Resposta metabolica das células do núcleo pulposo bovino em diferentes combinações de pressão hidrotástica e osmótica
Data
2020-11-17
Autores
Vieira, Fabio Antonio 
Orientadores
Ferreira, Lydia Masako
Tipo
Tese de doutorado
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
Background: Low back pain has a high prevalence in the world population and it generate a significant economic burden on the health care system, one of its main causes is the degeneration of intervertebral disc. Current first-line treatment approaches are not able to restore normal intervertebral disc function since the degeneration is an irreversible process. For this reason, there is a growing interest in regenerative therapies for the nucleus pulposus (NP). Purpose: To analyze the metabolic turnover of the NP cells in different combinations of hydrostatic pressure (HP) and osmotic pressure (OP). Methods: NP cells were harvested from bovine intervertebral disc (IVD) and seeded within a semipermeable membrane pouch. The pouches were placed in a bioreactor under six different combinations of HP and OP for 18 days. Group 1: Atmospheric pressure (AP) in low osmotic pressure (LOP); Group 2 : AP in a high osmotic pressure (HOP); Group 3: cyclic HP for two days in HOP followed by constant HP for 1 day in HOP; Group 4: cyclic HP in HOP for 2 days followed by constant HP in LOP for 1 day; Group 5: constant HP in HOP; Group 6: cyclic HP in HOP. During the experiment it was evaluated regenerative and anabolic turnover, degenerative and catabolic turnover, and the characteristics of NP cells via relevant gene expression and immunohistology. Results: Group 3 increased significantly anabolic gene expression, suppressed catabolic genes and sustained cellular characteristic genes. Immunohistological staining was consistent with gene expression. Conclusion: A repetitive regimen of cyclic and constant HP in HOP increased upregulation of anabolic/regenerative and phenotypic molecules in NP, while suppressing catabolic/degenerative molecules with time forming NP extracellular matrix.
Introdução: Dor lombar apresenta uma alta prevalência na população mundial e é responsável por um dos maiores gastos com saúde pública no mundo, sendo uma das suas principais causas a degeneração do disco intervertebral (DIV). Os tratamentos atuais não são capazes de restaurar as funções normais do DIV, uma vez que sua degeneração é um processo irreversível. Por esse motivo, existe um crescente interesse em terapias regenerativas para o núcleo pulposo (NP). Objetivo: Avaliar a resposta metabólica das células do núcleo pulposo em diferentes combinações de pressão hidrostática (PH) e osmótica (PO). Método: Células do NP foram extraídas dos DIV de bovinos e cultivadas em um biorreator utilizando-se uma membrana semipermeável em 6 diferentes regimes de PH e PO por 18 dias. Grupo 1: pressão atmosférica (PA) em um meio com PO baixa; Grupo 2: PA em um meio com PO alta; Grupo 3: PH cíclica por dois dias em um meio com alta PO seguido de uma PH constante na mesma PO; Grupo 4: PH cíclica por dois dias em um meio com alta PO seguido de uma PH constante em um meio com baixa PO; Grupo 5: PH constante em um meio com alta PO; Grupo 6: PH cíclica em um meio com alta PO. Durante o experimento foi avaliada a expressão gênica e imunohistoquímica de moléculas anabólicas, catabólicas e de características fenotípicas. Resultado: O Grupo 3 apresentou um aumento significativo da expressão gênica de moléculas anabólicas e uma redução de moléculas catabólicas, preservando a síntese de substâncias que caracterizam a célula e mantendo seu fenótipo. Os resultados da imunohistoquímica foram consistentes com esses achados. Conclusão: A repetição dos regimes cíclicos e constantes de PH em um meio hiperosmolar aumenta a resposta metabólica anabólica e mantém o fenótipo das células do XIV NP bovino, enquanto mantendo seu fenótipo, com consequente acúmulo de MEC.
Introdução: Dor lombar apresenta uma alta prevalência na população mundial e é responsável por um dos maiores gastos com saúde pública no mundo, sendo uma das suas principais causas a degeneração do disco intervertebral (DIV). Os tratamentos atuais não são capazes de restaurar as funções normais do DIV, uma vez que sua degeneração é um processo irreversível. Por esse motivo, existe um crescente interesse em terapias regenerativas para o núcleo pulposo (NP). Objetivo: Avaliar a resposta metabólica das células do núcleo pulposo em diferentes combinações de pressão hidrostática (PH) e osmótica (PO). Método: Células do NP foram extraídas dos DIV de bovinos e cultivadas em um biorreator utilizando-se uma membrana semipermeável em 6 diferentes regimes de PH e PO por 18 dias. Grupo 1: pressão atmosférica (PA) em um meio com PO baixa; Grupo 2: PA em um meio com PO alta; Grupo 3: PH cíclica por dois dias em um meio com alta PO seguido de uma PH constante na mesma PO; Grupo 4: PH cíclica por dois dias em um meio com alta PO seguido de uma PH constante em um meio com baixa PO; Grupo 5: PH constante em um meio com alta PO; Grupo 6: PH cíclica em um meio com alta PO. Durante o experimento foi avaliada a expressão gênica e imunohistoquímica de moléculas anabólicas, catabólicas e de características fenotípicas. Resultado: O Grupo 3 apresentou um aumento significativo da expressão gênica de moléculas anabólicas e uma redução de moléculas catabólicas, preservando a síntese de substâncias que caracterizam a célula e mantendo seu fenótipo. Os resultados da imunohistoquímica foram consistentes com esses achados. Conclusão: A repetição dos regimes cíclicos e constantes de PH em um meio hiperosmolar aumenta a resposta metabólica anabólica e mantém o fenótipo das células do XIV NP bovino, enquanto mantendo seu fenótipo, com consequente acúmulo de MEC.