Marcadores de hipóxia e sobrevivência em células endoteliais sob modelo de shear stress respondendo ao meio condicionado por ligas de Cobalto-Cromo

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Data

2023-01-30

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Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

O osso é um tecido conjuntivo especializado, altamente dinâmico e capaz de se restabelecer quando acometido em pequenas lesões. Por outro lado, em lesões maiores (tamanho crítico), é necessário intervenções terapêuticas para recuperar-se. Neste contexto, muito se tem discutido sobre aplicações conceituais de bioengenharia de tecidos na busca por novas alternativas, em detrimento dos procedimentos tradicionais e atualmente utilizados na clínica. Tais procedimentos envolvem, sobretudo, o uso de material autógeno para o preenchimento destas lesões. Apesar dos aspectos positivos, fatores como segundo sítio cirúrgico, quantidade e qualidade do material, período de convalescença do paciente e aumento de custo público, reforçam a necessidade de novas estratégias terapêuticas. Embora ligas de titânio venham sendo amplamente utilizadas com resultados clínicos já estabelecidos, novas ligas vêm sendo propostas no intuito de melhorar essa performance biológica; dentre elas a liga Cobalto-Crômio (CoCr) tem ganhado destaque. Há mais de 20 anos, nosso grupo de pesquisa investiga novos biomateriais osteo-substitutos e processos a serem aplicados em bioengenharia e mais recentemente, tem se intensificado a aplicação de recursos metodológicos de vanguarda para desvendar mecanismos de transdução de sinais que regem a adesão e diferenciação de osteoblastos, dois processos celulares fundamentais para estimular a regeneração do osso. No entanto, muito pouco tem sido reportado sobre o efeito desses materiais em células do endotélio, tampouco reunindo informações moleculares que envolvam mecanismos de hipóxia (mecanismo conhecido capaz de guiar processos de angiogênese). Desta forma, o objetivo deste será avaliar a resposta biológica de células endoteliais (HUVECs) a biomateriais a base de CoCr, sobretudo olhando para o comportamento celular frente a expressão do gene HIF e sua capacidade de reciclagem via proteassoma. Para tanto, o meio condicionado dos biomateriais (condicionado por 24 horas; ISO10993-5:2016) foi utilizado para o tratamento de células endoteliais por 72 horas, as amostras foram coletadas para as análises biológicas. Para validar a importância da via proteassômica, foi inibida com MG32. Conclui-se que ligas de CoCr promovem a viabilidade e atividade de células endoteliais, assim como a ação mimética do shear stress, ambos ativam o mecanismo de Hif-1α, que apresenta um potencial para ser utilizado em momentos futuros da medicina personalizada, por exemplo.
Bone is a specialized connective tissue, highly dynamic and capable of reestablishing itself when affected by minor injuries, but when in larger lesions (critical size), therapeutic interventions may be needed to recover. In this context, much has been discussed about the applications of tissue bioengineering in the search for new alternatives, to the detriment of traditional procedures currently used in the clinic. Such procedures involve, above all, the use of autogenous material to fill these lesions. Despite the positive aspects, factors such as a second surgical site, quantity and quality of the material, the patient's recovery period and increased public costs, reinforce the need for new therapeutic strategies. Although titanium alloys have been widely used with established clinical results, new alloys have been proposed in order to improve this biological performance; among those, Cobalt-Chromium alloy (CoCr) has gained prominence. For more than 20 years, our research group has been investigating new osteo-substitute biomaterials and processes to be applied in bioengineering, and recently, the application of cutting-edge methodological resources has intensified to unravel signal transduction mechanisms that orchestrate adhesion and differentiation of osteoblasts, two fundamental cellular processes to stimulate bone regeneration. However, very little has been reported on the effect of these materials on endothelial cells, nor have they gathered molecular information involving hypoxia mechanisms (a known mechanism capable of guiding angiogenesis processes). Thus, the objective of this study will be to evaluate the biological response of endothelial cells (HUVECs) to CoCr-based biomaterials, especially when looking at the cellular behavior of HIF gene expression and its ability to recycle via proteasome. For this purpose, the conditioned medium of biomaterials (conditioned for 24 hours; ISO10993-5:2016) was used for the treatment of endothelial cells for 72 hours, samples were collected for biological analyses. To validate the importance of the proteasomal pathway, it was inhibited with MG32. It is concluded that CoCr alloys promote the viability and activity of endothelial cells, as well as the mimetic action of shear stress, both activating the Hif-1α mechanism, which has potential to be used in future moments of personalized medicine, as an example.

Descrição

Palavras-chave

Implantes dentários, Ligas de cromo, Ligas de cobalto, Neovascularização, Endotélio, Hipóxia, Osteogênese, Implants, Metal alloys, Angiogenesis, CoCr, Endothelial cells, HIF, Osteogenesis

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