Association of polypropylene scaffolds and mesenchymal stem cells for use in tissue engineering / Associação de arcabouço de polipropileno e células tronco mesenquimais para uso em engenharia de tecido

Tissue engineering replaces injured tissues by manipulating cells, making scaffolds, and using molecules that stimulate the tissue. Mesenchymal stem cells (MSCs) are good candidates for tissue engineering, as this is one of the cell types which are recruited to repair injured tissues. Scaffolds are structural devices that allow cell fixation and migration, with polypropylene meshes being an example. This study aims to evaluate the culture of adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (ADSCs), isolated from C57Bl/6 GFP + mice, in two types of polypropylene meshes (macroporous and microporous) in conventional culture plates and plates coated with methacrylate, over a period of fifteen days. The objective was to obtain the best interaction protocol between the mesh and the cells. The choice of the best method was based on adherence, maintenance of adherence and viability during culture. The amount of ADSCs adhering was checked daily by counting in a Neubauer Chamber and by using a growth curve performed with the MTT assay. The ADSCs adhering to the meshes were visualized with DAPI, panotic, hematoxylin and eosin, immunohistochemistry (integrin), and immunofluorescence (actin). ADSCs adhere to all forms of culture and to the two types of polypropylene mesh. ADSCs adhered more to the microporous mesh, within the seven day period of culture and in the plates without methacrylate. Thus, polypropylene meshes offer a good scaffold for ADSCs to adhere to.

A engenharia de tecidos substitui tecidos danificados com a manipulação de células, confecção de arcabouços e a utilização de moléculas que estimulem o tecido. As células-tronco mesenquimais (MSCs) são boas candidatas para engenharia de tecido, pois são um dos tipos celulares recrutadas para a reparação de tecidos lesionados. O arcabouço deve ser um dispositivo estrutural que forneça uma estrutura para o crescimento e a diferenciação celular no sítio, sendo a tela de polipropileno um exemplo. O objetivo deste estudo foi avaliar o cultivo de células-tronco mesenquimais de tecido de adiposo (ADSCs), isoladas de camundongos C57Bl/6 GFP+, em dois tipos de telas de polipropileno (macroporosa e microporosa) em placas de cultura convencionais e revestidas com metacrilato, durante quinze dias, para obter o melhor protocolo de interação entre a tela e as células. A escolha do melhor método foi baseada na adesão, manutenção da adesão e viabilidade durante cultivo. A quantidade de ADSCs aderidas foi verificada diariamente em contagem em Câmara de Neubauer e através de uma curva de crescimento realizada através de ensaio de MTT. As ADSCs aderidas nas telas foram visualizadas com a marcação de DAPI, panótico, hematoxilina e eosina, imumo-histoquímica (integrina) e imunofluorescência (actina). Nas duas formas de cultivo e nos dois tipos de telas de polipropileno houve aderência das ADSCs. Houve maior aderência na tela microporosa, no período de sete dias de cultivo e em placas sem metacrilato. Conclui-se que a tela de polipropileno oferece um bom arcabouço para as ADSCs se aderirem.

Associação de arcabouço de polipropileno e células tronco mesenqimais para uso em engenharia de tecido / Association of polypropylene scaffolds and mesenchymal stem cells for use in tissue engineering

A engenharia de tecidos tem como objetivo substituir tecidos danificados, manipulando células, confecção de arcabouços e a utilização de moléculas que estimulem o tecido. A proposta deste estudo foi avaliar duas técnicas de cultivo de células-tronco mesenquimais (MSC) em diferentes placas de cultura, utilizando dois tipos de telas de polipropileno (macroporoso e microporoso), para obter as melhores condições de interação entre a tela e as células, e definir uma proposta de protético para engenharia de tecidos. As telas de polipropileno foram cultivadas com células-tronco mesenquimais de tecido adiposo (ADSCs) isoladas de camundongos C57B1/6 GFP+ durante quinze dias em placas revestidas com metacrilato ou não revestidas com metacrilato. A quantidade de ADSCs aderidas foram verificadas diariamente em Câmara de Neubauer e através de uma curva de crescimento realizada pelo ensaio MTT. As ADSCs aderidas às malhas foram visualizadas com marcação de DAPI, panóticas, hematoxilina e eosina imuno-histoquímica e imunofluorescência. O melhor protocolo foi na tela microporosa, no o período de sete dias de cultivo e em placas sem metacrilato. Conclui-se que a tela de polipropileno fornece um bom suporte para as ADSCs se aderirem podendo ser utilizada na engenharia de tecidos.

Tissue engineering replaces injured tissues by manipulating cells, making scaffolds, and using molecules that stimulate the tissue. Mesenchymal stem cells (MSCs) are good candidates for tissue engineering, as this is one of the cell types which are recruited to repair injured tissues. Scaffolds are structural devices that allow cell fixation and migration, with polypropylene meshes being an example. This study aims to evaluate the culture of adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (ADSCs), isolated from C57Bl/6 GFP + mice, in two types of polypropylene meshes (macroporous and microporous) in conventional culture plates and plates coated with methacrylate, over a period of fifteen days. The objective was to obtain the best interaction protocol between the mesh and the cells. The choice of the best method was based on adherence, maintenance of adherence and viability during culture. The amount of ADSCs adhering was checked daily by counting in a Neubauer Chamber and by using a growth curve performed with the MTT assay. The ADSCs adhering to the meshes were visualized with DAPI, panotic, hematoxylin and eosin, immunohistochemistry (integrin), and immunofluorescence (actin). ADSCs adhere to all forms of culture and to the two types of polypropylene mesh. ADSCs adhered more to the microporous mesh, within the seven day period of culture and in the plates without methacrylate. Thus, polypropylene meshes offer a good scaffold for ADSCs to adhere to.

Cell therapy in the treatment of bipolar mania in an animal model: a proof of concept study / Terapia celular no tratamento do transtorno bipolar: estudo piloto em um modelo animal de mania

Abstract Introduction The rationale of mesenchymal stem cells (MSCs) as a novel therapeutic approach in certain neurodegenerative diseases is based on their ability to promote neurogenesis. Hippocampal atrophy has been related to bipolar disorder (BD) in preclinical, imaging and postmortem studies. Therefore, the development of new strategies to stimulate the neurogenesis process in BD is crucial. Objectives To investigate the behavioral and neurochemical changes induced by transplantation of MSCs in a model of mania-like behavior induced by lisdexamfetamine dimesylate (LDX). Methods Wistar rats (n=65) received one oral daily dose of LDX (10 mg/kg) or saline for 14 days. On the 8th day of treatment, the animals additionally received intrahippocampal saline or MSC (1 µL containing 25,000 cells) or lithium (47.5 mg/kg) as an internal experimental control. Two hours after the last administration, behavioral and neurochemical analyses were performed. Results LDX-treated rats had increased locomotor activity compared to saline-saline rats (p=0.004), and lithium reversed LDX-related hyperactive behavior (p<0.001). In contrast, the administration of MSCs did not change hyperlocomotion, indicating no effects of this treatment on LDX-treated rats (p=0.979). We did not find differences between groups in BDNF levels (p>0.05) in the hippocampus of rats. Conclusion Even though these results suggest that a single intrahippocampal injection of MSCs was not helpful to treat hyperactivity induced by LDX and neither influenced BDNF secretion, we cannot rule out the possible therapeutic effects of MSCs. Further research is required to determine direct effects of LDX on brain structures as well as in other pathophysiological targets related to BD.

Resumo Introdução Células-tronco mesenquimais (CTMs) têm emergido como um promissor tratamento em diversas doenças neurodegenerativas devido a sua plasticidade e capacidade de regenerar tecidos. Estudos pré-clínicos, clínicos e de neuroimagem têm demonstrado a presença de atrofia hipocampal no transtorno bipolar (TB). Portanto, o desenvolvimento de tratamentos capazes de regenerar tecido lesado e estimular a neurogênese poderia ser útil. Objetivos Investigar mudanças comportamentais e neuroquímicas induzidas pelo transplante de CTMs no hipocampo de ratos em um modelo animal de mania induzido por dimesilato de lisdexanfetamina (LDX). Métodos Ratos Wistar (n=65) receberam LDX (10 mg/kg) ou solução salina por via oral durante 14 dias. No oitavo dia, os animais foram transplantados com injeção de CTMs ou solução salina (1 µL contendo 25.000 células) ou lítio (47,5 mg/kg) como controle interno do experimento. Duas horas após a última dose, foram realizadas análises comportamentais e neuroquímicas. Resultados Animais que receberam LDX tiveram um aumento da atividade locomotora comparados ao grupo que recebeu solução salina (p=0,004); já o lítio reverteu a hiperatividade locomotora desses animais (p<0,001). Os animais que receberam CTMs não apresentaram alterações no comportamento, indicando ausência de efeitos sobre hiperatividade locomotora. Os níveis de BDNF hipocampais não diferiram entre os grupos (p>0.05). Conclusão Não foi possível demonstrar efeitos neuroprotetores das CTMs, administradas em dose única, em um modelo animal de mania induzido por LDX. No entanto, não se pode descartar os possíveis efeitos terapêuticos das CTMs. Mais estudos são necessários para determinar os efeitos das CTMs em estruturas cerebrais e outros alvos fisiopatológicos relacionados ao TB.

Development of different degrees of elastase-induced emphysema in mice: a randomized controlled experimental study

Introduction: Mouse models of emphysema are important tools for testing different therapeutic strategies. The aim of this study was to develop a mouse model of emphysema induced by different doses of elastase in order to produce different degrees of severity. Methods: Thirty female mice (C57BL/6) were used in this study. Different doses of porcine pancreatic elastase were administered intratracheally once a week for four weeks, as follows: 0.1 U (n=8), 0.15 U (n=7), and 0.2 U (n=7). Control mice (n=8) received 50 microL of sterile saline solution intratracheally. Lung mechanics were analyzed by plethysmography. Mean linear intercept and volume fraction occupied by collagen and elastic fibers were determined. Results: An increase in lung resistance was observed with 0.2 U of elastase [median (P-25-P75): 2.02 (1.67; 2.34) cmH2O.s/mL], as well as a decrease in tidal volume and minute ventilation. Peak expiratory flow increased significantly in the groups treated with 0.15 U and 0.2 U of elastase. Mean linear intercept was higher with 0.15 U and 0.2 U of elastase, with destruction of alveolar walls [median (P-25-P75): 30.31 (26.65-43.13) microm and 49.49 (31.67-57.71) microm respectively]. The volume fraction occupied by collagen and elastic fibers was lower in the group receiving 0.2 U of elastase. Conclusion: Four intratracheal instillations of 0.2 U of elastase once a week induced changes in lung function and histology, producing an experimental model of severe pulmonary emphysema, whereas 0.15 U resulted in only histological changes.

Modelo experimental de reconstrução em falha mandibular em coelhos / Experimental model of reconstruction in mandibular defect in rabbit

Este trabalho tem como objetivo apresentar um novo modelo experimental de reconstrução em falha mandibular em coelhos. Foram utilizados 14 animais, nos quais, em uma primeira etapa, extraiu-se cirurgicamente o dente incisivo inferior esquerdo permanente. Após um período de 50 dias para o preenchimento ósseo do alvéolo dentário, foi realizada a cirurgia. Inicialmente, coletou-se 10x5x5mm de enxerto ósseo autógeno da crista ilíaca e, em seguida, foi procedida uma falha mandibular parcial de mesmo tamanho, que foi preenchida com o enxerto e fixada com microplaca de titânio. Os coelhos foram submetidos a avaliações clínicas e radiográficas, sendo sete submetidos a eutanásia aos 15 dias e os demais aos 30 dias para análise macro e microscópica. A ingestão de água e ração não foi comprometida, e os animais não apresentaram algia, dificuldade de mastigação e de apreensão. Somente um animal apresentou rejeição a um parafuso, sem ocorrer o deslocamento da placa nem do enxerto. Esse método mostrou-se eficaz como modelo experimental de reconstrução em falha mandibular de coelhos, demonstrando a evolução cicatricial óssea do enxerto por meio dos exames radiográficos, macroscópicos e microscópicos aos 15 e 30 dias.

This paper aims to present a new experimental model of mandibular defect reconstruction in rabbits. It was used 14 animals, in which, in a first stage the left permanent inferior incisive tooth was extracted surgically. After a 50 days period for the bone to fulfill the dentary alveolus, surgery was performed. At first, a 10x5x5mm autograft was removed form the iliac crest, following a partial mandibular failure in the bone with the same auto graft size which was filled with the graft and fixed using titanium microplate. The rabbits were submitted to clinical and radiographic evaluation and 7 of them were euthanasiated at 15 days and the other 7 at 30 days to macro and microscopic analysis. The water and commercial food ingestion was not compromised, and the animals did not showed any chewing or apprehension difficulties, neither pain. Only one animal presented rejection to one screw, without occurring micro plate nor auto graft dislocation. This method showed to be efficient for an experimental model of reconstruction in mandibular defects of rabbits, demonstrating a healing evolution of the graft through radiographic, macroscopic and microscopic exams in 15th and 30th days.

Stem cells / Células-tronco

Stem cells can be classified as embryonic stem (ES) cells or adult stem cells considering their origin. If plasticity is considered, stem cells can be classified as totipotent, when stem cells retain the ability to give rise to an entire new organism. When stem cells lose this capacity, cells are named pluripotent stem cells, which can give rise to almost all mature cell types that compound an organism. Totipotent and pluripotent stem cells can be obtained from developing early-stage embryos. Multipotent is the group of adult stem cells with restricted plasticity. These cells can differentiate into a defined cell type related with a specific organ or tissue. ES cells can be propagated in vitro under undifferentiated system or with a series of protocols to induce cell differentiation. On the other hand, multipotent adult stem cells cannot be maintained in vitro in an undifferentiated form, except for a special class of adherent adult stem cells named mesenchimal stem cells, which can be expanded in vitro conserving their undifferentiated characteristics. Considering the ability to generate teratomas, ES cells were not used in experimental in vivo cell transplant. On the other hand, several experimental adult stem cells transplants have been performed with controversial results

Considerando a origem de obtenção, as células-tronco podem ser classificadas como células-tronco embrionárias (ES) ou como células-tronco adultas. Mas, se a plasticidade for considerada, as células-tronco podem ser classificadas como células totipotentes, quando as células-tronco preservam a capacidade de dar origem a um novo indivíduo completo. Quando as células-tronco perdem esta capacidade, passam a ser classificadas como células-tronco pluripotentes, que podem dar origem a praticamente todos os tipos celulares maduros que compõem um organismo. Células-tronco totipotentes e pluripotentes podem ser obtidas de estágios embrionários iniciais. O grupo de células-tronco que apresenta plasticidade restrita é denominado de multipotente. Estas células podem se diferenciar em determinado tipo celular comprometido com um órgão ou tecido específico. Células ES podem ser expandidas in vitro, mantendo sua forma indiferenciada, ou podem ser submetidas a uma série de protocolos, que irão induzir diferenciação in vitro. Por outro lado, as células-tronco adultas multipotentes não podem ser mantidas in vitro na forma indiferenciada, exceto uma subpopulação de célulastronco adultas aderentes, denominadas células-tronco mesenquimais, que podem ser mantidas in vitro na forma indiferenciada. Considerando a capacidade de gerar teratomas, as células ES não foram utilizadas para transplante celular experimental in vivo. Além disso, várias cirurgias de transplantes experimentais com células-tronco adultas têm sido realizadas, porém apresentando resultados controversos