Avaliação do comportamento de células mesenquimais humanas sobre superfícies de implantes dentários / Evaluation of differentiation and mineralization of human mesenchymal cells plated on dental implant surfaces

RESUMO

O objetivo deste estudo foi avaliar uma superfície de implante dentário compatível biologicamente e que aumente a resposta celular de osteoblastos de maneira a estimular o processo de diferenciação do tecido ósseo. Neste estudo foram utilizados discos de titânio comercialmente puro (cpTi) grau IV (6,0 mm x 1,0 mm) divididos em três grupos. Estes discos foram somente usinados (grupo U) ou usinados e subsequentemente tratados com ataque ácido (grupo Ac) ou usinado, jateamento e ataque ácido (grupo J/Ac). Células mesenquimais humanas indiferenciadas foram cultivadas sobre os discos e diferenciadas em osteoblastos. Os níveis de expressão de genes relacionados à diferenciação do tecido ósseo (Fostatase Alcalina-ALP; Sialoproteína Óssea-BSP; e Runx2) foram avaliados após sete e 21 dias através de PCR-tempo real (o gene GAPDH foi utilizado como controle endógeno). Após 35 dias avaliou-se a formação de nódulos de mineralização corados com Alizarin Red S. Observou-se um aumento relativo nos níveis de expressão dos genes ALP, BSP e Runx2 para a superfície com J/Ac quando comparada com as superfícies U e Ac. Após 21 dias a expressão de ALP estava 80 vezes maior na superfície J/Ac e o aumento no nível de BSP foi de 25 vezes. Após 35 dias a área mineralizada foi de 18%, 71% e 80%, para as superfícies U, Ac e J/Ac, respectivamente. Estes resultados sugerem que o jateamento da superfície previamente ao ataque ácido permitiu um maior nível de expressão de genes relacionados à cascata de diferenciação do tecido ósseo e formação de nódulos de mineralização in vitro, podendo levar a uma maior e melhor resposta de osseointegração destas superfícies.

ABSTRACT

Novel implant surfaces have been developed to improve/accelerate the osseointegration process. The mechanism by which implant surface improves osteoblast response at endosseous titanium implants is not fully understood. One of the mechanisms is related to induction of expression of bone-tissue specific genes inducing cells to differentiate into osteoblasts. The aim of this study was to evaluate a biologically compatible implant surface that can improve osteoblast responses and leads to a faster osseointegration. Commercially pure grade IV titanium disks (6.0x1.0mm) were machined (U) or machined acid etching (Ac) or sandblasted/acid etching (J/Ac), and divided into three groups. Human Mesenchymal Stem Cells were plated onto the disks and differentiated into osteoblasts. The expression levels of osteoblast-specific genes were evaluated by Real Time PCR to measure the mRNA levels of alkaline phosphatase (ALP), bone sialoprotein (BSP), and Runx2 after 7 and 21 days. The housekeeping gene GAPDH was used as a control. At 35 days, mineralization nodules were evaluated by Alizarin Red S staining. After 21 days, the expression levels of ALP for J/Ac and BSP were upregulated 80-fold and 25-fold, respectively. After 35 days, the mineralized area U, Ac and J/Ac was 18%, 71%, and 80%, for, respectively. The results demonstrated that a sandblasted/acid etched surface can affect adherent cell-bone specific gene expression, leading to a higher expression of osteoblast-specific genes and an increased in vitro mineralization response.