Efeito biológicos da Chalcona T4 na osteoclastogênese: estudo in vitro - Matos, Iolanda Augusta Fernandes de [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022)
As chalconas são um grupo de compostos fenólicos com inúmeras atividades biológicas e potencial para o tratamento de diversas doenças. Estudos clínicos e pré-clínicos têm demonstrado a efetividade de derivados chalcônicos naturais e sintéticos no tratamento de doenças inflamatórias como câncer e artrite reumatoide, e em doenças osteolíticas como osteoporose e tumores ósseos. As chalconas podem modular a inflamação e o turnover ósseo através de diferentes mecanismos, incluindo inibição da produção de citocinas, regulação de vias de sinalização intracelular, e modulação da atividade de fatores de transcrição. Corroborando as evidências indicando as propriedades anti osteolíticas das chalconas, recentemente nosso grupo de pesquisa demonstrou que a chalcona T4, uma novo derivado chalcônico sintético, inibiu a perda óssea inflamatória em um modelo experimental de periodontite em ratos. Apesar dos dados promissores demonstrando o potencial do composto na modulação da reabsorção óssea, informações sobre os mecanismos moleculares envolvidos na ação da chalcona T4 sobre a diferenciação e atividade dos osteoclastos não foram investigados. Considerando que o entendimento dos mecanismos biológicos de um composto pode não apenas aumentar sua segurança farmacológica, como também indicar sua utilização para diferentes doenças que envolvam a modulação de alvos biológicos comuns, o presente estudo avaliou os efeitos da chalcona sobre a osteoclastogênese, e os mecanismos moleculares subjacentes. A diferenciação e atividade de células pré-osteoclásticas (RAW 264.7) foi estimulada por RANKL, e as células tratadas com diferentes concentrações da chalcona T4, em diferentes períodos durante o processo de diferenciação. Os efeitos do composto sobre a diferenciação e atividade dos osteoclastos foram avaliados pela coloração do anel de actina e determinação das áreas de lacunas de reabsorção, respectivamente. A expressão de marcadores gênicos relacionados a osteoclastogênese (Nfatc1, Oscar, Trap, Mmp-9 e Catepsina k),) foi avaliada por RT-qPCR, e o status de ativação das vias (MAPK, AKT e NF-kB) por western blot. O potencial do composto sobre a diferenciação osteogênica foi investigado utilizando células pré-osteoblásticas (MC3T3-E1), através da formação de nódulos de mineralização (alizarin red). Os resultados mostraram que a chalcona T4 reduziu a diferenciação e atividade dos osteoclastos induzida por RANKL, suprimiu a expressão de Oscar, Trap e Mmp-9, e reduziu a ativação de ERK e AKT, de maneira dose-dependente. A formação de matriz mineralizada também foi estimulada marcadamente pelo composto. Estes resultados nos permitem concluir que a chalcona T4 é capaz de reduzir a osteoclastogênese através de efeitos mediados pela modulação de vias de sinalização intracelular importantes na diferenciação e atividade dos osteoclastos, indicando o potencial do composto no tratamento de doenças osteolíticas.

Chalcones are a group of phenolic compounds with numerous biological activities and potential for the treatment of various diseases. Clinical and preclinical studies have demonstrated the effectiveness of natural and synthetic chalconic derivatives in the treatment of inflammatory diseases such as cancer and rheumatoid arthritis, and in osteolotic diseases such as osteoporosis and bone tumors. Chalcones can modulate inflammation and bone turnover through different mechanisms, including inhibition of cytokine production, regulation of intracellular signaling pathways, and modulation of transcription factor activity. Corroborating evidence indicating the antiosteolytic properties of chalcones, our research group recently demonstrated that chalcone T4, a novel synthetic chalcone derivative, inhibited inflammatory bone loss in an experimental model of periodontitis in rats. Despite promising data demonstrating the potential of the compound to modulate bone resorption, information on the molecular mechanisms involved in the action of chalcone T4 on osteoclast differentiation and activity has not been investigated. Considering that the understanding of the biological mechanisms of a compound can not only increase its pharmacological safety, but also indicate its use for different diseases that involve the modulation of common biological targets, the present study evaluated the effects of chalcone on osteoclastogenesis, and the mechanisms underlying molecules. The differentiation and activity of pre-osteoclastic cells (RAW 264.7) was stimulated by RANKL, and the cells treated with different concentrations of chalcone T4, at different times during the differentiation process. The effects of the compound on osteoclast differentiation and activity were evaluated by staining the actin ring and determining areas of resorption gaps, respectively. The expression of gene markers related to osteoclastogenesis (Nfatc1, Oscar, Trap, Mmp-9 and Cathepsin k),) was evaluated by RT-qPCR, and the activation status of the pathways (MAPK, AKT and NF-kB) by western blot. The potential of the compound on osteogenic differentiation was investigated using pre-osteoblastic cells (MC3T3-E1), through the formation of mineralization nodules (alizarin red). The results showed that chalcone T4 reduced RANKL-induced osteoclast differentiation and activity, suppressed Oscar, Trap and Mmp-9 expression, and reduced ERK and AKT activation in a dose-dependent manner. The formation of mineralized matrix was also markedly stimulated by the compound. These results allow to conclude that chalcone T4 can reduce osteoclastogenesis through effects mediated by the modulation of intracellular signaling pathways important in osteoclast differentiation and activity, indicating the potential of the compound in the treatment of osteolytic diseases
Biological effect of Chalcone T4 on osteoclastogenesis: in vitro study
Keywords: Chalcona; Osteoclastos; Células RAW 264.7; Peptídeos e proteinas de sinalização intracelular; Chalcone; Osteoclasts; RAW 264.7 cells; Intracellular signaling peptides and proteins