Semi-automatic grading system in histologic and immunohistochemistry analysis to evaluate in vitro chondrogenesis / Establecimiento de un sistema de puntaje semi-automático para ensayos histoquímicos e inmunohistoquímicos con el fin de evaluar diferenciación condrogénica in vitro / Estabelecimento de um sistema de pontuação semi-automático para ensaios histoquímicos e imuno-histoquímicos para avaliar diferenciação condrogênica in vitro

RESUMEN

Durante el desarrollo embriológico las extremidades surgen de la condensaciónde células mesenquimales y su diferenciación a condrocitos en un proceso llamado condrogénesis. Estos condrocitos sintetizanglicosaminoglicanos, jugando un papel importante durante este proceso. Existe un sistema de condrogénesis in vitro utilizandocélulas mesenquimales generalmente evaluado mediante histoquímica. Objetivo. Establecer un sistema de puntaje semi-automáticopara ensayos histoquímicos e inmunohistoquímicos. Materiales y métodos. Para condrogénesis las células fueron cultivadas conmedio inductor en agregados por tres semanas. Los glicosaminoglicanos totales fueron determinados mediante azul de dimetileno.Para el análisis histológico los agregados fueron teñidos con azul de alcian e inmunohistoquímica para detección de agrecán. Lapuntuación semi-automática fue obtenida utilizando el programa ImageJ. Resultados. Las células mesenquimales cultivadas enmedio de diferenciación condrogénica tuvieron una concentración de proteína comparable durante las tres semanas de cultivo,sugiriendo una celularidad similar. La concentración de glicosaminoglicanos fue superior para los agregados cultivados en mediocondrogénico. La misma tendencia fue observada para la tinción de azul de alcian mediante puntajes del observador ciego y análisiscon ImageJ. Finalmente, los resultados de inmunohistoquímica de puntajes asignados por el observador y los del análisis porImageJ revelaron una tendencia decreciente con el tiempo para agregados en medio condrogénico. Conclusión. Desarrollamos un sistema funcional para generación de puntaje semi-automático para diferenciación condrogénica. Corroboramos estos resultadosmediante análisis bioquímico con resultados comparables. En nuestro saber este es el primer reporte en evaluar esta metodología,la cual puede ser útil para otras aplicaciones en el campo biológico o médico...

ABSTRACT

During embryological limb formation mesenchymal cells condense and differentiate into chondrocytes, in a process known aschondrogenesis. These chondrocytes synthesize glycosaminoglycans (GAGs), thus playing an important role in this process.A simplified system in vitro chondrogenesis, using adult mesenchymal stromal cells (MSCs) has been demonstrated. Thisdifferentiation potential is usually assessed by histological staining. Objective. Establishment of a semi-automatic grading systemfor histochemistry stains and immunohistochemistry assays. Materials and methods. For chondrogenesis cells were culturedfor three weeks in aggregates with inducing media. Total GAGs were measured using dimethylmethylene blue (DMB) method.For histological analyses aggregates were stained with Alcian blue for total GAGs detection and immunohistochemistry (IHC)for aggrecan was performed. Semi-automatic grading for all slides was obtained after ImageJ analysis. Results. MSCs culturedas aggregates in chondrogenic differentiation media had similar protein concentrations for all time points, suggesting cellularityremained homogenous during culture. Total GAGs was higher for aggregates cultured in chondrogenic compared to complete media.The same trend was observed for Alcian blue stain grades by blinded observer and analysis using ImageJ software. Aggrecan’s IHCanalysis had a decreasing tendency with time for aggregates in chondrogenic media for blinded observer and ImageJ evaluation.Conclusion. We developed a functional system for semi-automatic slide grading. We corroborated these results by biochemicalanalysis with comparable results. To our knowledge, for in vitro chondrogenesis, this is the first report to evaluate stains usingthis methodology. This procedure might be useful for other applications in the field of Biology and Medical Sciences...

RESUMO

Durante o desenvolvimento embrionário os membros emergem a partir da condensação decélulas mesenquimais e sua diferenciação em condrócitos em um processo chamado condrogênese. Estes condrócitos sintetizamglicosaminoglicanos, desempenhando um papel importante neste processo. Existe um sistema de condrogénese in vitro utilizandocélulas mesenquimatosas, geralmente avaliado por histoquímica. Objetivo. Estabelecer um sistema de pontuação semi-automáticopara ensaios histoquímicos e imuno-histoquímicos. Materiais e métodos. Na condrogênese as células foram cultivadas commeio indutor em agregados, durante três semanas. Os glicosaminoglicanos totais foram determinados pelo azul de dimetileno.Para a análise histológica os agregados foram corados com Azul Alciano e imuno-histoquímica para detecção de agrecan. Apontuação semi-automática foi obtida utilizando o programa ImageJ. Resultados. As células mesenquimais cultivadas em meiode diferenciação condrogênica tiveram uma concentração de proteína comparável durante as três semanas de cultura, o que sugereuma celularidade similar. A concentração de glicosaminoglicanos foi maior para os agregados cultivados em meio condrogênico.A mesma tendência foi observada para a coloração com Azul Alciano segundo as pontuações do observador cego e a análisecom ImageJ. Finalmente, os resultados de imuno-histoquímica de pontuações dados pelo observador e aqueles dados pela análiseImageJ revelaram uma tendência decrescente ao longo do tempo para os agregados em meio condrogênico. Conclusão. Nósrealizamos um sistema funcional para gerar pontuação semi-automática para diferenciação condrogênica. Nós corroboramos essesresultados por análise bioquímica com resultados comparáveis. Segundo nosso conhecimento, este é o primeiro estudo a avaliaresta metodologia, que pode ser útil para outras aplicações no campo biológico ou médico...