Potencial da zircônia na modulação de células endoteliais e osteoblastos: perspectivas para engenharia de tecidos e regeneração óssea
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Data
2024-02-28
Autores
Orientador
Zambuzzi, Willian Fernando 
Coorientador
Pós-graduação
Biotecnologia - IBB 33004064087P8
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
A osteogênese desempenha um papel crucial na restauração do tecido ósseo, e biomateriais são frequentemente empregados para facilitar essa reparação. A interação inicial entre células endoteliais e biomateriais é essencial para a formação de tecido angiogênico, nutrição adequada e restauração tecidual. No entanto, nosso entendimento dessa interação ainda é limitado. Este estudo visa avaliar os efeitos do meio de cultura
enriquecido com zircônia (Zr) no metabolismo das células endoteliais HUVEC, investigando múltiplas vias moleculares. A zircônia foi condicionada em meio de cultura por 24 horas, suplementada com soro fetal bovino, e posteriormente utilizada no tratamento das células endoteliais. O estudo foi realizado sob duas condições distintas: aplicando estresse de cisalhamento e em estado estático. Após 72 horas, amostras foram
coletadas para análises estatísticas, Western Blotting, Zimografia e RT-qPCR. A interação célula-biomaterial demonstrou redução na expressão do gene Src e aumento na expressão de genes relacionados à transição de fases do ciclo celular e regulação da proliferação, como o gene p15, nas células tratadas com ZrO2, independentemente da presença de estresse de cisalhamento. Houve também aumento nas concentrações de
CDK2 e CDK4 nos grupos expostos ao ZrO2. Observou-se possível reorganização do citoesqueleto, indicada pela regulação positiva da Cofilina em ambos os grupos, embora sua concentração proteica tenha diminuído sob estresse de cisalhamento. A via do TGF β, que regula a expressão de MAP-quinases e AKT, apresentou aumento no TGF-β nos grupos tratados com zircônia, sob ambas as condições. Proteínas ERK e JNK foram
superexpressas apenas no grupo sob estresse de cisalhamento, enquanto AKT, crucial na regulação da proliferação celular, teve sua expressão aumentada sob condições de ZrO2/Shear-Stress, com redução nos níveis proteicos nos grupos tratados apenas com meio condicionado. Esses resultados destacam respostas adaptativas nas vias de adesão celular, proliferação, sobrevivência, ciclo celular e remodelação da matriz extracelular,
contribuindo para a reorganização da matriz óssea através da atividade das matriz metaloproteinases e seus inibidores.
Resumo (inglês)
Osteogenesis plays a crucial role in bone tissue restoration, and biomaterials are often employed to facilitate this repair. The initial interaction between endothelial cells and biomaterials is essential for angiogenic tissue formation, proper nutrition, and tissue restoration. However, our understanding of this interaction is still limited. This study aims to evaluate the effects of zirconia (Zr)-enriched culture medium on the metabolism of HUVEC endothelial cells, investigating multiple molecular pathways. Zirconia was conditioned in culture medium for 24 hours, supplemented with fetal bovine serum, and subsequently used to treat endothelial cells. The study was conducted under two distinct conditions: applying shear stress and in a static state. After 72 hours, samples were collected for statistical analyses, Western Blotting, Zymography, and RT-qPCR. The cellbiomaterial interaction showed reduced expression of the Src gene and increased expression of genes related to cell cycle phase transition and proliferation, such as the p15 gene, in cells treated with ZrO2, regardless of the presence of shear stress. There was also an increase in the concentrations of CDK2 and CDK4 in groups exposed to ZrO2. Possible cytoskeletal reorganization was indicated by positive regulation of Cofilin in both groups, although its protein concentration decreased under shear stress. The TGF-β pathway, which regulates the expression of MAP-kinases and AKT, showed an increase in TGF-β in groups treated with zirconia under both conditions. ERK and JNK proteins were overexpressed only in the group under shear stress, while AKT, crucial in regulating cell proliferation, had increased expression under ZrO2/Shear-Stress conditions, with reduced protein levels in groups treated only with conditioned medium. These results highlight adaptive responses in cell adhesion, proliferation, survival, cell cycle, and extracellular matrix remodeling pathways, contributing to bone matrix reorganization through the activity of metalloproteinases and their inhibitors.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Português