Efeito de um modelo de hipóxia no acoplamento angiogênese-osteogênese : um olhar às microvesículas e potenciais aplicações biotecnológicas

Abstract

Nos últimos anos, nosso grupo tem expandido a compreensão acerca dos mecanismos envolvidos no crosstalk entre célula do endotélio e células ósseas. Importante destaque tem sido dado às microvesículas extracelulares, e associar essa experiência recente do acoplamento entre angiogênese e osteogênese, com o estado de hipóxia parecesse fundamental para avanços biotecnológicos na área. Assim, conhecer de maneira aprofundada o envolvimento da hipóxia coordenando este acoplamento representa um passo extremamente significante na busca por terapias mais eficazes, no sentido de restabelecer o paciente mais rapidamente, devolvendo-o a sociedade e ao mercado de trabalho, com diminuição de custos do sistema público de saúde durante seu período de convalescença. Para tal modelo, propomos o tratamento de células endoteliais com CoCl2, um modelo químico de hipóxia. Submeter células endoteliais ao modelo de shear-stress, na presença e/ou ausência de CoCl2. Separar e caracterizar microvesículas liberadas por células endoteliais, em condição de hipóxia ou não. Com o objetivo de melhor compreender o papel de microvesículas no acoplamento da angiogênese e osteogênese em ambiente de hipóxia, pretendemos especificamente: 1. Avaliar a citotoxicidade do CoCl2 em células endoteliais e osteogênicas; 2. Submeter células endoteliais ao modelo de shear-stress, na presença e/ou ausência de CoCl2; 3. Coletar o meio condicionado e verificar seu potencial osteogênico em células indiferenciadas; 4. Separar e caracterizar microvesículas liberadas por células endoteliais, em condição de hipóxia ou não. Nossos resultados mostraram que a hipoxia afeta processos celulares e vias de sinalização que ligam angiogênese e osteogênese, principalmente via proteínas VEGF e HIF em células endoteliais e pré-osteoblastos. Os ensaios nos trazem suporte para sugerir que isso ocorre direta ou indiretamente através de vesículas extracelulares carregadas com lncRNA, que influenciam a formação de vasos sanguíneos e a diferenciação de osteoblastos.

In recent years, our research group has expanded its understanding of the mechanisms involved in the crosstalk between endothelial cells and bone cells. Significant emphasis has been placed on extracellular microvesicles, and associating this recent experience with the coupling of angiogenesis and osteogenesis under hypoxic conditions appears to be fundamental for biotechnological advancements in the field. Consequently, gaining a profound understanding of hypoxia's involvement in orchestrating this coupling represents a highly significant step in the quest for more effective therapies, with the aim of expediting patient recovery, reintegrating them into society and the workforce, and reducing costs to the public healthcare system during their convalescence. For this model, we propose treating endothelial cells with CoCl2, a chemical model of hypoxia. We will subject endothelial cells to a shear-stress model in the presence or absence of CoCl2, separate and characterize microvesicles released by endothelial cells under hypoxic or normoxic conditions. In order to better comprehend the role of microvesicles in the coupling of angiogenesis and osteogenesis in a hypoxic environment, we specifically intend to: 1. Assess the cytotoxicity of CoCl2 in endothelial and osteogenic cells. 2. Subject endothelial cells to the shear-stress model in the presence or absence of CoCl2. 3. Collect conditioned medium and evaluate its osteogenic potential in undifferentiated cells. 4. Isolate and characterize microvesicles released by endothelial cells under hypoxic or normoxic conditions. Our results have demonstrated that hypoxia affects cellular processes and signaling pathways that link angiogenesis and osteogenesis, primarily through the involvement of VEGF and HIF proteins in endothelial cells and pre-osteoblasts. The assays provide support for the suggestion that this occurs directly or indirectly via extracellular vesicles loaded with lncRNA, which influence both blood vessel formation and osteoblast differentiation.