowth ex vivo in normal and atherogenic environments. PEGylating fibrin prior to thrombin-initiated polymerization will allow the incorporation of growth factors or other bioactive components, making this a customizable therapy for guided collateral formation. Additionally, the incorporation of PEG itself does not limit and may actually increase the outgrowth from aortic segments in lower density gels. Finally, PEGylated fibrin gels offer an environment that will promote vascular extensions that visually anastamose, making this a viable model for ex vivo collateral formation. / text

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The double-strand DNA breaks are considered one of the most lethal forms of damage that can compromise the ability of stem cells self-renew and differentiate. Therefore, additional studies are necessary to identify genome damage biomarkers that help the researchers to choice the better cell line to apply in clinical use. Here, we evaluated the potential use of DNA Comet Assay, DNA fragmentation fluorimetric assay using Picogreen dye and reactive oxygen species (ROS) level by DCFH-DA fluorimetric assay as potential biomarkers to identify the genome conditions of dental stem cells (DSCs) isolated from dog´s canine teeth. The results showed important differences among the three initial DSCs passage when compared to > 4th passages. In general, the initial DSCs passages presented higher cell proliferation, lower DNA damage and ROS. However, we noticed a large number of nucleus with some level of DNA damage (30 to 40% in the initial DSCs passage and > 50% in the late passage) that indicates an in vitro DSCs genomic fragility. The results suggest that these relatively simple and inexpensive approaches as Comet, DNA fragmentation could to help for sorting stem cell with less DNA damage used to research or therapeutic use. / Quebras na dupla-fita do DNA são consideradas uma das formas mais letais de dano que podem comprometer a capacidade das células-tronco de se autorenovarem ou de se diferenciarem. Portanto, estudos adicionais são necessários para identificar biomarcadores de danos genômicos que possam ajudar os pesquisadores a escolher as melhores linhagens celulares para estudos e seu uso clínico veterinário. Para tanto o presente estudo teve como objetivo implantar uma técnica de obtenção de células-tronco a partir de polpa de dente (dental stem-cells, DSCs) de cães avaliando a taxa de proliferação celular, a morfologia das células e a qualidade celular através de indicadores de dano de DNA e estresse oxidativo em oito diferentes passagens de cultura em fase indiferenciada. A escolha de obtenção de células-tronco a partir da polpa dentária se deu por ser de fácil acesso, as células possuírem crescimento rápido e ótimo potencial de diferenciação celular. Para avaliar a qualidade das células em oito diferentes passagens foi feita análise da taxa de proliferação celular, de danos no DNA por duas técnicas complementares (Ensaio do DNA Cometa e Fragmentação do DNA por análise fluorimétrica utilizando-se o corante Picogreen) e dos níveis de espécies reativas de oxigênio (EROs) que causam estresse oxidativo via ensaio fluorimétrico do DCFH-DA. Os resultados mostraram importantes diferenças entre as passagens iniciais em relação as mais tardias. Em geral até terceira passagem a taxa de proliferação celular foi mais alta, com menor dano genômico e produção de EROs, sendo a segunda passagem a que apresentou melhor qualidade. Entretanto outra questão observada foi o grande número de células com DNA danificado observado em todas as passagens. Os resultados sugerem que testes relativamente simples e baratos como o DNA cometa e a análise de fragmentação do DNA podem ajudar na escolher a passagem celular em que as células apresentam melhor qualidade genômica e funcional tanto para as pesquisas quanto na aplicação clínica regenerativa.

Enxertos livres de pele de espessura total são indicados para cobrir grandes defeitos de pele em superfícies flexoras ou em extremidades distais e sofrem lesão por isquemia e reperfusão pela própria natureza do procedimento cirúrgico. O objetivo deste trabalho foi testar a associação de células tronco mesenquimais de origem adiposa (ADSCs) heterólogas a enxertos cutâneos autólogos de espessura total em ratos Wistar. Enxertos de 12 mm de diâmetro foram executados no dorso de 30 ratos, em dois locais: cranial e caudal. Os ratos foram distribuídos em seis grupos (n=5): grupo ADSC_G recebeu, no enxerto, 1x106 ADSCs em 200 μL de Solução Salina 0,9% (SS); grupo ADSC_B recebeu 1x106 ADSCs em 200 μL de SS na borda do leito receptor; grupo ADSC_GB, metade da mesma suspensão na borda e outra metade no enxerto. Os grupos controle, SS_G e SS_B, receberam apenas SS no enxerto ou nas bordas respectivamente. No grupo S, o enxerto não recebeu nenhum tratamento durante as cirurgias. Curativos do tipo tie-over permaneceram até o 5º dia. Na cirurgia (d0), aos 5 (d5) e 14 (d14) dias de pós-operatório, os desenhos dos enxertos foram digitalizados e suas áreas mensuradas (software ImageJ). As avalições clínicas consideraram peso, presença de secreções e ocorrência de epidermólise. A planimetria demonstrou a taxa de pele normal, de pele avermelhada e de ulceração, assim como a contração dos enxertos entre os intervalos d0–d5, d5-d14 e d0-d14. As amostras dos enxertos foram obtidas em d14 para coloração com Hematoxilina e eosina e Tricrômico de Masson. A epiderme foi avaliada para espessamento, ceratose, acantose, degeneração hidrópica, infiltrado inflamatório. A derme foi avaliada quanto a rarefação pilosa, tecido de granulação, infiltrado inflamatório, deposição de colágeno. Os resultados foram expressos em média e desvio padrão, e a análise estatística utilizou as Equações de Estimações Generalizadas (GEE), com nível de significância de 5%. O grupo ADSC_G apresentou melhores aspectos macroscópicos, menos ocorrência de epidermólise e de rarefação pilosa e uma das menores médias de área de ulceração, juntamente com os outros grupos tratados com ADSCs. O grupo ADSC_G demonstrou as menores médias de alterações histopatológicas como: espessamento da epiderme, degeneração hidrópica, tecido de granulação. O mesmo grupo ficou entre as menores médias de acantose e infiltrado inflamatório na derme, ao mesmo tempo que apresentou as maiores médias de VEGF no subcutâneo e no tecido de granulação. Dessa forma, pode-se concluir que as ADSCs protegeram os enxertos dos efeitos deletérios da isquemia, assim como e sugerem-se novos estudos em fases iniciais da cicatrização para compreensão dos mecanismos envolvidos. / Evaluation of adipose derived stem cells (ADSC) effect on full-thickness skin graft (FTSG) as a wound healing model in ischemic conditions. Two 12 mm diameter FTSGs were harvested and placed onto dorsal recipient beds of twenty-four Wistar rats, in two anatomic regions: cranial and caudal. Rats were randomized into five groups. Before grafting, group E FTSGs received subfascial injection of 1X106 ADSCs diluted in 200 μL of physiologic saline. Group EC FTSGs received only physiologic saline. Group B received ADSCs in the recipient bed edges; group C received physiologic saline in the edges. Group ADSC_GB received the same ADSCs number and volume, half in the graft and half in the edges. Using planimetry, grafts were analyzed for graft´s contraction rate (d0, d5, d14), normal skin rate and occurrence of epidermolysis and failure rate (d14). FTSGs samples were obtained on the d14 to hematoxylin-eosin and Masson’s Trichrome staining for epidermal analysis (epidermal thickening, keratosis, acanthosis, hydropic degeneration, inflammatory infiltrate) and dermal analysis (hairless, granulation tissue, inflammatory infiltrate, collagen deposition). The obtained results were expressed by mean (n=5). Statistical significance (p<0,05) was calculated using Generalized Estimating Equations. The ADSC_G group had better macroscopic aspects, less occurrence of epidermolysis and hairless and one of the lowest averages of ulceration area, along with the other groups treated with ADSCs. The ADSC_G group showed the lowest mean on the histopathological changes measured such as thickening of the epidermis, hydropic degeneration, less granulation tissue. The same group was among the lowest acanthosis and inflammatory infiltrate averages in the dermis, while presented with the greatest of VEGF average in the subcutaneous and in the granulation tissue. Thus it can be concluded that the ADSCs may have protected the grafts from the deleterious effects of ischemia and suggest new studies in the early stages of healing to understand the mechanisms involved.

Enxertos livres de pele de espessura total são indicados para cobrir grandes defeitos de pele em superfícies flexoras ou em extremidades distais e sofrem lesão por isquemia e reperfusão pela própria natureza do procedimento cirúrgico. O objetivo deste trabalho foi testar a associação de células tronco mesenquimais de origem adiposa (ADSCs) heterólogas a enxertos cutâneos autólogos de espessura total em ratos Wistar. Enxertos de 12 mm de diâmetro foram executados no dorso de 30 ratos, em dois locais: cranial e caudal. Os ratos foram distribuídos em seis grupos (n=5): grupo ADSC_G recebeu, no enxerto, 1x106 ADSCs em 200 μL de Solução Salina 0,9% (SS); grupo ADSC_B recebeu 1x106 ADSCs em 200 μL de SS na borda do leito receptor; grupo ADSC_GB, metade da mesma suspensão na borda e outra metade no enxerto. Os grupos controle, SS_G e SS_B, receberam apenas SS no enxerto ou nas bordas respectivamente. No grupo S, o enxerto não recebeu nenhum tratamento durante as cirurgias. Curativos do tipo tie-over permaneceram até o 5º dia. Na cirurgia (d0), aos 5 (d5) e 14 (d14) dias de pós-operatório, os desenhos dos enxertos foram digitalizados e suas áreas mensuradas (software ImageJ). As avalições clínicas consideraram peso, presença de secreções e ocorrência de epidermólise. A planimetria demonstrou a taxa de pele normal, de pele avermelhada e de ulceração, assim como a contração dos enxertos entre os intervalos d0–d5, d5-d14 e d0-d14. As amostras dos enxertos foram obtidas em d14 para coloração com Hematoxilina e eosina e Tricrômico de Masson. A epiderme foi avaliada para espessamento, ceratose, acantose, degeneração hidrópica, infiltrado inflamatório. A derme foi avaliada quanto a rarefação pilosa, tecido de granulação, infiltrado inflamatório, deposição de colágeno. Os resultados foram expressos em média e desvio padrão, e a análise estatística utilizou as Equações de Estimações Generalizadas (GEE), com nível de significância de 5%. O grupo ADSC_G apresentou melhores aspectos macroscópicos, menos ocorrência de epidermólise e de rarefação pilosa e uma das menores médias de área de ulceração, juntamente com os outros grupos tratados com ADSCs. O grupo ADSC_G demonstrou as menores médias de alterações histopatológicas como: espessamento da epiderme, degeneração hidrópica, tecido de granulação. O mesmo grupo ficou entre as menores médias de acantose e infiltrado inflamatório na derme, ao mesmo tempo que apresentou as maiores médias de VEGF no subcutâneo e no tecido de granulação. Dessa forma, pode-se concluir que as ADSCs protegeram os enxertos dos efeitos deletérios da isquemia, assim como e sugerem-se novos estudos em fases iniciais da cicatrização para compreensão dos mecanismos envolvidos. / Evaluation of adipose derived stem cells (ADSC) effect on full-thickness skin graft (FTSG) as a wound healing model in ischemic conditions. Two 12 mm diameter FTSGs were harvested and placed onto dorsal recipient beds of twenty-four Wistar rats, in two anatomic regions: cranial and caudal. Rats were randomized into five groups. Before grafting, group E FTSGs received subfascial injection of 1X106 ADSCs diluted in 200 μL of physiologic saline. Group EC FTSGs received only physiologic saline. Group B received ADSCs in the recipient bed edges; group C received physiologic saline in the edges. Group ADSC_GB received the same ADSCs number and volume, half in the graft and half in the edges. Using planimetry, grafts were analyzed for graft´s contraction rate (d0, d5, d14), normal skin rate and occurrence of epidermolysis and failure rate (d14). FTSGs samples were obtained on the d14 to hematoxylin-eosin and Masson’s Trichrome staining for epidermal analysis (epidermal thickening, keratosis, acanthosis, hydropic degeneration, inflammatory infiltrate) and dermal analysis (hairless, granulation tissue, inflammatory infiltrate, collagen deposition). The obtained results were expressed by mean (n=5). Statistical significance (p<0,05) was calculated using Generalized Estimating Equations. The ADSC_G group had better macroscopic aspects, less occurrence of epidermolysis and hairless and one of the lowest averages of ulceration area, along with the other groups treated with ADSCs. The ADSC_G group showed the lowest mean on the histopathological changes measured such as thickening of the epidermis, hydropic degeneration, less granulation tissue. The same group was among the lowest acanthosis and inflammatory infiltrate averages in the dermis, while presented with the greatest of VEGF average in the subcutaneous and in the granulation tissue. Thus it can be concluded that the ADSCs may have protected the grafts from the deleterious effects of ischemia and suggest new studies in the early stages of healing to understand the mechanisms involved.

Enxertos livres de pele de espessura total são indicados para cobrir grandes defeitos de pele em superfícies flexoras ou em extremidades distais e sofrem lesão por isquemia e reperfusão pela própria natureza do procedimento cirúrgico. O objetivo deste trabalho foi testar a associação de células tronco mesenquimais de origem adiposa (ADSCs) heterólogas a enxertos cutâneos autólogos de espessura total em ratos Wistar. Enxertos de 12 mm de diâmetro foram executados no dorso de 30 ratos, em dois locais: cranial e caudal. Os ratos foram distribuídos em seis grupos (n=5): grupo ADSC_G recebeu, no enxerto, 1x106 ADSCs em 200 μL de Solução Salina 0,9% (SS); grupo ADSC_B recebeu 1x106 ADSCs em 200 μL de SS na borda do leito receptor; grupo ADSC_GB, metade da mesma suspensão na borda e outra metade no enxerto. Os grupos controle, SS_G e SS_B, receberam apenas SS no enxerto ou nas bordas respectivamente. No grupo S, o enxerto não recebeu nenhum tratamento durante as cirurgias. Curativos do tipo tie-over permaneceram até o 5º dia. Na cirurgia (d0), aos 5 (d5) e 14 (d14) dias de pós-operatório, os desenhos dos enxertos foram digitalizados e suas áreas mensuradas (software ImageJ). As avalições clínicas consideraram peso, presença de secreções e ocorrência de epidermólise. A planimetria demonstrou a taxa de pele normal, de pele avermelhada e de ulceração, assim como a contração dos enxertos entre os intervalos d0–d5, d5-d14 e d0-d14. As amostras dos enxertos foram obtidas em d14 para coloração com Hematoxilina e eosina e Tricrômico de Masson. A epiderme foi avaliada para espessamento, ceratose, acantose, degeneração hidrópica, infiltrado inflamatório. A derme foi avaliada quanto a rarefação pilosa, tecido de granulação, infiltrado inflamatório, deposição de colágeno. Os resultados foram expressos em média e desvio padrão, e a análise estatística utilizou as Equações de Estimações Generalizadas (GEE), com nível de significância de 5%. O grupo ADSC_G apresentou melhores aspectos macroscópicos, menos ocorrência de epidermólise e de rarefação pilosa e uma das menores médias de área de ulceração, juntamente com os outros grupos tratados com ADSCs. O grupo ADSC_G demonstrou as menores médias de alterações histopatológicas como: espessamento da epiderme, degeneração hidrópica, tecido de granulação. O mesmo grupo ficou entre as menores médias de acantose e infiltrado inflamatório na derme, ao mesmo tempo que apresentou as maiores médias de VEGF no subcutâneo e no tecido de granulação. Dessa forma, pode-se concluir que as ADSCs protegeram os enxertos dos efeitos deletérios da isquemia, assim como e sugerem-se novos estudos em fases iniciais da cicatrização para compreensão dos mecanismos envolvidos. / Evaluation of adipose derived stem cells (ADSC) effect on full-thickness skin graft (FTSG) as a wound healing model in ischemic conditions. Two 12 mm diameter FTSGs were harvested and placed onto dorsal recipient beds of twenty-four Wistar rats, in two anatomic regions: cranial and caudal. Rats were randomized into five groups. Before grafting, group E FTSGs received subfascial injection of 1X106 ADSCs diluted in 200 μL of physiologic saline. Group EC FTSGs received only physiologic saline. Group B received ADSCs in the recipient bed edges; group C received physiologic saline in the edges. Group ADSC_GB received the same ADSCs number and volume, half in the graft and half in the edges. Using planimetry, grafts were analyzed for graft´s contraction rate (d0, d5, d14), normal skin rate and occurrence of epidermolysis and failure rate (d14). FTSGs samples were obtained on the d14 to hematoxylin-eosin and Masson’s Trichrome staining for epidermal analysis (epidermal thickening, keratosis, acanthosis, hydropic degeneration, inflammatory infiltrate) and dermal analysis (hairless, granulation tissue, inflammatory infiltrate, collagen deposition). The obtained results were expressed by mean (n=5). Statistical significance (p<0,05) was calculated using Generalized Estimating Equations. The ADSC_G group had better macroscopic aspects, less occurrence of epidermolysis and hairless and one of the lowest averages of ulceration area, along with the other groups treated with ADSCs. The ADSC_G group showed the lowest mean on the histopathological changes measured such as thickening of the epidermis, hydropic degeneration, less granulation tissue. The same group was among the lowest acanthosis and inflammatory infiltrate averages in the dermis, while presented with the greatest of VEGF average in the subcutaneous and in the granulation tissue. Thus it can be concluded that the ADSCs may have protected the grafts from the deleterious effects of ischemia and suggest new studies in the early stages of healing to understand the mechanisms involved.

This work aims towards the development of a modular system for fabrication of monodisperse microgels made of poly(2-oxazoline)s for use in the field of regenerative therapy.

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