Efeitos parácrinos e metabólicos do meio enriquecido com cobalto em células endoteliais e osteoblastos - Teixeira, Suelen Aparecida [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022)
As ligas à base de cobalto-cromo (CoCr) surgiram como um biomaterial interessante acerca do campo biomédico, principalmente considerando sua biocompatibilidade, resistência à corrosão e ausência de magnetismo; entretanto, seu efeito no metabolismo celular é pouco conhecido e isso nos levou a avaliar melhor se o meio enriquecido com CoCr afeta o metabolismo tanto de osteoblastos quanto de células endoteliais, e também se há um acoplamento entre elas. Também foi considerado aqui o efeito já conhecido do Cobalto (Co) como um elemento hipóxico, estabelecendo um modelo in vitro importante. Discos de CoCr foram incubados em meio de cultura livre de Soro Fetal Bovino (FBS) por 24 horas. Este meio enriquecido com CoCr foi utilizado para tratar culturas de células endoteliais sob tensão de cisalhamento por 72 horas. Depois disso, o meio condicionado contendo metabólitos de células endoteliais foi ainda utilizado para submeter as culturas de osteoblastos, quando as amostras foram adequadamente colhidas para permitir a análise moleculares. Nossos dados mostram que o meio enriquecido com CoCr contém 1,5-2,0ng/mL de Co, que foi capturado pelas células endoteliais e osteoblastos em cerca de 30% em quantidade e parece modular suas vias metabólicas: as células endoteliais expressaram maior perfil dos genes HIF1α, VEGF e nNOS, enquanto seu perfil global de carbonilação proteica foi inferior ao das culturas de controle, sugerindo menor comprometimento com o estresse oxidativo. Além disso, os osteoblastos respondendo aos metabólitos das células endoteliais com CoCr apresentam expressão dinâmica dos genes marcadores na diferenciação osteogênica, como genes da fosfatase alcalina (ALP), osteocalcina e sialoproteína óssea (BSP), estando significativamente aumentados. Além disso, as forças de tensão de cisalhamento diminuem o estímulo à expressão do ColA1 gene nos osteoblastos respondendo aos metabólitos das células endoteliais, bem como modulação importante de genes relacionados à remodelação da matriz extracelular. Por fim, analisando as atividades das metaloproteinases de matriz (MMPs), os dados mostram que os metabólitos das células endoteliais com tensão de cisalhamento aumentam as atividades tanto do MMP9 quanto do MMP2 nos osteoblastos. Ao todo, nossos dados mostram pela primeira vez que os metabólitos de células endoteliais respondendo aos discos CoCr contribuem para o fenótipo osteogênico in vitro, e isto prediz uma interação ativo entre a angiogênese e a osteogênese durante a osseointegração da liga CoCr, podendo ser relacionada em mecanismos de regeneração do osso, guiado pela condição de hipóxia experimental provocado pelo cobalto.

Cobaltchromium (CoCr)based alloys have emerged as an interesting biomaterial within biomedical field, mainly considering their biocompatibility, resistance to corrosion and absence of magnetism; however, its effect on cell metabolism is barely known and this prompted us better evaluating whether CoCrboth osteoblast and endothelial cells, enriched medium affects the metabolism of and also if there is a coupling between them. This is also considered here the alreadyknown effect of Cobalt (Co) as a hypoxic element. Firstly, discs of CoCr [subjecting (W) or not (Wo) to dual acid incubated into FBSfree cell culture medium up to 24 hours (37 oetched (DAE)] were C). This CoCr medium was further used to treat shear-- enriched stressed endothelial cells cultures up to 72 hours. Thereafter, the conditioned medium containing metabolites of shear cells in response to CoCrestressed endothelial nriched medium was further used to subject osteoblast’s cultures, when the samples were properly harvested to allow the analysis of the molecular issues. Our data shows that CoCrenriched medium contains 1.5 was captured by endothelia2.0ng/mL of Co, which l cells and osteoblasts in about 30% in amount and it seems modulate their metabolic pathways: shearstressed endothelial cells expressed higher profile of HIF1α, VEGF and nNOS genes, while their global profile of protein carbonylation was lower than the c ontrol cultures, suggesting lower oxidative stress commitment. Additionally, osteoblasts responding to metabolites of CoCrchallenged endothelial cells show dynamic expression of marker genes in osteogenic differentiation, with alkaline phosphatase (ALP), osteocalcin, and bone sialoprotein (BSP) genes being significantly increased. Additionally, tensional shearstress forces decrease the stimulus for ColA1gene expression in osteoblasts responding to endothelial cells metabolites, as well as modifying the ex tracellular matrix remodeling related genes. Analyzing the activities of matrix metalloproteinases (MMPs), the data shows that shearstressed endothelial cells metabolites increase the activities of both MMP9 and MMP2 in osteoblasts. Altogether, our data s hows for the first time that shearstressed endothelial metabolites responding to CoCr discs contribute to osteogenic phenotype in vitro, and this predicts an active crosstalk between angiogenesis and osteogenesis during osseointegration of CoCr alloy and bone healing, maybe guided by the Co hypoxic condition.
Paracrine and metabolic effects of cobalt-enriched medium on endothelial cells and osteoblasts
Keywords: Cobalto cromo; Cultura celular; Células endoteliais; Osteoblastos; Comunicação celular