Conduto de orientação nervosa funcionalizado com células estromais mesenquimais multipotentes promove a regeneração do nervo isquiático em ratos

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Data
2020-10-19
Autores
Sánchez, Diego Noé Rodríguez
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
As lesões traumáticas do sistema nervoso periférico (SNP) são altamente debilitantes, levando a déficits sensório-motores a longo prazo. A regeneração nervosa depende de um microambiente permissivo para o crescimento axonal, associado a presença de moléculas solúveis bioativas. Neste sentido, o uso das células estromais mesenquimais multipotentes derivadas do tecido adiposo (AdMSC) em combinação com condutos de orientação nervosa (NGC) poderiam acarretar estratégias promissoras para a regeneração nervosa. Ratos Wistar foram submetidos a lesão crítica do nervo isquiático (12 mm de gap) e divididos em grupos experimentais: Sham (abordagem do nervo isquiático sem alterações), GA (técnica de autoenxerto), GPCL (tubulação com NGC vazio), GPCL+MSCc (tubulação com NGC + 106 AdMSC de cão embebidas em biopolímero de fibrina) e GPCL+MSCr (tubulação com NGC + 106 AdMSC de rato embebidas em biopolímero de fibrina). Os NGC de policaprolactona (PCL) foram fabricados por impressão 3D. As AdMSC de cão foram caracterizadas in vitro e foi avaliado o potencial neuroregenerativo após a estimulação com INF-y (BDNF, GDNF, HGF e IL-10). Foram avaliados o índice de funcionalidade do nervo isquiático e tibial durante 12 semanas in vivo. A análise da marcha e a eletroneuromiografia foram avaliadas nas semanas 8 e 12. Foi realizada a morfometria post-mortem nas semanas 8 e 12 após o reparo nervoso. Trinta dias após a lesão nos grupos GPCL+MSCc e Sham, foram analisadas a expressão de fatores neurotróficos (BDNF, GDNF e o receptor p75NTR) e a reatividade das células de Schwann (S-100 e neurofilamento) pela imunofluorescencia, e a expressão gênica na medula espinhal (BDNF, GDNF, HGF, IL-6 e IL-10). A estimulação com INF-y aumentou a expressão gênica de BDNF, GDNF, HGF e IL-10 nas AdMSC de cão. Os grupos GPCL+MSCc e GPCL+MSCr apresentaram recuperação motora e eletrofisiológica quando comparados ao grupo GPCL em 8 e 12 semanas. Porém, os valores não foram superiores ao autoenxerto. Os achados foram relacionados a presença de fibras mielinizadas, maior expressão de BDNF, GDNF e P75NTR no nervo isquiático e a up-regulation de BDNF, GDNF e HGF na medula espinhal. Foi observada tendência a maior reatividade das células de Schwann e ramificação axonal no nervo isquiático. A combinação de NGC impressos em 3D e funcionalizados com AdMSC de cão e de rato mostraram efeitos neuroprotetores. A associação de AdMSC e biopolímero de fibrina suportaram o microambiente trófico e estimularam o estado pró-regenerativo na lesão crítica do nervo isquiático em ratos.
Peripheral nervous injuries (PNS) are highly debilitating, leading to long-term motor and sensory deficits. Nerve regeneration depends of the permissive microenvironment for axonal growth associated to bioactive molecules. In this sense, the use of multipotent mesenchymal stromal cells adipose tissue derived (AdMSC) in combination with nerve guidance conduits (NGC) could be promising strategies for nerve regeneration. Wistar rats were submitted to critical sciatic nerve injury (12 mm gap) and divided into experimental groups: Sham, GA (autograft), GPCL (empty NGC), GPCL + MSCc (NGC + 106 plus canine AdMSC embedded in fibrin biopolymer), GPCL + MSCr (NGC + 106 plus rat AdMSC embedded in fibrin biopolymer). Polycaprolactone (PCL) NGC was manufactured by 3D printing. In vitro, regenerative potential was evaluated after INF- stimulation (BDNF, GDNF, HGF and IL-10). In vivo, were measure the sciatic ant tibial functional index for 12 weeks. Gait analysis and electroneuromyography were performed at 8 and 12 weeks. Post-mortem, morphometric analysis was made at 8 and 12 weeks after nerve repair. Thirty days after lesion in the GPLC+MSCc and Sham, were evaluated the expression of neurotrophins (BDNF, GDNF and p75NTR receptor), Schwann cells reactivity by immunofluorescence (S-100 and neurofilament) and gene expression in the spinal cord (BDNF, GDNF, HGF, IL-6 and IL-10). The stimulation with INF- increased gene expression on canine AdMSC in vitro for BDNF, GDNF, HGF and IL-10. The groups GPCL+MSCc and GPCL+MSCr showed functional motor and electrophysiological motor recovery when compared with the GPCL group at 8 and 12 weeks. However, the values were not superior to GA group. These findings were related to presence of myelinated fibers, increased of neurotrophins expression BDNF, GDNF and p75NTR on sciatic nerve and up-regulation of the BDNF, GDNF and HGF in the spinal cord. A trend towards greater reactivity of Schwann cells and axonal branching in the sciatic nerve were observed. The 4 combination of NGC 3D-printing and functionalized with canine and rat AdMSC showed neuroprotective effects. The association of canine or rat AdMSC and fibrin biopolymer support trophic microenvironment and stimulate a proregenerative state in severe sciatic nerve injury in rats.
Descrição
Palavras-chave
Bainha de mielina, Engenharia de tecidos, Impressão 3D, Neurotmese, Regeneração nervosa, Policaprolactona, Terapia celular, Myelin sheath, Tissue engineering, 3D printing, Nerve injury, Nerve regeneration, Cell-therapy, Polycaprolactone, injeniería de tejidos
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