Avaliação dos efeitos modulatórios da hematopoese no envelhecimento: Papel das células tronco mesenquimais medulares / Evaluation of the modulatory effects of hematopoiesis during aging: Role of bone marrow mesenchymal stem cells

O envelhecimento é um processo fisiológico que traz consigo uma série de alterações no organismo que se estendem até o nível molecular. Diante disto, este é um processo complexo que afeta diversos tecidos, sendo um deles o hematopoético, local onde, através de interações da Célula Tronco Hematopoética (CTH) com o ambiente ao seu redor, incluindo a Célula Tronco Mesenquimal (CTM), ocorre a hematopoese. Embora já sejam descritas na literatura algumas alterações na medula óssea consequentes do envelhecimento, os mecanismos por trás de tais mudanças permanecem elusivas, principalmente no âmbito das interações celulares ocorrentes na medula óssea. Portanto, este trabalho buscou investigar como o envelhecimento afeta a regulação hematopoética no contexto de sua relação com as CTM medulares. Para esta pesquisa, foram utilizados camundongos machos isogênicos da linhagem C57BL/6, dividindoos em grupos conforme sua idade: jovens (3 ­ 5 meses) e idosos (18 ­ 19 meses). Foi realizada a caracterização do modelo através de aspectos físicos como consumo proteico, variação de peso, entre outros, seguido de avaliação bioquímica e hematológica. Adicionalmente, foram coletadas células medulares e, posteriormente, realizado o isolamento das CTMs. Para estudar a relação destas células com a hematopoese, foram realizados ensaios in vitro utilizando a linhagem celular leucêmica C1498 (TIB-49™, ATCC®) mantidas em contato com o sobrenadante das CTMs isoladas. Quanto aos parâmetros bioquímicos, os animais idosos apresentaram menores níveis de albumina, aspartato alanina transferase (ALT) e de triglicerídeos quando comparados aos animais jovens. Contrariamente, os animais idosos apresentaram um maior nível de colesterol. Na avaliação hematológica, foi constatado pelo hemograma que os animais idosos apresentaram valores comparáveis aos animais jovens, todavia, o mielograma mostrou menor celularidade geral, seguido de menor número de células da linhagem eritroide e maior número de precursores granulocíticos. Através da imunofenotipagem, foi revelado um maior número de CTHs e de precursores grânulosmonocíticos na medula de animais idosos quando comparado aos jovens, e uma menor frequência de progenitores linfoides. Na imunofenotipagem de sangue periférico de animais idosos houve uma redução no número de linfócitos B e de eritrócitos, e aumento na população de células natural killers. Na imunofenotipagem de CTMs, o marcador CD73 apresentou menor expressão nos animais idosos. Avaliando o secretoma destas células estromais, foram encontrados no sobrenadante de CTMs de animais idosos aumentos significativos nas concentrações de CXCL12 e SCF e redução de IL-11. No âmbito molecular, as CTMs de animais idosos apresentaram aumento na expressão de Akt1, Nos e Ppar-γ, e redução na expressão de Csf3 e Cdh2. Adicionalmente, quando comparado a ação das CTMs de animais idosos em relação as CTMs de animais jovens, observou-se que CTMs de animais idosos foram capazes de aumentar a expressão de Sox2, Pou5f1 e Nanog e diminuir a expressão de Cdkn1a de células da linhagem C1498. O sobrenadante de CTMs de animais idosos também resultou na maior proliferação e migração de células da linhagem C1498. Portanto, levando em consideração a importância das CTMs sobre a regulação do sistema hematopoético, pode-se concluir que, no envelhecimento, as CTMs criam um ambiente propício para a proliferação celular no qual a manutenção da pluripotência é estimulada, o que pode acarretar em uma desregulação do sítio hematopoético quando habitado por células malignas

Aging is a physiological process in which occurs a series of alterations in an organism that extend to a molecular level. It is a complex process that affects various tissues, one of them being the bone marrow, wherethrough the interactions of the hematopoietic stem cell (CTH) with its surrounding environment, including with the mesenchymal stem cell (CTM), hematopoiesis takes place. Although some aging-associated alterations in the bone marrow can be found described in the literature, the mechanisms behind said changes remain elusive, especially when regarding the cellular interactions present inside the bone marrow. Therefore, this research aimed to investigate how aging affects the regulation of hematopoiesis in the context of its interactions with bone marrow-derived CTMs. For this investigation, male isogenic C57BL/6 mice were used as animal models. These were separated in two groups according to their age: young (3 ­ 5 months) and aged (18 ­ 19 months). The animal models were characterized by their physical properties such as protein intake and weight variation, followed by biochemical and hematological evaluation. Bone marrow cells were obtained and identified through immunophenotyping, thus isolating different cell populations, including the CTMs. To study the relationship between these cells and hematopoiesis, in vitro assays were conducted utilizing the leukemic cell lineage C1498 (TIB-49™, ATCC®) maintained in contact with the supernatant of isolated CTMs. By their biochemical profile, aged mice showed lower levels of albumin, alanine-aspartate transferase (ALT) and triglycerides compared to the young group. In contrast, aged mice had a higher cholesterol level. Hematological evaluation by total blood count showed similar results between the two groups, however, the myelogram revealed that the aged animals had lower cellularity, with less frequent cells from the erythroid lineage, with an increase in granulocytic precursors. Through immunophenotyping, it was also revealed that aged mice have higher numbers of hematopoietic stem cells, while also being noted a reduced population of lymphoid progenitors. An increase in the granulomonocytic progenitors was also found. Immunophenotyping peripheral blood cells of aged mice revealed reduced numbers of B lymphocytes and erythrocytes, and an increased natural killer cell population. Additionally, the cell surface marker CD73 was found to be less expressed in aged mice CTMs. The secretome of these stromal cells obtained from aged mice showed higher levels of CXCL12 and SCF, and lower levels of IL-11when compared to the young counterparts. At a molecular level, CTMs obtained from aged mice expressed more Akt1, Nos and Ppar-γ, while the expression of Csf3 and Cdh2 was reduced. Additionally, when comparing the effects of aged mice CTMs with young mice CTMs, it was observed that the first expressed were capable of increasing the expression of Sox2, Pou5f1 and Nanog, while decreasing Cdkn1a expression in the C1498 cell lineage. The supernatant obtained from aged mice also favored the proliferation and cell migration of the C1498 cell line. Thus, considering the importance that CTMs have over the hematopoietic system, we can conclude that, in aging, CTMs create a special environment which favors cell proliferation and maintenance of pluripotency, which can result in a dysregulation of the hematopoietic tissue when malignant cells are present

Influência da Delfinidina como potencial modulador da capacidade imunorregulatória das Células-Tronco Mesenquimais / Influence of Delphinidin as a potential modulator of the immunoregulatory capacity of Mesenchymal Stem Cells

As Células-Tronco Mesenquimais (CTMs), são células multipotentes, presentes em diversos tecidos, sendo bastante estudada devido sua capacidade imunorregulatória por meio da liberação de fatores solúveis. Fatores estes que atuam sobre as funções de células do sistema imunitário. Simultaneamente, estudos indicam que os compostos flavonoides, em destaque a Delfinidina, presente em alguns frutos e flores, possuem atuação anti-inflamatória e inibitória sobre células do sistema imunitário. Todavia, são escassos os estudos em relação entre a capacidade imunorregulatória da CTM e a influência da Delfinidina, sendo este o objetivo deste estudo. Inicialmente, a Delfinidina 3-O-ß-D-glicosídeo foi escolhido, devido a sua maior estabilidade e a dose de 50 µM foi selecionada após análise por citometria de fluxo que mostrou aumento da fase proliferativa do ciclo celular. Posteriormente ao realizar análise da produção de fatores solúveis pelas CTM, os resultados mostraram aumento da produção de IL-10, TGF-ß e Oxido nítrico pelas CTM tratadas com Delfinidina. Bem como, diminuição da expressão de p-NF-κB/NF-κB pelas CTMs tratadas com Delfinidina, quando avaliadas por Wersten Blot. Adicionalmente, para analisar a Delfinidina sobre os efeitos imunorregulatórios da CTM sob macrófagos (RAW 264.7), célula esta, importante no sistema imune inato. Foram realizadas culturas condicionadas, com posterior análise da produção de fatores solúveis, os resultados mostraram aumento da produção de IL-10, e diminuição da produção de TNF-α, IL-1α e IL-12 pelos macrófagos, nas culturas condicionadas. Assim como, diminuição da expressão do fator p-NF-κB/NF-κB pelos macrófagos nas culturas condicionadas, quando avaliadas por Wersten Blot. Ademais, ao analisar a atividade metabólica dos macrófagos por ensaio de MTT, os resultados mostraram que as culturas condicionadas e a Delfinidina per si foi capaz de diminuir a atividade metabólica, sem alterar os efeitos anti-inflamatórios sobre a célula. Em síntese, a Delfinidina mostrou acentuar a atuação imunorregulatória da CTM sobre a linhagem macrofágica, célula esta, de grande importância para o sistema imune inato

Mesenchymal Stem Cells (MSCs) are multipotent cells present in various tissues, being widely studied due to their immunoregulatory capacity through the release of soluble factors. These factors act on the functions of cells of the immune system. Simultaneously, studies indicate that flavonoid compounds, especially Delphinidin, present in some fruits and flowers, have anti inflammatory and inhibitory effects on immune system cells. However, there are few studies on the relationship between the immunoregulatory capacity of MSC and the influence of Delphinidin, which is the objective of this study. Initially, Delphinidin 3-O-ß-D-glycoside was chosen due to its greater stability and the 50 µM dose was selected after analysis by flow cytometry which showed an increase in the proliferative phase of the cell cycle. Subsequently, when analyzing the production of soluble factors by MSCs, the results showed an increase in the production of IL-10, TGF-ß and nitric oxide by MSCs treated with Delphinidin. As well as decreased expression of p-NF-κB/NF-κB by MSCs treated with Delphinidin, when evaluated by Wersten Blot. Additionally, to analyze Delphinidin on the immunoregulatory effects of MSC on macrophages (RAW 264.7), this cell is important in the innate immune system. Conditioned cultures were performed, with subsequent analysis of the production of soluble factors, the results showed an increase in the production of IL-10, and a decrease in the production of TNF-α, IL-1α and IL-12 by macrophages, in the conditioned cultures. As well as decreased expression of p-NF-κB/NF-κB factor by macrophages in conditioned cultures, when evaluated by Wersten Blot. Furthermore, when analyzing the metabolic activity of macrophages by MTT assay, the results showed that conditioned cultures and Delphinidin itself was able to decrease the metabolic activity, without altering the anti-inflammatory effects on the cell. In summary, Delphinidin has shown to enhance the immunoregulatory action of MSC on the macrophage lineage, a cell that is of great importance for the innate immune system

Potential effect of hyaluronic acid and triamcinolone acetate, alone or combined, on chondrogenic differentiation of mesenchymal stem cells / Efecto potencial del ácido hialurónico y del acetato de triamcinolona solos o combinados sobre la diferenciación condrogénica de células-tronco mesenquimales / Efeito potencial do ácido hialurônico e triancinolona acetonida, isolados e combinados, na diferenciação condrogênica de células-tronco mensenquimais

Abstract Background: Osteoarthritis is a complex degenerative disease with several factors contributing to joint damage. Objective: To compare the potential effect of hyaluronic acid (HA) and triamcinolone acetonide (TA), alone or combined, on the in vitro chondrogenic differentiation process of mesenchymal stem cells (MSCs). Methods: MSCs were divided into four groups: Control, HA, TA, and HA/TA combined. Each treatment group was cultured for 14 days in chondrogenic differentiation medium. The chondrogenic differentiation potential was assessed by histology and immunohistochemistry. Results: The HA and HA/TA-treated MSCs presented histological characteristics similar to native chondrocytes. The extracellular matrix (ECM) of TA-treated MSCs was compact and organized. Glycosaminoglycan staining was intense in Control, moderate in TA, slight in HA/TA, and undetectable in HA. Type II collagen immunoreactivity was high in the TA-treated ECM and MSCs. Conclusions: Histological analysis shows that HA influences morphological development similar to chondrocytes of the MSCs, but with low expression of specific cartilage molecules. The TA promotes formation of a compact and organized ECM.

Resumen Antecedentes: La osteoartritis es una enfermedad degenerativa compleja en la cual varios factores contribuyen al daño articular. Objetivo: Comparar el efecto del ácido hialurónico (HA) y acetónido de triamcinolona (TA), solos o en combinación, en el proceso de diferenciación condrogénica in vitro de células madre mesenquimales (MSCs). Métodos: Las MSCs fueron divididas en cuatro grupos: Control, HA, TA y HA/TA, y cultivadas por 14 días en medio de diferenciación condrogénica para cada tratamiento. El potencial de diferenciación condrogénica fue analizado por medio de histología e inmunohistoquímica. Resultados: Las MSCs tratadas con HA y HA/TA, presentaron características histológicas similares a los condrocitos nativos, y la matriz extracelular (ECM) de MSCs tratadas con TA fue más compacta y organizada. La tinción de glicosaminoglicanos fue intensa en el Control, moderada en TA, ligera en HA/TA, y sin tinción en HA. La inmunoreactividad para colágeno tipo II fue más alta en las MSCs y ECM tratadas con TA. Conclusión: El análisis histológico muestra que el HA influencia un desarrollo morfológico similar a los condrocitos de las MSCs, pero con baja expresión de moléculas específicas de cartílago. La TA promueve la formación de una ECM compacta y organizada.

Resumo Antecedentes: A osteoartrite é uma doença degenerativa complexa, na qual vários fatores contribuem ao dano articular. Objetivo: Comparar o efeito do ácido hialurônico (HA) e Triancinolona acetonida (TA), só ou combinado no processo de diferenciação condrogênica in vitro de células tronco mesenquimais (MSCs). Métodos: MSCs foram divididas em 4 grupos: Controle, HA, TA y HA/TA e cultivadas por 14 dias com meio de diferenciação condrogênica e seus respectivos tratamentos. O potencial de diferenciação condrogênica foi acessado por meio de histologia e imunohistoquímica. Resultados: Histologicamente, MSCs tratadas com HA e HA/TA apresentaram características semelhantes de condrócitos nativos, e a matriz extracelular de MSCs tratadas com TA foi mais compacta e organizada. A coloração para glicosaminoglicanos foi intensa no Controle, moderada no TA, leve no HA/TA e sem coloração com HA. Para os grupos tratamento, a imunoreatividade para colágeno tipo II foi maior nas células e matriz extracelular tratadas com TA. Conclusão: Mediante análise histológica, o HA influenciou o desenvolvimento morfológico semelhante a condrócitos das MSCs, mas com baixa expressão de moléculas específicas de cartilagem. A TA promoveu a formação de uma matriz extracelular compacta e organizada.

In vitro evaluation of hydroxyapatite, chitosan, and carbon nanotube composite biomaterial to support bone healing / Avaliação in vitro do biomaterial compósito à base de hidroxiapatita, quitosana e nanotubo de carbono como adjuvante no reparo ósseo

Hydroxyapatite, chitosan, and carbon nanotube composite biomaterial were developed to improve bone healing. Previous studies suggested that a combination of biomaterials and mesenchymal stem cells (MSCs) can potentially help promote bone regeneration. In the present study, we first developed hydroxyapatite, chitosan, and carbon nanotube composite biomaterial. Then, the effect of different concentrations of the extract on the viability of Vero cells (ATCC CCL-81) and MSCs obtained from sheep bone marrow using methylthiazol tetrazolium (MTT) and propidium iodide (PI) assays were evaluated. The biomaterial group demonstrated an absence of cytotoxicity, similar to the control group. Samples with 50% and 10% biomaterial extract concentrations showed higher cell viability compared to samples from the control group (MTT assay). These results suggest that the presence of this composite biomaterial can be used with MSCs. This study also concluded that hydroxyapatite, chitosan, and carbon nanotube composite biomaterial were not cytotoxic. Therefore, these could be used for performing in vivo tests.(AU)

O compósito à base de hidroxiapatita, quitosana e nanotubo de carbono foi desenvolvido com o intuito de auxiliar na consolidação óssea. Estudos anteriores sugerem que a combinação de substitutos ósseos e células-tronco mesenquimais (CTM) podem auxiliar a potencializar e promover a regeneração óssea. No presente estudo, o biomaterial foi desenvolvido e a viabilidade e a citotoxicidade de células Vero (ATCC CCL-81) e CTM obtidas de medula óssea provenientes de ovinos utilizando ensaios metil-tiazol-tetrazólio, MTT e iodeto de propídeo (PI) foram avaliadas em diferentes concentrações de extrato desse compósito. O compósito demonstrou ausência de citotoxicidade com comportamento semelhante ao grupo controle. Amostras com 50% e 10% de concentração de extrato do compósito mostraram resultados maiores comparados ao grupo controle (ensaio MTT). Esses resultados também sugerem que a presença do biomaterial pode ser utilizada em associação a CTM. Assim, esse estudo conclui que o compósito apresentado de hidroxiapatita, quitosana e nanotubo de cabono não foi considerado citotóxico e pode ser utilizado em teste in vivo.(AU)

Células-tronco mesenquimais de origem adiposa na fase de proliferação do processo de cicatrização de queimaduras frias / Adipose-derived stem cells in the proliferation phase of the healing process in cold burns

A criocirurgia tem sido utilizada no tratamento de diferentes enfermidades de sistemas e órgãos. Contudo, são relatados efeitos adversos, como cicatrização lenta, cicatrizes extensas, disfunção estética e funcional. As lesões que ocorrem naturalmente pela exposição ao frio extremo, comumente, resultam em gangrena. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência das células-tronco mesenquimais de origem adiposa (ADSCs) na fase de proliferação da cicatrização de feridas cutâneas. Por meio da aplicação do nitrogênio líquido pela técnica do spray aberto, realizou-se a indução de uma ferida, de aproximadamente 15mm de diâmetro, na região dorsal de cada rato. A ferida recebeu o tratamento de acordo com o grupo ao qual pertencia: 1) aplicação das ADSCs no 15º dia (grupo tratado); 2) aplicação da solução cloreto de sódio 0,9% no 15º dia (grupo sham); 3) nenhuma intervenção até o momento da eutanásia (grupo controle). O grupo tratado com as ADSCs apresentou as maiores taxas de contração média das feridas e obteve diferença estatisticamente significativa em relação ao grupo sham quanto à neovascularização. A terapia com as ADSCs proporcionou uma relevante evolução clínica das feridas, podendo ser constatada ao final do período de avaliação por cicatrizes mais estreitas e compridas.(AU)

Cryosurgery has been used to treat different diseases of systems and organs, although adverse effects have been reported such as delayed wound healing, large scars, esthetical deformation and functional impairment. Injuries caused naturally by the exposure to extreme cold weather conditions mostly result in gangrene. This study aims to evaluate the influence of adipose-derived stem cells (ADSCs) in the proliferation phase on cutaneous wound healing. Through the application of liquid nitrogen by the spraying technique, a 15 millimeter diameter lesion was produced in the dorsal region of each rat. The wound received treatment according to the group it belonged: 1) ADSCs application on the 15th day (treated group); 2) application of 0.9% sodium chloride solution on the 15th day (sham group); 3) no intervention until euthanasia (control group). The group treated with ADSCs showed the highest wound average contraction rate; this group got a significant statistical difference in relation to the sham group when it refers to neovascularization. The ADSCs therapy provides an important clinical evolution of wounds. This was verified at the end of the evaluation period through narrower and longer scars.(AU)

Protein malnutrition effects of perivascular bone marrow microenvironment on the regulation of hematopoiesis / Efeitos da desnutrição proteica sobre o microambiente perivascular medular na regulação da hematopoese

Protein malnutrition (PM) causes anemia and leukopenia by reduction of hematopoietic precursors and impaired production of mediators that induce hematopoiesis, as well as structural and ultrastructural changes in the bone marrow (BM) extracellular matrix. Hematopoiesis occurs in the bone marrow (BM) in distinct regions called niches, which modulate the processes of differentiation, proliferation and self-renewal of the hematopoietic stem cell (HSC). The perivascular niche, composed mainly by mesenchymal stem cells (MSC) and endothelial cells (EC), is the major modulator of HSC and its function extends to the migration of mature hematopoietic cells into the peripheral blood through the production of cytokines and growth factors. Thus, our hypothesis is that PM changes the perivascular niche and our objective is to evaluate whether PM affects the modulatory capacity of MSC and EC on hematopoiesis. C57BL/6 male mice were divided into Control and Malnourished groups, which received for 5 weeks, respectively, a normal protein diet (12% casein) and a low protein diet (2% casein). After this period, animals were euthanized, nutritional and hematological evaluations were performed, featuring the PM. We performed leukemic myelo-monoblasts cells transplantation and observed that these cells have a lower proliferation rate and are rather in the cell cycle G0/G1 phases in malnourished mice, indicating that the BM microenvironment is compromised in PM. MSC were isolated, characterized and differentiated in vitro into EC cells, which were evidenced by CD31 and CD144 markers. We performed the quantification of HSC and hematopoietic progenitors, as well as some regulators of proliferation and differentiation, ex vivo and after cultures with MSC or EC. We observed that PM reduces HSC and hematopoietic progenitors ex vivo. In PM, MSC promote increase in HSC and suppress hematopoietic differentiation, whereas ECs induce cell cycle arrest. Additionally, we verified that PM affects granulopoesis by decreasing the expression of G-CSFr in granule-monocytic progenitors. Thus, we conclude that PD compromises hematopoiesis due to intrinsic alterations in HSC, as well as alterations in the medullary perivascular niche

A desnutrição proteica (DP) provoca anemia e leucopenia decorrente da redução de precursores hematopoéticos e comprometimento da produção de mediadores indutores da hematopoese. A hematopoese ocorre na medula óssea (MO) em regiões distintas chamadas de nichos, que modulam os processos de diferenciação, proliferação e auto renovação da célula tronco hematopoiética (CTH). O microambiente perivascular, composto principalmente por células tronco mesenquimais (CTM) e células endoteliais (CE), é o principal modulador das CTH e sua função se estende até a migração das células hematopoiéticas maduras para o sangue periférico, através da produção de citocinas e fatores de crescimento. Dessa forma, nossa hipótese é que a DP altera o microambiente perivascular e objetivamos avaliar se a DP afeta a capacidade modulatória das CTM e CE sobre a hematopoese. Utilizamos camundongos C57BL/6 machos, divididos em grupos Controle e Desnutrido, sendo que o grupo Controle recebeu ração normoproteica (12% caseína) e o grupo Desnutrido recebeu ração hipoproteica (2% caseína), ambos durante 5 semanas. Após este período, os animais foram eutanasiados, foi realizada a avaliação nutricional e hematológica, caracterizando a DP. Realizamos transplantes de mielomonoblastos leucêmicos e observamos que estas células apresentam menor taxa de proliferação e se encontram em maior quantidade nas fases G0/G1 do ciclo celular em camundongos desnutridos, indicando que o microambiente medular está comprometido. Isolamos CTM, que foram caracterizadas e diferenciadas in vitro em CE, o que foi evidenciado pelos marcadores CD31 e CD144. Quantificamos CTH e progenitores hematopoéticos, bem como reguladores de proliferação e diferenciação, ex vivo e após culturas com CTM ou CE. Observamos que a DP reduz CTH e progenitores hematopoéticos ex vivo. Na DP, as CTM promovem incremento de CTH e suprimem a diferenciação hematopoética, enquanto que as CE induzem parada no ciclo celular. Adicionalmente, observamos que a DP afeta a granulopoese por diminuição da expressão de G-CSFr nos progenitores grânulo-monocíticos. Dessa forma, concluímos que a DP compromete a hematopoese por alterações intrínsecas na CTH, como também por alterações ocasionadas no microambiente perivascular medular

The Effect of Mesenchymal Stem Cells on Fertility in Experimental Retrocervical Endometriosis / O efeito das células-tronco mesenquimais na fertilidade em endometriose retrocervical experimental

Abstract Purpose To evaluate the effect of mesenchymal stem cells (MSCs) on fertility in experimental retrocervical endometriosis. Methods A total of 27 New Zealand rabbits were divided into three groups: endometriosis, in which endometrial implants were created; mesenchymal, in which MSCs were applied in addition to the creation of endometrial implants; and control, the group without endometriosis. Fisher's exact test was performed to compare the dichotomous qualitative variables among the groups. The quantitative variables were compared by the nonparametric Mann-Whitney and Kruskal-Wallis tests. The MannWhitney test was used for post-hoc multiple comparison with Boniferroni correction. Results Regarding the beginning of the fertile period, the three groups had medians of 14±12.7, 40±5, and 33±8.9 days respectively (p = 0.005). With regard to fertility (number of pregnancies), the endometriosis and control groups showed a rate of 77.78%, whereas the mesenchymal group showed a rate of 11.20% (p = 0.015). No differences in Keenan's histological classification were observed among the groups (p = 0.730). With regard to the macroscopic appearance of the lesions, the mesenchymal group showed the most pelvic adhesions. Conclusion The use of MSCs in endometriosis negatively contributed to fertility, suggesting the role of these cells in the development of this disease.

Resumo Objetivo Avaliar o efeito das células-tronco mesenquimais sobre a fertilidade na endometriose retrocervical experimental. Métodos Um total de 27 coelhas da raça Nova Zelândia foram divididas em três grupos: endometriose, em que os implantes endometriais foram criados; mesenquimal, em que as células-tronco mesenquimais foram aplicadas complementarmente à criação implantes endometriais; e controle, sem endometriose. O teste exato de Fisher foi realizado para comparar variáveis dicotômicas qualitativas entre os grupos. As variáveis quantitativas foram comparadas pelos testes não paramétricos de MannWhitney e Kruskal-Wallis. O teste de Mann-Whitney foi utilizado para a comparação múltipla pós-hoc com correção de Boniferroni. Resultados em relação ao início do período fértil, os grupos endometriose, mesenquimal e controle tiveram medianas de 14±12,7; 40±5; e 33±8,9 dias, respectivamente (p = 0,005). Sobre a taxa de fertilidade (número de gravidezes), os grupos endometriose e controle mostraram uma taxa de 77,78%, enquanto o grupo mesenquimal mostrou uma taxa de 11,20% (p = 0,015). Não foram observadas diferenças na classificação histológica de Keenan entre os grupos (p = 0,730). No que diz respeito à aparência macroscópica das lesões, o grupo mesenquimal mostrou maiores adesões pélvicas. Conclusão O uso de células-tronco mesenquimais na endometriose contribuiu negativamente para a fertilidade, sugerindo o papel dessas células no desenvolvimento da doença.

Isolation and characterization of mesenchymal stem cells derived from bovine Wharton's jelly and their potential for use in cloning by nuclear transfer / Isolamento e caracterização de células tronco mesenquimais derivadas de geléia de Wharton bovina e seu potencial para uso na clonagem por transferência nuclear

ABSTRACT: Wharton's jelly is a source of mesenchymal stem cells (MSCs) that had not yet been tested for bovine embryo production by nuclear transfer (NT). Thus, the objective of this study was to isolate, characterize and test MSCs derived from Wharton's jelly for embryo and pregnancy production by NT in cattle. The umbilical cord was collected during calving and cells derived from Wharton's jelly (WJCs) were isolated by explant and cultured in Dulbecco's Modified Eagle Medium. Skin Fibroblasts (FB) were isolated after 6 months of life. Morphological analysis was performed by bright field and scanning electron microscopy (SEM) during cell culture. Phenotypic and genotypic characterization by flow cytometry, immunocytochemistry, RT-PCR and differentiation induction in cell lineages were performed for WJC. In the NT procedure, oocytes at the arrested metaphase II stage were enucleated using micromanipulators, fused with WJCs or FB and later activated artificially. SEM micrographs revealed that WJCs have variable shape under culture. Mesenchymal markers of MSCs (CD29+, CD73+, CD90+ and CD105+) were expressed in bovine-derived WJC cultures, as evidenced by flow cytometry, immunocytochemistry and RT-PCR. When induced, these cells differentiated into osteocytes, chondrocytes and adipocytes. After classification, the WJCs were used in NT. Blastocyst formation rate by NT with WJCs at day 7 was 25.80±0.03%, similar to blatocyst rate with NT using skin fibroblasts (19.00±0.07%). Pregnancies were obtained and showed that WJCs constitute a new cell type for use in animal cloning.

RESUMO: A geleia de Wharton é uma fonte de células tronco mesenquimais (CTMs) que ainda não havia sido testada para a produção de embriões bovinos por transferência nuclear (TN). O objetivo deste estudo foi isolar, caracterizar e testar as CTMs derivadas da geleia de Wharton para produção de embriões e gestações por transferência nuclear em bovinos. O cordão umbilical foi coletado durante o nascimento e as células derivadas da geleia de Wharton (CGWs) foram isoladas por explante e cultivadas em Dulbecco's Modified Eagle Medium. Fibroblastos (FB) da pele foram isolados após 6 meses de vida. As análises morfológicas foram realizadas pelas microscopias de campo claro e eletrônica de varredura durante o cultivo celular. Caracterização fenotípica e genotípica por citometria de fluxo, imunocitoquímica, RT-PCR e indução da diferenciação em linhagens celulares foi realizada com as CGWs. No procedimento de TN, ovócitos no estágio de metáfase II foram enucleados usando micromanipuladores, fusionados com CGWs ou FB e então ativados artificialmente. Micrografias de microscopia de varredura revelaram que CGWs tiveram forma variada sob cultivo. Os marcadores mesenquimais de CTMs (CD29+, CD73+, CD90+ and CD105+) foram expressos em cultura de CGWs bovina, como evidenciado por citometria de fluxo, imunocitoquímica e RT-PCR. Quando induzidas, estas células diferenciaram-se em osteócitos, condrócitos e adipócitos. Após classificação, as CGWs foram utilizadas na TN. A taxa de formação de blastocistos por TN com CGWs no sétimo dia de cultivo foi de 25,80±0,03%, similar a produção de blastócitos por TN com fibroblastos de pele (19,00±0,07). Gestações foram obtidas e mostraram que CGWs constituem um novo tipo celular para ser usado na clonagem animal.

Anticoagulants on yield of bone marrow-derived mononuclear cells harvested from dogs / Anticoagulantes no rendimento de células mononucleares da medula óssea de cães

Cell therapy with bone marrow-derived mononuclear cells is an alternative to therapy with mesenchymal stem cell cultures. The aim of the present research was the comparison of the yield of bone marrow-derived mononuclear cells harvested from dogs with two different anticoagulants. Bone marrow was harvested from the iliac crest of five healthy dogs aged between 15 and 30 months, and the effect of two anticoagulant solutions, CPDA-1 (citrate phosphate dextrose adenine-1) and heparin, on the isolation of mononuclear cells was compared. Mononuclear cells were isolated in a density gradient and stained for CD9 and CD44 for characterization by flow cytometry. Means were compared using Student's paired t-test. Samples harvested with CPDA-1 yielded an average of 5.16x106 (±1.76x106) to 20.20x106 (±1.55x106) mononuclear cells/mL, whereas the yield of samples harvested with heparin varied between 4.56x106(±0.69x106) and 24.30x106 (±2.12x106) mononuclear cells mL-1. By flow cytometry, mean percentage of double-stained cells varied from 1.96% (±0.64%) to 5.01% (±0.73%) for CPDA-1 and from 2.23% (±0.70%) to 7.27% (±0.97%) for heparin. No significant statistical differences were observed on yield or CD9 and CD44 expression. Further studies are recommended to assess efficacy of CPDA on mononuclear cell isolation.

A terapia com células mononucleares de medula óssea é uma alternativa ao cultivo de células-tronco mesenquimais. O objetivo deste trabalho foi comparar o rendimento de células mononucleares derivadas da medula óssea de cães, colhidas com dois anticoagulantes diferentes. Foram coletadas medulas ósseas de cinco cães hígidos, com idades variando entre 15 e 30 meses, por punção na crista ilíaca. Foi comparado o efeito da solução anticoagulante no isolamento das células mononucleares, utilizando-se CPDA-1 (citrato, fosfato, dextrose, adenina) ou heparina como soluções anticoagulantes. As células mononucleares foram isoladas em gradiente de densidade e caracterizadas fenotipicamente em citometria de fluxo. Os resultados foram submetidos ao Teste t pareado para comparação de médias. Nas amostras coletadas com CPDA-1, o rendimento médio variou entre 5,16 x 106 (±1,76x106) a 20,20x106 (±1,55x106) células mononucleares mL-1, enquanto que, nas amostras coletadas com heparina, o rendimento variou entre 4,56x106 (±0,69x106) a 24,30x106(±2,12x106) células mononucleares/mL. Na citometria de fluxo, a média de células duplo-marcadas variou de 1,96% (±0,64%) a 5,01% (±0,73%) para CPDA-1 e de 2,23% (±0,70%) a 7,27% (±0,97%) para heparina. Não foram observadas diferenças estatísticas no rendimento ou na expressão de CD9 e CD44. Recomendam-se estudos adicionais para avaliar melhor a eficácia do CPDA no isolamento de células mononucleares.

Influência da L-glutamina sobre aspectos imunomodulatórios de células tronco mesenquimais medulares em situação de desnutrição proteico-energética / The influence of L-glutamine on imunumodulatory aspects of bone marrow mesenchymal stem cells under protein-energy malnutrition

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-1ß, IL-6, IL-10 e TGF-ß 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-ß e IL-6 e uma elevação nos níveis de IL-10 e TGF-ß 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-1ß, IL-6, IL-10 and TGF-ß 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-1ß and IL-6 levels and increased IL- 10 and TGF-ß 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

Characterization of mesenchymal stem cells derived from equine adipose tissue / Caracterização das células tronco mesenquimais derivadas do tecido adiposo equino

Stem cell therapy has shown promising results in tendinitis and osteoarthritis in equine medicine. The purpose of this work was to characterize the adipose-derived mesenchymal stem cells (AdMSCs) in horses through (1) the assessment of the capacity of progenitor cells to perform adipogenic, osteogenic and chondrogenic differentiation; and (2) flow cytometry analysis using the stemness related markers: CD44, CD90, CD105 and MHC Class II. Five mixed-breed horses, aged 2-4 years-old were used to collect adipose tissue from the base of the tail. After isolation and culture of AdMSCs, immunophenotypic characterization was performed through flow cytometry. There was a high expression of CD44, CD90 and CD105, and no expression of MHC Class II markers. The tri-lineage differentiation was confirmed by specific staining: adipogenic (Oil Red O), osteogenic (Alizarin Red), and chondrogenic (Alcian Blue). The equine AdMSCs are a promising type of adult progenitor cell for tissue engineering in veterinary medicine.

O uso de células tronco tem demonstrado resultados promissores na terapia da tendinite e osteoartrite na medicina equina. O objetivo deste trabalho foi caracterizar as células tronco mesenquimais derivadas do tecido adiposo (AdCTMs) em cavalos através da (1) avaliação da capacidade das células progenitoras para realizar a diferenciação adipogênica, osteogênica e condrogênica; e (2) através da análise por citometria de fluxo, utilizando os marcadores stemness relacionados: CD44, CD90, CD105 e MHC de Classe II. Cinco cavalos sem raça definida, de 2 a 4 anos de idade foram utilizados para a coleta do tecido adiposo da base da cauda. Após o isolamento e cultivo das AdCTMs, a caracterização imunofenotípica foi realizada pela citometria de fluxo. Houve alta expressão dos marcadores CD44, CD90 e CD105, e não houve expressão do MHC Classe II. A diferenciação foi confirmada pela coloração específica: adipogênica (Oil Red O), osteogênico (Alizarin Red), e condrogênico (Alcian Blue). As AdCTMs são um tipo promissor de células progenitoras adulta para a engenharia tecidual na medicina veterinária.

Sangue periférico como fonte de células para terapia celular / Peripheral blood as a source of stem cells

O sangue periférico tem sido utilizado como fonte de células progenitoras hematopoéticas para o transplante de medula óssea, única aplicação clínica bem estabelecida até o momento para as células-tronco. Mais recentemente, além das células progenitoras hematopoéticas, estudos têm identificado também no sangue periférico a presença de células-tronco mesenquimais. Estas células apresentam as mesmas características e marcadores de superfície que as células-tronco mesenquimais da medula óssea e são capazes de diferenciação em células do tecido conjuntivo como osteócitos, condrócitos, adipócitos e miócitos. Embora sua origem e destino ainda sejam desconhecidos, a presença destas células no sangue periférico de indivíduos adultos representa um importante instrumento na área de medicina regenerativa e terapia celular. O conhecimento de marcadores imunofenotípicos que possam caracterizar as CTM de forma mais prática e objetiva e de possíveis estratégias capazes de aumentar o número destas células na circulação são fundamentais para o avanço de pesquisas clínicas baseadas na sua utilização.

Peripheral blood has been routinely used as a source of hematopoietic progenitor cells for allogeneic and autologous bone marrow transplantation. Recent studies have demonstrated that a low number of mesenchymal stem cells are also present in the peripheral blood. They share the same surface markers as bone marrow-derived mesenchymal stem cells and are capable of differentiating into mesenchymal lineage cells including osteocytes, adipocytes and chondrocytes. Although their origin and destination are unclear, their presence in the peripheral blood of adults seems to represent an important and powerful tool for regenerative medicine and cell therapy.

Características biológicas das células-tronco mesenquimais: [revisão] / Biological characteristics of mesenchymal stem cells: [review]

Células-tronco são células indiferenciadas. Como tal, apresentam uma série de características que as tornam candidatas à utilização terapêutica. As principais características das células-tronco são a capacidade de autorrenovação e de se diferenciarem em diversos tipos celulares. Desta forma, acredita-se que células-tronco presentes nos diferentes tecidos tenham papel regenerativo quando estes sofrem uma lesão ou injúria. Entre os tecidos conhecidos por apresentarem células-tronco após a vida pós-natal, a medula óssea foi a mais estudada, por muitos anos, como fonte tanto de células-tronco hematopoéticas quanto de células-tronco mesenquimais, também denominadas de células mesenquimais estromais da medula óssea ou células estromais mesenquimais multipotentes. Estas células são um grupo de células clonogênicas, presentes no estroma da medula óssea, que, quando submetidas a diferentes estímulos apropriados, são capazes de se diferenciarem em várias linhagens de células, como a osteogênica, a condrogênica e a adipogênica e, possivelmente, em outros tipos celulares não mesodérmicos, como células neurais ou hepatócitos. Nesta revisão, as principais características das células-tronco mesenquimais serão abordadas, incluindo os marcadores moleculares e de membrana, as características de divisão e de diferenciação, a heterogeneidade e as aplicações clínicas potenciais.

Stem cells are undifferentiated cells. They show various characteristics that make them suitable for clinical applications. The main stem cell characteristics are their capacity of autorenewal and of differentiation into different cell lines so it is quite possible that stem cells in different tissues exhibit a regenerative role when these tissues are injured. Bone marrow is the best studied tissue as a source of hematopoietic stem cells as well as mesenchymal stem cells (also known as mesenchymal stromal cells or mesenchymal stromal multipotent cells); clonogenic cells in the bone marrow stroma. They are able to differentiate under specific stimuli in several cell lines including osteogenic, chondrogenic and adipogenic cells, and probably in other nonmesodermic cell lines such as neural cells or hepatocytes. Here the main characteristics of mesenchymal stem cells will be discussed, including the molecular and membrane markers, the division and differentiation properties, the heterogeneity, and the potential clinical applications.

Célula mesenquimal e reparação tecidual: revisão / The evolving role of mesenchymal stem cells: a review

O autor apresenta uma revisão sobre a utilização de células-tronco mesenquimais (CTM) e os mecanismos envolvidos na reparação tecidual e na imunomodulação com ênfase ainda no controle da doença do enxerto versus o hospedeiro resistente à imunossupressão. O autor enfatiza a importância de novos marcadores celulares e de estudos clínicos associados à utilização da CTM.

The author reports a review concerning the mesenchimal stem cells (MSC) utilization and its mechanisms involved in tissue repair and modulation of immune system emphasizing the GCHD control in immunosuppression resistance. The author emphasizes the importance of new markers development and control clinical trial using MSC.