O extraordinário potencial regenerativo do complexo dentino-pulpar enfatiza a importância da caracterização dos processos celulares e moleculares envolvidos na regeneração dentinária. O avanço da pesquisa com células-tronco desencadeou um grande interesse de cultivá-las na presença de sinais de indução odontogênica. O objetivo do presente trabalho foi avaliar comparativamente células indiferenciadas da polpa (OD-21) e odontoblásticas (MDPC-23) através da avaliação do estímulo celular e do perfil de expressão gênica. As células OD-21 e MDPC-23 foram cultivadas em garrafas de cultura até a subconfluência e, em seguida, cultivadas em placas de 24 poços na concentração de 104 células /poço (n = 5). Os parâmetros analisados foram: (1) proliferação, viabilidade celular e atividade de fosfatase alcalina após 3, 7 e 10 dias; além de detecção e quantificação de matriz mineralizada após 17 dias (o teste estatístico utilizado foi o de Mann-Whitney para p≤0,05); (2) imunofluorescência para proteínas não-colágenas (DSPP e osteopontina) após 1, 3 e 7 dias; (3) análises de expressão transcricional através da tecnologia de cDNA microarray e PCR em tempo real. Os dados de microarrays foram analisados com o auxílio de programas de bioinformática especializados como SAM (significance analysis of microarrays), Cluster-TreeView e GeneNetwork. A expressão gênica foi avalidada pela reação em tempo real em cadeia da polimerase (PCR). Os resultados mostraram que a viabilidade celular ficou acima dos 80% em ambas as células, e que a proliferação celular e a atividade de fosfatase alcalina foram maiores nas células MDPC-23. Foram observados nódulos de mineralização somente na cultura de células odontoblásticas. A osteopontina apresentou-se igualmente presente em ambas as células, enquanto a sialofosfoproteína dentinária foi expressa em maior quantidade nas células MDPC-23. Os resultados demonstraram genes com comportamento semelhante nos dois tipos de células, tais como Bad (morte celular), Erf e Btg1 (proliferação celular), Cxcl10 e Il13 (resposta imune) e Arfgef1 (comunicação celular). Além disso, regiões no heatmap mostraram diferenças na indução e repressão de genes, como C1qb (resposta imune), Jak2 (morte, comunicação e proliferação celular), Col4a1 (adesão celular), Rpl6 e Rpl26 (processo metabólico celular). Concluímos que as células OD-21, embora indiferenciadas, compartilham muitos genes com comportamento semelhante à células odontoblásticas MDPC-23, sugerindo seu potencial para se diferenciar em odontoblastos. / The extraordinary regenerative potential of pulp-dentin complex leads to the importance of the characterization of cell and molecular processes involved in regeneration of dentin. The advancement of stem cell research sparked great interest in cultivating them in the presence of signs of odontogenic induction. The purpose of the present investigation was to evaluate comparatively undifferentiated pulp cells (OD-21) and odontoblastic cells (MDPC-23) through the assessment of cell stimulation and gene expression profiling. OD-21 and MDPC-23 cells were grown in culture flasks until subconfluence, and then cultured in 24-well plates at a concentration of 104 cells/well (n=5). The parameters analyzed were: (1) proliferation, cell viability and alkaline phosphatase activity after 3, 7 and 10 days, in addition to detection and quantification of mineralized matrix after 17 days (the statistical test used was the Mann-Whitney p≤0.05), (2) immunofluorescence for non-collagen proteins (DSPP and osteopontin) at 1, 3 and 7 days, (3) transcriptional expression analysis using cDNA microarray technology and real-time PCR. The microarray data were analyzed with the aid of specialized bioinformatics programs such as SAM (significance analysis of microarrays), Cluster, TreeView and GeneNetwork. Gene expression was avalided by real-time polymerase chain reaction (PCR). The results showed that cell viability was above 80% in both cells, and cell proliferation and alkaline phosphatase activity were higher in MDPC-23 cells. Mineralization nodules were observed only in the odontoblastic cell cultures. Osteopontin was present equally in both cells, whereas dentin sialophosphoprotein was higher expressed in MDPC-23 cells. The results showed genes with similar behavior in two cell types, such as Bad (cell death), Erf and Btg1 (cell proliferation), Il13 and Cxcl10 (immune response) and Arfgef1 (cell communication). Moreover, regions of the heatmap showed differences in induction and repression of genes, such C1qb (immune response), Jak2 (death, communication and cell proliferation), Col4a1 (cell adhesion), Rpl26 and Rpl6 (cellular metabolic process). We conclude that the OD-21 cells, although undifferentiated, share many genes with similar behavior to the odontoblastic MDPC-23 cells, suggesting their potential to differentiate into odontoblasts.

O extraordinário potencial regenerativo do complexo dentino-pulpar enfatiza a importância da caracterização dos processos celulares e moleculares envolvidos na regeneração dentinária. O avanço da pesquisa com células-tronco desencadeou um grande interesse de cultivá-las na presença de sinais de indução odontogênica. O objetivo do presente trabalho foi avaliar comparativamente células indiferenciadas da polpa (OD-21) e odontoblásticas (MDPC-23) através da avaliação do estímulo celular e do perfil de expressão gênica. As células OD-21 e MDPC-23 foram cultivadas em garrafas de cultura até a subconfluência e, em seguida, cultivadas em placas de 24 poços na concentração de 104 células /poço (n = 5). Os parâmetros analisados foram: (1) proliferação, viabilidade celular e atividade de fosfatase alcalina após 3, 7 e 10 dias; além de detecção e quantificação de matriz mineralizada após 17 dias (o teste estatístico utilizado foi o de Mann-Whitney para p≤0,05); (2) imunofluorescência para proteínas não-colágenas (DSPP e osteopontina) após 1, 3 e 7 dias; (3) análises de expressão transcricional através da tecnologia de cDNA microarray e PCR em tempo real. Os dados de microarrays foram analisados com o auxílio de programas de bioinformática especializados como SAM (significance analysis of microarrays), Cluster-TreeView e GeneNetwork. A expressão gênica foi avalidada pela reação em tempo real em cadeia da polimerase (PCR). Os resultados mostraram que a viabilidade celular ficou acima dos 80% em ambas as células, e que a proliferação celular e a atividade de fosfatase alcalina foram maiores nas células MDPC-23. Foram observados nódulos de mineralização somente na cultura de células odontoblásticas. A osteopontina apresentou-se igualmente presente em ambas as células, enquanto a sialofosfoproteína dentinária foi expressa em maior quantidade nas células MDPC-23. Os resultados demonstraram genes com comportamento semelhante nos dois tipos de células, tais como Bad (morte celular), Erf e Btg1 (proliferação celular), Cxcl10 e Il13 (resposta imune) e Arfgef1 (comunicação celular). Além disso, regiões no heatmap mostraram diferenças na indução e repressão de genes, como C1qb (resposta imune), Jak2 (morte, comunicação e proliferação celular), Col4a1 (adesão celular), Rpl6 e Rpl26 (processo metabólico celular). Concluímos que as células OD-21, embora indiferenciadas, compartilham muitos genes com comportamento semelhante à células odontoblásticas MDPC-23, sugerindo seu potencial para se diferenciar em odontoblastos. / The extraordinary regenerative potential of pulp-dentin complex leads to the importance of the characterization of cell and molecular processes involved in regeneration of dentin. The advancement of stem cell research sparked great interest in cultivating them in the presence of signs of odontogenic induction. The purpose of the present investigation was to evaluate comparatively undifferentiated pulp cells (OD-21) and odontoblastic cells (MDPC-23) through the assessment of cell stimulation and gene expression profiling. OD-21 and MDPC-23 cells were grown in culture flasks until subconfluence, and then cultured in 24-well plates at a concentration of 104 cells/well (n=5). The parameters analyzed were: (1) proliferation, cell viability and alkaline phosphatase activity after 3, 7 and 10 days, in addition to detection and quantification of mineralized matrix after 17 days (the statistical test used was the Mann-Whitney p≤0.05), (2) immunofluorescence for non-collagen proteins (DSPP and osteopontin) at 1, 3 and 7 days, (3) transcriptional expression analysis using cDNA microarray technology and real-time PCR. The microarray data were analyzed with the aid of specialized bioinformatics programs such as SAM (significance analysis of microarrays), Cluster, TreeView and GeneNetwork. Gene expression was avalided by real-time polymerase chain reaction (PCR). The results showed that cell viability was above 80% in both cells, and cell proliferation and alkaline phosphatase activity were higher in MDPC-23 cells. Mineralization nodules were observed only in the odontoblastic cell cultures. Osteopontin was present equally in both cells, whereas dentin sialophosphoprotein was higher expressed in MDPC-23 cells. The results showed genes with similar behavior in two cell types, such as Bad (cell death), Erf and Btg1 (cell proliferation), Il13 and Cxcl10 (immune response) and Arfgef1 (cell communication). Moreover, regions of the heatmap showed differences in induction and repression of genes, such C1qb (immune response), Jak2 (death, communication and cell proliferation), Col4a1 (cell adhesion), Rpl26 and Rpl6 (cellular metabolic process). We conclude that the OD-21 cells, although undifferentiated, share many genes with similar behavior to the odontoblastic MDPC-23 cells, suggesting their potential to differentiate into odontoblasts.

O agregado de trióxido mineral (MTA) tem-se demonstrado aplicável em diversas situações que exigem reparação dos tecidos dentais e periapicais. Contudo, desvantagens relacionadas ao seu elevado custo, propriedades físico-químicas e dificuldade de manuseio têm limitado sua utilização. Neste sentido, um novo cimento de aluminato de cálcio e aditivos (CAC+) foi desenvolvido para superar algumas características negativas do MTA, mantendo, no entanto, suas propriedades satisfatórias. O objetivo deste estudo foi avaliar a progressão de culturas de células osteogênicas e de células indiferenciadas da polpa dental (linhagem OD-21) expostas ao CAC+, utilizando MTA como controle, ou a preparações alternativas do CAC+, com maior conteúdo de cloreto de cálcio (CaCl2) e/ou com substituição do óxido de zinco por óxido de bismuto como radiopacificador. Para isso, células osteogênicas derivadas de calvárias de ratos ou células da linhagem OD-21 foram crescidas sobre Thermanox® por 24 h e expostas, por períodos de até 14 dias, a amostras dos diferentes materiais, posicionadas sobre Transwell®. Em células osteogênicas, apesar de a proximidade com as amostras de CAC+ e MTA inibir o crescimento celular, nas áreas periféricas das lamínulas, foram observados proliferação, viabilidade celular e expressão de marcadores-chave da diferenciação osteoblástica, que precederam a mineralização da matriz extracelular. Culturas expostas ao CAC+, comparativamente ao MTA, exibiram aumentos na viabilidade celular, atividade de fosfatase alcalina e na expressão de marcadores de diferenciação, o que não se repetiu para células OD-21. Além disso, demonstrou-se que os efeitos destes cimentos sobre a osteogênese in vitro variaram de acordo com o período de exposição das culturas, sendo mais favoráveis durante sua fase proliferativa. Entre as preparações de CAC+, verificou-se que o aumento no teor de CaCl2 promoveu maior disponibilização de Ca2+ no meio de cultura, o que correspondeu a maior diferenciação celular e formação de matriz mineralizada em culturas de células osteogênicas e OD-21, e à redução de efeitos negativos da adição de óxido de bismuto sobre osteoblastos. Conclui-se que o CAC+ favorece o desenvolvimento do fenótipo osteogênico, atuando principalmente em células em estágios iniciais de diferenciação e que a adição de CaCl2, independentemente do agente radiopacificador, potencializa os efeitos benéficos sobre células osteogênicas e favorece o desenvolvimento e diferenciação de células indiferenciadas derivadas do tecido pulpar, podendo ser considerado como material alternativo ao MTA. / Mineral trioxide aggregate (MTA) has been successfully applied in endodontic procedures in which dental and periapical tissue repair are required. However, some drawbacks of MTA as high cost, physicochemical properties and difficulty in handling have limited its use. In this context, a novel calcium aluminate cement plus additives (CAC+) has been developed to overcome some negative features of MTA. The aim of this study was to evaluate the progression of either osteogenic cell cultures or undifferentiated dental pulp-derived ones (OD-21 cell line) exposed to CAC+ or to alternative formulations of CAC+ with a higher content of calcium chloride (CaCl2) and/or replacement of zinc oxide by bismuth oxide as radiopacifier agent. Rat calvaria-derived cells or OD-21 cells were grown on Thermanox® coverslips for 24 h and exposed to samples of CAC+ or MTA (control) placed on Transwell® for periods of up to 14 days. In osteogenic cell cultures, the proximity to MTA or CAC+ samples inhibited cell growth, whereas at distance it was observed cell proliferation, cell viability and expression of differentition markers prior to mineralization of the extracellular matrix. Comparatively to MTA, osteogenic cell cultures exposed to CAC+ exhibited higher cell viability, alkaline phosphatase activity and expression of key osteoblast markers, contrary to what was observed for OD-21 cells. Furthermore, it was demonstrated that the effects of these cements on in vitro osteogenesis varied according to the timing of exposure, with a more favorable impact during the proliferative phase of cultures. Among the diverse formulations of CAC+, it was found that the increase in the CaCl2 content promoted greater availability of Ca2+ in the culture medium, which corresponded to higher cell differentiation and mineralized matrix formation in osteoblastic cell cultures and OD-21 cells, while reducing the negative effects of bismuth oxide on osteoblasts. In conclusion, CAC+ supported the acquisition of the osteogenic cell phenotype, mostly for cells in early stages of differentiation. Additionaly, the increase in the CaCl2 content, regardless of the radiopacifier agent, potentiates the beneficial effects on osteogenic cells and promotes the growth and differentiation of OD-21 cells, rendering CAC+ a potential alternative material to replace MTA in endodontic procedures.

O agregado de trióxido mineral (MTA) tem-se demonstrado aplicável em diversas situações que exigem reparação dos tecidos dentais e periapicais. Contudo, desvantagens relacionadas ao seu elevado custo, propriedades físico-químicas e dificuldade de manuseio têm limitado sua utilização. Neste sentido, um novo cimento de aluminato de cálcio e aditivos (CAC+) foi desenvolvido para superar algumas características negativas do MTA, mantendo, no entanto, suas propriedades satisfatórias. O objetivo deste estudo foi avaliar a progressão de culturas de células osteogênicas e de células indiferenciadas da polpa dental (linhagem OD-21) expostas ao CAC+, utilizando MTA como controle, ou a preparações alternativas do CAC+, com maior conteúdo de cloreto de cálcio (CaCl2) e/ou com substituição do óxido de zinco por óxido de bismuto como radiopacificador. Para isso, células osteogênicas derivadas de calvárias de ratos ou células da linhagem OD-21 foram crescidas sobre Thermanox® por 24 h e expostas, por períodos de até 14 dias, a amostras dos diferentes materiais, posicionadas sobre Transwell®. Em células osteogênicas, apesar de a proximidade com as amostras de CAC+ e MTA inibir o crescimento celular, nas áreas periféricas das lamínulas, foram observados proliferação, viabilidade celular e expressão de marcadores-chave da diferenciação osteoblástica, que precederam a mineralização da matriz extracelular. Culturas expostas ao CAC+, comparativamente ao MTA, exibiram aumentos na viabilidade celular, atividade de fosfatase alcalina e na expressão de marcadores de diferenciação, o que não se repetiu para células OD-21. Além disso, demonstrou-se que os efeitos destes cimentos sobre a osteogênese in vitro variaram de acordo com o período de exposição das culturas, sendo mais favoráveis durante sua fase proliferativa. Entre as preparações de CAC+, verificou-se que o aumento no teor de CaCl2 promoveu maior disponibilização de Ca2+ no meio de cultura, o que correspondeu a maior diferenciação celular e formação de matriz mineralizada em culturas de células osteogênicas e OD-21, e à redução de efeitos negativos da adição de óxido de bismuto sobre osteoblastos. Conclui-se que o CAC+ favorece o desenvolvimento do fenótipo osteogênico, atuando principalmente em células em estágios iniciais de diferenciação e que a adição de CaCl2, independentemente do agente radiopacificador, potencializa os efeitos benéficos sobre células osteogênicas e favorece o desenvolvimento e diferenciação de células indiferenciadas derivadas do tecido pulpar, podendo ser considerado como material alternativo ao MTA. / Mineral trioxide aggregate (MTA) has been successfully applied in endodontic procedures in which dental and periapical tissue repair are required. However, some drawbacks of MTA as high cost, physicochemical properties and difficulty in handling have limited its use. In this context, a novel calcium aluminate cement plus additives (CAC+) has been developed to overcome some negative features of MTA. The aim of this study was to evaluate the progression of either osteogenic cell cultures or undifferentiated dental pulp-derived ones (OD-21 cell line) exposed to CAC+ or to alternative formulations of CAC+ with a higher content of calcium chloride (CaCl2) and/or replacement of zinc oxide by bismuth oxide as radiopacifier agent. Rat calvaria-derived cells or OD-21 cells were grown on Thermanox® coverslips for 24 h and exposed to samples of CAC+ or MTA (control) placed on Transwell® for periods of up to 14 days. In osteogenic cell cultures, the proximity to MTA or CAC+ samples inhibited cell growth, whereas at distance it was observed cell proliferation, cell viability and expression of differentition markers prior to mineralization of the extracellular matrix. Comparatively to MTA, osteogenic cell cultures exposed to CAC+ exhibited higher cell viability, alkaline phosphatase activity and expression of key osteoblast markers, contrary to what was observed for OD-21 cells. Furthermore, it was demonstrated that the effects of these cements on in vitro osteogenesis varied according to the timing of exposure, with a more favorable impact during the proliferative phase of cultures. Among the diverse formulations of CAC+, it was found that the increase in the CaCl2 content promoted greater availability of Ca2+ in the culture medium, which corresponded to higher cell differentiation and mineralized matrix formation in osteoblastic cell cultures and OD-21 cells, while reducing the negative effects of bismuth oxide on osteoblasts. In conclusion, CAC+ supported the acquisition of the osteogenic cell phenotype, mostly for cells in early stages of differentiation. Additionaly, the increase in the CaCl2 content, regardless of the radiopacifier agent, potentiates the beneficial effects on osteogenic cells and promotes the growth and differentiation of OD-21 cells, rendering CAC+ a potential alternative material to replace MTA in endodontic procedures.