Estudo dos mecanismos envolvidos no processo de diferenciação em linhagem osteogênica de células-tronco mesenquimais da medula óssea de ratos Wistar e ratos espontaneamente hipertensos (SHR) / Study of the mechanisms involved in the process of differentiation into osteogenic lineage of mesenchymal stem cells from bone marrow of wistar rats and spontaneously hypertensive rats (SHR)

Células-tronco mesenquimais (CTMs) obtidas a partir da medula óssea são capazes de se diferenciarem, sobretudo, em condrócitos, adipócitos e osteoblastos. Durante a osteogênese in vitro, alguns parâmetros são utilizados para caracterizar este processo, tais como atividade da fosfatase alcalina (FAL), mineralização e expressão de proteínas associadas à osteoblastos. Ratos espontaneamente hipertensos (SHR) são um modelo animal de hipertensão essencial humana e desenvolvem hipertensão após 4 semanas de idade. Esta linhagem apresenta alterações significativas no metabolismo ósseo. O objetivo do presente estudo foi investigar se, o genótipo hipertensivo poderia interferir na diferenciação osteoblástica das CTMs de ratos SHR e qual mecanismo está alterado quando comparadas com a linhagem progenitora, ratos Wistar. Para isso, nós obtivemos CTMs da medula óssea de ratos Wistar e SHR com 4 semanas de idade, sem a hipertensão estabelecida, afim de avaliar somente o possível efeito do genótipo hipertensivo na diferenciação osteogênica in vitro. Nós induzimos, ou não, a diferenciação osteogênica in vitro por meio da utilização dos indutores osteogênicos: ácido ascórbico, β-glicerofosfato e dexametasona. Os resultados demonstraram que, CTMs indiferenciadas de SHR (SHRC) demonstraram taxa de proliferação aumentada em comparação a CTMs, na mesma condição, de Wistar (WC), e após a indução da osteogênica, a taxa de proliferação apresentou uma diminuição acentuada no grupo SHR (SHRMO) do que no grupo Wistar na mesma condição (WMO). Embora não fora observada diferença significativa na atividade da FAL entre SHRMO e WOM no 7° dia, a mineralização e a diferenciação osteoblástica foram menores no grupo SHRMO no mesmo período experimental. Os fatores de transcrição Osterix e β-catenina parecem estar envolvidos na diferenciação reduzida no grupo SHRMO, pois apresentaram menor expressão neste grupo experimental. Além disso, a expressão diminuída de proteínas associadas...

Mesenchymal stem cells (MSCs) from bone marrow are able to differentiate mainly into chondrocytes, adipocytes and osteoblasts. During in vitro osteogenesis, some parameters are used to characterize this process, such as the activity of alkaline phosphatase (ALP), mineralization and osteoblast-associated proteins expression. Spontaneously hypertensive rats (SHR) is an animal model of human essential hypertension. This animals developing hypertension after 4 weeks of age. This strain shows significant changes in bone metabolism. The aim of this study was to investigate whether the hypertensive genotype could influence the osteoblastic differentiation of MSCs from SHR and which mechanism are altered when compared to the parental strain, Wistar rats. For that, we have obtained bone marrow MSCs from Wistar and SHR rats at 4 weeks of age, without hypertension established in order to evaluate only the possible effect of hypertensive genotype on osteogenic differentiation in vitro. We induced or non-osteogenic differentiation in vitro using osteogenic inducers: ascorbic acid, dexamethasone and β-glycerophosphate. The results demonstrate that undifferentiated MSCs SHR (SHRC) showed increased proliferation rate compared to MSCs, in the same condition Wistar (WC) and after osteogenic induction, proliferation rate showed a marked decrease in SHR (SHRMO) than in Wistar group in the same condition (WMO). Although it was not observed significant difference in ALP activity between WMO and SHRMO on day 7, mineralization and osteoblast differentiation were lower on group SHRMO in the same experimental period. The transcription factors Osterix and β-catenin appear to be involved in reduced differentiation in SHRMO group because they showed lower expression in this experimental group. Furthermore, the decreased osteoblast-associated proteins such as OCN, BSP, OPN expression suggest that extracellular matrix SHRMO group has a lower quality in comparison to WMO group. Higher...

Análise dos genes diferencialmente expressos durante a osteodiferenciação induzida por proteínas morfogenéticas de osso (BMP2 e BMP7) em células C2C12 e super-expressão de rhBMP2 e rhBMP7 em células de mamíferos / Analysis of differentially expressed genes during osteodifferentiation induced by bone morphogenetic proteins (BMP2 e BMP7) of C2C12 cells and overexpression of rhBMP2 and rhBMP7 in mammalian cells

As BMPs (Bone Morphogenetic Proteins) são membros da superfamília de proteínas TGF-β (Transforming Growth Factor β ), regulam o crescimento e diferenciação de vários tipos celulares em diversos tecidos, e algumas delas desempenham um papel crítico na diferenciação de células de origem mesenquimal em osteoblastos. Particularmente, rhBMP2 e rhBMP7, promovem osteoindução tanto /"in vitro/" como /"in vivo,/" sendo, ambas as proteínas utilizadas terapeuticamente em Ortopedia/Odontologia para reparo ósseo. A expressão diferencial de genes durante a osteodiferenciação de células C2C12 induzida por rhBMP2 e rhBMP7, foi analisada através de microarranjos de DNA, selecionando 31 genes, dos quais 24 foram validados por qPCR, 13 dos quais são relacionados à transcrição, quatro associados a algumas vias de sinalização celular e sete associados à matriz extracelular. Análise funcional destes genes permitirá conhecer, com maiores detalhes, os eventos moleculares que ocorrem durante a diferenciação osteoblástica de células C2C12 induzida por rhBMPs. Em paralelo, foi perseguida a super-expressão de rhBMP2 e rhBMP7 em células HEK293T, demonstrando-se a atividade de rhBMP7, induzindo osteodiferenciação /"in vitro/" e formação de osso /"in vivo/", demonstrando a viabilidade do objetivo de se produzir estas proteínas para futura aplicação como biofármacos no Brasil.

The BMPs (Bone Morphogenetic Proteins) are members of the TGF-β (Transforming Growth Factor β) superfamily of proteins, regulate growth and differentiation of various cell types in various tissues, and some play a critical role in differentiation of mesenchymal cells into osteoblasts. Particularly, rhBMP2 and rhBMP7, promote osteoinduction /"in vitro/" and /"in vivo/" and both proteins are used therapeutically in Orthopedics and Dentistry. The differential expression of genes during osteodifferentiation induced by rhBMP2 and rhBMP7 in C2C12 cells was analyzed through DNA microarrays, allowing the selection of 31 genes, of which 24 were validated by qPCR, 13 of which are related to transcription, four associated with cell signaling pathways and seven are associated with the extracellular matrix. Subsequent functional analysis of these genes should reveal more details on the molecular events which take place during C2C12 cells osteoblastic differentiation induced by rhBMPs In paralel, rhBMPs 2 and 7 were overexpressed in HEK293T cells and BMP7 activity to induce osteodifferentiation /"in vitro/" and bone formation /"in vivo/" was demonstrated, reinforcing the viability of our objective to produce these proteins for future application as biopharmaceuticals in Brazil