Triiodotironina não aumenta a diferenciação osteogênica reduzida pela idade de células-tronco mesenquimais da medula óssea de ratas

Triiodothyronine does not increase osteogenic differentiation reduced by age in bone marrow mesenchymal stem cells of female rats

Resumos

OBJETIVO: Avaliar se a adição de T3 aumenta o potencial osteogênico das células-tronco mesenquimais da medula óssea (CTM-MO) de ratas adultas normais comparado ao de ratas jovens. MATERIAIS E MÉTODOS: CTM-MO foram cultivadas em meio osteogênico e separadas em seis grupos: 1) CTM-MO de ratas jovens; 2) CTM-MO de ratas adultas; 3, 4, 5 e 6) CTM-MO de ratas adultas com T3 nas concentrações de 0,01; 1; 100 e 1000 nM, respectivamente. Foram avaliados: atividade da fosfatase alcalina, conversão do dimetiltiazol (MTT) e síntese de colágeno aos sete, 14 e 21 dias e celularidade e número de nódulos de mineralização aos 21 dias de diferenciação. RESULTADOS: T3 reduziu significativamente a conversão do MTT, a atividade da fosfatase alcalina, a síntese de colágeno e a formação dos nódulos de mineralização em pelo menos uma das doses e dos períodos estudados (p < 0,05). Os valores foram menores quando comparados aos das CTM-MO de ratas jovens e adultas sem T3 (p < 0,05). CONCLUSÃO: T3 apresenta efeitos negativos sobre os fatores envolvidos na diferenciação osteogênica das CTM-MO de ratas adultas.

Células-tronco mesenquimais; medula óssea; diferenciação osteogênica; triiodotironina; ratas


OBJECTIVE: To examine if triiodothyronine (T3) increases osteogenic differentiation in bone marrow mesenchymal stem cells (BMMSCs) of adult rats compared with young rats. MATERIALS AND METHODS: BMMSCs were cultured in osteogenic medium and distributed into six groups: 1) BMMSCs of young rats; 2) BMMSCs of adult rats; 3, 4, 5 and 6) BMMSCs of adult rats with T3 (0.01, 1, 100 to 1000 nM). We analyzed alkaline phosphatase activity, dimethylthiazol (MTT) conversion, and collagen synthesis at 7, 14, and 21 days, and percentage of cells per field and number of mineralized nodules at 21 days of differentiation. RESULTS: T3 reduced MTT conversion, alkaline phosphatase activity, collagen synthesis, and the synthesis of mineralizalized nodules in at least one of the doses and periods studied (p < 0.05). Values were lower when compared with young and adult rats BMMSCs (p < 0.05) without T3. CONCLUSION: T3 has a negative effect on the factors involved in osteogenic differentiation of BMMSC from adult rats.

Mesenchymal stem cells; bone marrow; osteogenic differentiation; triiodothyronine; female rats


ARTIGO ORIGINAL

Triiodotironina não aumenta a diferenciação osteogênica reduzida pela idade de células-tronco mesenquimais da medula óssea de ratas

Triiodothyronine does not increase osteogenic differentiation reduced by age in bone marrow mesenchymal stem cells of female rats

Jankerle Neves BoeloniI; Natalia Melo OcarinoI; Alfredo Miranda GoesII; Rogéria SerakidesI

INúcleo de Células-tronco e Terapia Celular, Departamento de Clínica e Cirurgia Veterinárias, Escola de Veterinária, Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), Belo Horizonte, MG, Brasil

IILaboratório de Imunologia Celular e Molecular, Departamento de Bioquímica e Imunologia, Instituto de Ciências Biológicas, UFMG, Belo Horizonte, MG, Brasil

Correspondência para

RESUMO

OBJETIVO: Avaliar se a adição de T3 aumenta o potencial osteogênico das células-tronco mesenquimais da medula óssea (CTM-MO) de ratas adultas normais comparado ao de ratas jovens.

MATERIAIS E MÉTODOS: CTM-MO foram cultivadas em meio osteogênico e separadas em seis grupos: 1) CTM-MO de ratas jovens; 2) CTM-MO de ratas adultas; 3, 4, 5 e 6) CTM-MO de ratas adultas com T3 nas concentrações de 0,01; 1; 100 e 1000 nM, respectivamente. Foram avaliados: atividade da fosfatase alcalina, conversão do dimetiltiazol (MTT) e síntese de colágeno aos sete, 14 e 21 dias e celularidade e número de nódulos de mineralização aos 21 dias de diferenciação.

RESULTADOS: T3 reduziu significativamente a conversão do MTT, a atividade da fosfatase alcalina, a síntese de colágeno e a formação dos nódulos de mineralização em pelo menos uma das doses e dos períodos estudados (p < 0,05). Os valores foram menores quando comparados aos das CTM-MO de ratas jovens e adultas sem T3 (p < 0,05).

CONCLUSÃO: T3 apresenta efeitos negativos sobre os fatores envolvidos na diferenciação osteogênica das CTM-MO de ratas adultas.

Descritores: Células-tronco mesenquimais; medula óssea; diferenciação osteogênica; triiodotironina; ratas

ABSTRACT

OBJECTIVE: To examine if triiodothyronine (T3) increases osteogenic differentiation in bone marrow mesenchymal stem cells (BMMSCs) of adult rats compared with young rats.

MATERIALS AND METHODS: BMMSCs were cultured in osteogenic medium and distributed into six groups: 1) BMMSCs of young rats; 2) BMMSCs of adult rats; 3, 4, 5 and 6) BMMSCs of adult rats with T3 (0.01, 1, 100 to 1000 nM). We analyzed alkaline phosphatase activity, dimethylthiazol (MTT) conversion, and collagen synthesis at 7, 14, and 21 days, and percentage of cells per field and number of mineralized nodules at 21 days of differentiation.

RESULTS: T3 reduced MTT conversion, alkaline phosphatase activity, collagen synthesis, and the synthesis of mineralizalized nodules in at least one of the doses and periods studied (p < 0.05). Values were lower when compared with young and adult rats BMMSCs (p < 0.05) without T3.

CONCLUSION: T3 has a negative effect on the factors involved in osteogenic differentiation of BMMSC from adult rats.

Keywords: Mesenchymal stem cells; bone marrow; osteogenic differentiation; triiodothyronine; female rats

INTRODUÇÃO

A diferenciação osteogênica das células-tronco mesenquimais da medula óssea (CTM-MO) está sob o comando de diversos fatores que se traduzem em estímulos celulares e moleculares essenciais durante o processo de diferenciação para osteoblasto (1). Esses fatores são representados por fatores de transcrição gênica e de crescimento, citocinas, densidade celular, contato físico com as células vizinhas, estímulo físico (2,3) e mecânico (2-4) e por hormônios representados pelo estrógeno, glicocorticoides, vitamina D, leptina e pelos hormônios tireoidianos (5-10).

Contudo, tanto em animais quanto em seres humanos a diferenciação osteogênica das CTM-MO pode ser comprometida pela idade ou por doenças como a osteoporose e as disfunções tireoidianas, entre outras (11-18). Assim, o efeito da idade poderia limitar o uso da terapia com células-tronco autólogas em pacientes adultos ou idosos.

Alguns estudos têm demonstrado o aumento do potencial osteogênico das CTM-MO com a adição de triiodotironina no meio de cultivo. Resultados recentes demonstram que a adição de triiodotironina (T3) in vitro aumenta a diferenciação osteogênica das CTM-MO de ratas jovens saudáveis (8,10) e também de ratas com osteoporose (17). No entanto, ainda não se sabe qual o efeito da T3 na redução da diferenciação osteogênica de CTM-MO decorrente da idade.

Sabe-se que a inoculação de células-tronco do próprio paciente adulto ou idoso poderia surtir melhor efeito por não haver risco de rejeição pelo sistema imune. Mas, como esse paciente apresenta redução do potencial osteogênico das CTM-MO, a hipótese inicial deste estudo foi de que a adição de T3 in vitro poderia aumentar a diferenciação osteogênica das CTM-MO antes de seu uso no tratamento de doenças ou defeitos ósseos. Por isso, o objetivo deste estudo foi verificar o efeito do tratamento in vitro com triiodotironina sob o potencial osteogênico reduzido das células-tronco mesenquimais de ratas adultas e compará-lo ao potencial osteogênico de CTM-MO de ratas jovens.

MATERIAIS E MÉTODOS

Foram utilizadas 12 ratas Wistar, sendo seis ratas com um mês de idade e seis ratas com cinco meses de idade, que foram submetidas à eutanásia com sobredose de anestesia (associação de 40 mg/kg de quetamina com 10 g/kg de xilazina). Em seguida, seus ossos longos (fêmur e tíbia) foram colhidos para a determinação do potencial osteogênico das células-tronco mesenquimais, avaliado por meio de cultivo celular. Todos os procedimentos descritos a seguir foram aprovados pelo Comitê de Ética em Experimentação Animal da Universidade Federal de Minas Gerais (protocolo nº 134/2008).

As CTM-MO das ratas adultas (5 meses de idade) e jovens (1 mês de idade) foram cultivadas em meio de indiferenciação (DMEM) e de diferenciação osteogênico, acrescido ou não de 3,3',5-triiodo-L-tironina (T3), dependendo do grupo. Foram constituídos seis grupos experimentais de CTM-MO cultivadas em meio osteogênico: 1) CTM-MO de ratas jovens; 2) CTMMO de ratas adultas sem T3; 3) CTM-MO de ratas adultas tratadas com T3 (0,01 nM); 4) CTM-MO de ratas adultas tratadas com T3 (1 nM); 5) CTM-MO de ratas adultas tratadas com T3 (100 nM) e 6) CTM-MO de ratas adultas tratadas com T3 (1000 nM). Foram avaliados: a atividade da fosfatase alcalina, a conversão do substrato dimetiltiazol (MTT) em cristais de formazan e a síntese de colágeno aos sete, 14 e 21 dias de diferenciação, a porcentagem de células por campo e o número de nódulos de mineralização aos 21 dias de diferenciação. Todos os ensaios in vitro foram realizados com seis repetições em cada grupo e em cada período, como descrito detalhadamente a seguir.

Extração e cultivo de células-tronco mesenquimais indiferenciadas da medula óssea

A extração das CTM da medula óssea de ratas jovens e adultas foi realizada conforme protocolos já estabelecidos (8,16,19-21). Os fêmures foram dissecados dos tecidos musculares e conectivos adjacentes e as epífises foram retiradas, de forma asséptica, para obtenção da medula óssea da diáfise. No fluxo laminar, a medula óssea foi lavada com DMEM enriquecido com gentamicina (60 µg/L), penicilina (100 U/ml), estreptomicina (100 µg/ml) e anfotericina (25 µg/L) (Sigma, USA). Após centrifugação por 10 minutos a 1.400 g, as células foram cultivadas em garrafas T75 (TPP, Switzerland, Germany) contendo DMEM enriquecido com antibióticos e antimicóticos e 10% de soro fetal bovino (LGC Biotecnologia, São Paulo, Brasil) em estufa a 37ºC e 5% de CO2. O meio de cultivo foi trocado duas vezes por semana. Após quatro repiques e confluência de 80% a 90% das células, foi realizada a caracterização fenotípica das CTM por citometria de fluxo. Todas as soluções e meios de cultivo foram preparados com água pura livre de íons e de microrganismos.

Caracterização fenotípica das células-tronco mesenquimais indiferenciadas da medula óssea

Após o cultivo das CTM por quatro passagens em garrafas T75 em DMEM e obtenção de confluência de 80% a 90%, as células de cada grupo experimental foram tripsinizadas, contadas em câmara de Neubauer e distribuídas em placas de 96 poços de fundo redondo (TPP, Switzerland, Germany) com concentração de 1 x 106 células/poço, sendo dois poços para cada anticorpo e dois poços para o controle sem marcação para cada grupo experimental (jovem e adulto). Posteriormente, foi realizada a centrifugação da placa por 10 minutos a 1.400 g e 10ºC, seguida da retirada do sobrenadante (DMEM) e adição do anticorpo primário com diluição de 1:50. A placa foi agitada em vórtex e incubada por 30 minutos a 4ºC. Adicionaram-se 150 µL de PBS (solução tampão de fosfato padrão) 0,15M/ poço para lavagem e a placa foi novamente agitada em vórtex. A placa foi então centrifugada por 10 minutos a 1.400 g e 10ºC, seguida da retirada do sobrenadante e de nova lavagem com 150 µL de PBS 0,15M/poço, agitação em vórtex e centrifugação por 10 minutos a 1.400 g e 10ºC. Adicionou-se o anticorpo secundário (Alexa Flúor 488, Molecular Probes, Oregon, USA) com diluição de 1:200. A placa foi envolta por papel alumínio e incubada por 30 minutos a 4ºC. Adicionaram-se então 150 µL de PBS 0,15M/poço para lava-gem e agitação em vórtex. A placa foi centrifugada por 10 minutos a 1.400 g e 10ºC, seguida da retirada do sobrenadante, de nova lavagem com 150 µL de PBS 0,15M/poço e centrifugação por 10 minutos a 1.400 g e 10ºC. Após a centrifugação, as células foram ressuspensas em 100 µL de PBS 0,15M e 100 µL/poço de formaldeído a 4%. A leitura e as análises foram realizadas em um citômetro de fluxo FACScan (Becton Dickinson Immunocytometry, San Jose, CA, USA) empregando o software Cell Quest (Becton Dickinson Immunocytometry Systems, San Jose, CA, USA), com aquisição de 20.000 eventos, tendo como parâmetros FSC (Forward scatter) e SSC (Side scatter) em escala linear e FL1 (fluorescência relativa) em escala logarítmica que detecta luz de comprimento de onda de 530 nm, que corresponde à fluorescência verde, para análises pelo programa WinMDI 3.0 (Windows Multiple Document Interface for Flow Cytometry 3.0) por gráficos de dot plot e histogramas (20,22). Os anticorpos primários (BD Biosciences, San Jose, CA, USA) conjugados com FITC (isotiocianato de fluoresceína) utilizados foram: anti-CD45 (clone 69 mouse), antiCD90 (clone Ox-7 mouse), anti-CD73 (clone 5 F/B9 mouse) e anti-CD54 (clone 1A29 mouse).

Teste de viabilidade celular pelo azul de Tripan

Após a caracterização fenotípica e antes do cultivo em meio de diferenciação, as CTM de todos os grupos foram avaliadas quanto à viabilidade celular pelo azul de tripan. Inicialmente, as CTM de todos os grupos foram cultivadas em garrafas T75 (1 x 104 células/cm2) com DMEM e, no momento do teste, foram lavadas com PBS (0,15M) e tripsinizadas. As células foram colhidas, centrifugadas a 1.400 g por 10 minutos, ressuspensas em meio e coradas pelo azul de Tripan. As células inviáveis (coradas de azul) e viáveis (transparentes) de cada grupo foram quantificadas em câmara de Neubauer.

Cultivo de células-tronco mesenquimais da medula óssea em meio de diferenciação osteogênico

Após o cultivo em DMEM e obtenção de confluência das células de 80% a 90%, o meio foi substituído por meio osteogênico, que é enriquecido com ácido ascórbico (50 µg/mL), b-glicerofosfato (10 mM) (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) e dexametasona (0,1 µM) (Aché, Guarulhos, SP, Brasil), acrescido de 10% de soro fetal bovino, sendo que as células foram mantidas em estufa a 37ºC e 5% de CO2. Assim, as CTMMO das ratas adultas e jovens foram cultivadas em uma densidade previamente padronizada (1 x 104 células/ cm2), em seis repetições, em garrafas T25 e em placas de 6 e 24 poços (TPP, Switzerland, Germany) durante sete, 14 e 21 dias de acordo com cada ensaio realizado e descrito a seguir. As CTM-MO de ratas adultas foram cultivadas ainda com diferentes doses de 3,3',5-triiodo -L-tironina (0,01; 1,0; 100 e 1000 nM). As doses de 3,3',5-triiodo-L-tironina foram estabelecidas conforme estudos realizados por Ishida e cols. (23) e por Boeloni e cols. (8). Após sete, 14 e 21 dias, foram realizados: teste do MTT, atividade da fosfatase alcalina e síntese de colágeno e, aos 21 dias de cultivo, foram avaliados a porcentagem de células por campo e o número de nódulos de mineralização.

Teste de conversão do MTT em cristais de formazan

Ao término de cada período (sete, 14 e 21 dias), as células de todos os grupos, cultivadas em placas de 24 poços, foram submetidas ao teste de conversão do MTT {brometo de [3-(4,5-dimetiltiazol-2yl)-2,5-difenil tetrazolium]} em cristais de formazan. O meio foi substituído por 210 µL de meio osteogênico com soro fetal bovino em cada poço e 170 µL de MTT (5 mg/ ml) (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA). A placa foi incubada por 2 horas em estufa a 37ºC e 5% de CO2. Os cristais de formazan foram observados ao microscópio antes do acréscimo de 210 µL de SDS (dodecil sulfa-to de sódio) -10% HCl que permaneceu overnight em estufa a 37ºC e 5% de CO2. Posteriormente, 100 µL/ poço foram transferidos para placas de 96 poços para análise na leitora de placas com comprimento de onda de 595 nm.

Avaliação da atividade da fosfatase alcalina (BCIP/NBT)

Ao término de cada período (sete, 14 e 21 dias), as células de todos os grupos, cultivadas em placas de 24 poços, foram lavadas com PBS 0,15M. Em cada poço, foram acrescentados 200 µL de solução de BCIP/NBT (Zymed Laboratories, CA, USA) (1 mL de tampão da fosfatase alcalina, 4,4 µL de NBT {nitro-blue tetrazolium chloride} e 3,3 µL de BCIP {5-bromo-4-chloro-3'-indolylphosphate p-toluidine salt}). As amostras permaneceram 2 horas em estufa a 37ºC e 5% de CO2. Em seguida, adicionaram-se 210 µL de solução detergente SDS 10% HCl para incubação overnigth. Posteriormente, 100 µL/poço foram transferidos para placas de 96 poços para análise na leitora de placas com comprimento de onda de 595 nm.

Dosagem de colágeno

Ao término de cada período (sete, 14 e 21 dias), as culturas foram lavadas com PBS 0,15M. Em seguida, adicionaram-se 4 mL de Bouin em cada poço, para incubação por uma hora a 37ºC sob agitação. As placas foram lavadas em água corrente por 15 minutos para posterior coloração pelo Sirius Red durante 30 minutos a 37ºC sob agitação. O excesso de corante foi removido e, em seguida, as células foram lavadas abundantemente com 0,01N de HCl. Posteriormente, foram adicionados 300 µL de NaOH 0,5M por 30 minutos sob agitação. Foram removidos 100 µL para leitura em espectrofotômetro com comprimento de onda de 540 nm.

Determinação da porcentagem de células/campo

Após 21 dias de cultivo, as células de todos os grupos, cultivadas em placas de seis poços com lamínulas (22 x 22 mm) estéreis, foram lavadas com PBS 0,15M e fixadas com álcool etílico 70% por 24 horas e coradas pela hematoxilina-eosina (24). Posteriormente, foi determinado o número de células/campo com o auxílio de uma ocular micrométrica, contendo uma gratícula com 121 pontos em 40 campos tomados em toda a extensão da lamínula e objetiva de 20×.

Quantificação dos nódulos de mineralização

Após 21 dias de cultivo, as células de todos os grupos, cultivadas em placas de seis poços com lamínulas (22 x 22 mm) estéreis, foram lavadas com PBS 0,15M e fixadas com álcool etílico 70% por 24 horas e coradas pelo método de Von Kossa (adaptado de 24) para avaliação do número de nódulos/campo. Somente os nódulos de coloração marrom ou negra foram quantificados e determinou-se o número de nódulos/campo em 50 campos em objetiva de 20x.

Análise estatística

O delineamento foi inteiramente ao acaso com fatorial 6 x 2 (seis grupos e três períodos). Realizou-se análise de variância (ANOVA) e, para cada variável, foram determinados a média e o desvio-padrão. As médias foram comparadas pelo teste de SNK (Student Newman Keuls) utilizando o programa Graphpad Instat 3 (San Diego, USA). Diferenças foram consideradas significativas se p < 0,05 (25).

RESULTADOS

Caracterização fenotípica das células-tronco mesenquimais indiferenciadas da medula óssea

As células-tronco mesenquimais da medula óssea de todos os grupos experimentais apresentaram caracterização fenotípica semelhante, demonstrando expressão de CD45 em no máximo 3,06% das células e expressão de CD54, CD73 e CD90 acima de 84,27% das células conforme demonstrado na tabela 1.

Viabilidade celular pelo azul de Tripan

Após a caracterização fenotípica e antes do cultivo em meio de diferenciação osteogênico, as CTM de ratas jovens e adultas apresentavam 100% de viabilidade.

Conversão do MTT em cristais de formazan

Este teste baseia-se na capacidade da succinato desidrogenase, uma enzima do ciclo de Krebs ativa em mitocôndrias viáveis, de converter o sal de tetrazolium (MTT), que é hidrossolúvel e de cor amarela, em cristais de formazan, que são insolúveis em água e de cor azul-escura. Essa capacidade, que somente as células viá veis possuem, indica a atividade mitocondrial (26,27).

Em comparação às CTM-MO das ratas jovens, as células das ratas adultas normais apresentaram maior conversão do MTT em formazan aos sete dias (Figura 1A). Mas esse resultado foi diferente aos 14 e 21 dias, quando as CTM-MO das ratas adultas apresentaram menor conversão do MTT em formazan quando comparadas às CTM-MO das ratas jovens (Figuras 1B e 1C). Em comparação às células das ratas adultas normais, o tratamento hormonal com T3 somente aumentou a conversão do MTT em formazan na dose de 1 nM aos sete e 21 dias (Figuras 1A e 1C). As demais doses de T3 (0,01, 100 e 1000 nM) reduziram a atividade do MTT aos sete dias de cultivo (Figura 1A).

Atividade da fosfatase alcalina (BCIP/NBT)

Este teste é um modo indireto de detecção da atividade da fosfatase alcalina, visto que se baseia no princípio de que os cromógenos BCIP e NBT reagem com a fosfatase alcalina. Inicialmente, a fosfatase alcalina cliva o grupo fosfato do BCIP produzindo uma coloração azulada e um próton, que, por sua vez, reduz o NBT e essa redução produz um precipitado insolúvel de cor púrpura (28).

O efeito da idade sob a atividade da fosfatase alcalina pode ser observado em todos os períodos estudados, uma vez que as CTM-MO das ratas adultas apresentaram atividade da fosfatase alcalina significativamente menor em comparação ao das CTM-MO de ratas jovens aos sete, 14 e 21 dias (Figuras 2A, 2B e 2C). Em comparação às células das ratas adultas, o tratamento hormonal com T3 reduziu a atividade da fosfatase alcalina na dose de 1 nM aos sete dias (Figura 2A), enquanto as doses de 0,01 e 1000 nM reduziram a atividade da fosfatase alcalina aos 21 dias de cultivo (Figura 2C).

Síntese de colágeno

Com relação à síntese de colágeno, o efeito da idade também foi marcante em todos os períodos estudados, uma vez que as CTM-MO das ratas adultas apresentaram síntese de colágeno significativamente menor em comparação ao das CTM-MO de ratas jovens aos sete, 14 e 21 dias (Figuras 3A, 3B e 3C). Em comparação às CTM-MO das ratas adultas não tratadas, o tratamento hormonal com T3 aumentou significativamente a síntese de colágeno na dose de 1nM aos sete dias (Figura 3A). Aos 14 dias, a T3 aumentou significativamente a síntese de colágeno nas doses de 0,01 e 1000 nM e diminuiu nas doses de 1 e 100 nM (Figura 3B), enquanto aos 21 dias as doses de 0,01 e 100 nM aumentaram significativamente a síntese de colágeno (Figura 3C).

Porcentagem de células/campo

A porcentagem de células/campo foi significativamente maior nas culturas de células de ratas adultas em comparação à cultura de células de ratas jovens. O tratamento com triiodotironina não alterou a celularidade (Figura 4).

Síntese dos nódulos de mineralização

O efeito da idade também foi significativo na síntese de nódulos de mineralização, já que a cultura de CTM-MO de ratas adultas apresentou número de nódulos de mineralização significativamente menor aos 21 dias em comparação às culturas de células de ratas jovens. Surpreendentemente, o tratamento com T3 reduziu significativamente o número de nódulos de mineralização em todas as doses estudadas (0,01; 1; 100 e 1000 nM) em comparação às CTM-MO de ratas adultas sem T3 (Figura 5).

DISCUSSÃO

A caracterização fenotípica das células antes da diferenciação é fundamental para informar sobre o grau de pureza da cultura, pois a medula óssea pode apresentar CTM, células hematopoéticas (2,29) e fibroblastos (30). As células hematopoéticas expressam, entre outras moléculas, CD45 (2,31) que também pode ser expressa em fibroblastos (30). A molécula CD73 pode ser expressa tanto em fibroblastos (2) quanto em CTM (30). Mas as moléculas CD90 e CD54 expressas em mais de 86% das células deste estudo são expressas nas CTM, não sendo expressas em fibroblastos e em células hematopoéticas (2,32,33). O resultado da caracterização fenotípica das células deste estudo está de acordo com as características de CTM propostas pelo Mesenchymal and Tissue Stem Cell Committee of the International Society for Cellular Therapy (34).

Como esperado, o efeito da idade reduziu a diferenciação osteogênica das CTM-MO de ratas adultas saudáveis, caracterizada por redução da conversão do MTT, da atividade da fosfatase alcalina, da síntese de colágeno e da formação de nódulos de mineralização em pelo menos um dos períodos estudados. Esse resultado foi semelhante ao observado por outros estudos (11-15,17,18). Segundo Hell e cols. (18), as CTMMO de ratas com cinco meses de idade, semelhantes às ratas deste estudo, apresentam redução significativa na expressão de telomerase reverse transcriptase (TERT), o que reduz a proliferação das CTM-MO. Entretanto, neste estudo as culturas de células das ratas adultas apresentaram maior celularidade. Contudo, a despeito disso, houve redução da síntese de matriz mineralizada provavelmente em decorrência da redução da atividade da fosfatase alcalina e da síntese de colágeno.

Os resultados da adição de T3 no meio osteogênico padrão foram surpreendentes e interessantes, pois, ao contrário do que se esperava, demonstraram que a T3 não aumenta a diferenciação osteogênica de CTMMO de ratas adultas, chegando até a reduzir a conversão do MTT, a atividade da fosfatase alcalina, a síntese de colágeno e a formação de nódulos de mineralização em pelo menos um dos períodos e em uma das doses estudadas. Algumas doses de T3 aumentaram significativamente a síntese de colágeno em comparação à das CTM-MO das ratas adultas sem tratamento. Apesar disso, contrariamente o número de nódulos de mineralização foi reduzido com o tratamento hormonal independentemente da dose de T3. A síntese dos nódulos de mineralização depende, além do colágeno, também das proteínas não colagênicas representadas pela osteocalcina, osteopontina, sialoproteína, entre outras, e até da fosfatase alcalina. Como o tratamento com T3 não alterou a celularidade, esse efeito negativo não está relacionado à redução do número de células e sim à redução da atividade de síntese dessas células, uma vez que algumas doses de T3 reduziram a atividade da fosfatase alcalina, o que pode ter contribuído para a redução do número de nódulos de mineralização. Mas é provável que esse tratamento também tenha efeito negativo sobre a expressão das proteínas não colagênicas que têm papel importante na mineralização da matriz e que merecem ser investigadas.

Um fato intrigante é que o efeito da adição de T3 na cultura nos diversos parâmetros avaliados não seguiu uma curva dose-resposta clássica (monotônica). Uma curva dose-resposta não é monotônica quando a inclinação da curva muda dentro de uma gama de doses estudadas. Essas curvas são muitas vezes em forma de U (com respostas máximas observadas com doses baixas e altas) ou em forma de U invertido (com respostas máximas observadas com as doses intermediárias) como as curvas observadas em alguns parâmetros avaliados. Exemplos de curva dose-resposta não monotônica são observados em cultura de células, em modelos animais e também em ensaios epidemiológicos. Vários hormônios, além dos estrogênios e androgênios, podem produzir respostas não monotônicas, o que sugere que essa é uma característica geral dos hormônios (35).

Vários mecanismos pelos quais os hormônios produzem respostas não monotônicas em células, tecidos e animais já foram identificados. Esses mecanismos estão relacionados com o tipo celular, com a presença de receptores específicos e cofatores, regulação e dessensibilização do receptor e com a afinidade ao receptor, entre outros. A afinidade ao receptor pode determinar por que curvas em forma de U podem ocorrer. Em doses baixas, alguns hormônios ligam-se quase que exclusivamente a um tipo de receptor ou família de receptores, mas, em doses elevadas, podem também ligar-se fracamente a múltiplos receptores hormonais (35).

Alguns pesquisadores sugerem que as curvas não monotônicas são artefatos da cultura de células, no entanto, um grande número dessas curvas é observado em modelos animais após a administração de hormônios, refutando a hipótese de que esse é um fenômeno exclusivamente observado em culturas celulares. Os mecanismos responsáveis por esses fenômenos in vivo podem ser semelhantes aos encontrados em sistemas de cultura de células, embora mecanismos adicionais possam operar in vivo, tais como os feedbacks positivo e negativo do sistema endócrino (35).

Ao contrário desse resultado, em que a T3 não aumentou a diferenciação osteogênica reduzida pela idade de células-tronco mesenquimais, estudos recentes já haviam demonstrado que a T3 apresenta efeito benéfico sobre a diferenciação osteogênica das CTMMO de ratas jovens (8) e das CTM-MO de ratas com osteoporose (17). No entanto, esse efeito positivo da triiodotironina sob a diferenciação osteogênica não foi observado em células-tronco mesenquimais do tecido adiposo de ratas com osteoporose (17). Assim, fica demonstrado que o efeito da triiodotironina pode variar de acordo com a fonte de célula-tronco, com a idade e com o estado de saúde do doador da célula. O efeito diferenciado do tratamento com T3 pode estar relacionado com variações do número de receptores para esse hormônio, mas essa é uma assertiva que também necessita ser investigada.

Conclui-se que a triiodotironina não aumenta a diferenciação osteogênica das CTM-MO reduzida pela idade e que, ao contrário, pode reduzir alguns dos fatores envolvidos na diferenciação osteogênica. Sendo assim, a adição de T3 na cultura de CTM-MO de ratas adultas é contraindicada antes do seu uso em defeitos ou doenças ósseas.

Agradecimentos: ao apoio financeiro concedido pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (Fapemig) e Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

Declaração: os autores declaram não haver conflitos de interesse científico neste estudo.

Recebido em 12/Abr/2012

Aceito em 27/Nov/2012

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  • Correspondência para:
    Rogéria Serakides
    Núcleo de Células-tronco e Terapia Celular
    Departamento de Clínica e Cirurgia Veterinárias
    Escola de Veterinária, UFMG
    Av. Presidente Antônio Carlos, 6627
    30161-970 – Belo Horizonte, MG, Brasil

Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    21 Fev 2013
  • Data do Fascículo
    Fev 2013

Histórico

  • Recebido
    12 Abr 2012
  • Aceito
    27 Nov 2012
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