Multicellular spheroids of bone marrow stromal cells: a three-dimensional in vitro culture system for the study of hematopoietic cell migration

Cell fate decisions are governed by a complex interplay between cell-autonomous signals and stimuli from the surrounding tissue. In vivo cells are connected to their neighbors and to the extracellular matrix forming a complex three-dimensional (3-D) microenvironment that is not reproduced in conventional in vitro systems. A large body of evidence indicates that mechanical tension applied to the cytoskeleton controls cell proliferation, differentiation and migration, suggesting that 3-D in vitro culture systems that mimic the in vivo situation would reveal biological subtleties. In hematopoietic tissues, the microenvironment plays a crucial role in stem and progenitor cell survival, differentiation, proliferation, and migration. In adults, hematopoiesis takes place inside the bone marrow cavity where hematopoietic cells are intimately associated with a specialized three 3-D scaffold of stromal cell surfaces and extracellular matrix that comprise specific niches. The relationship between hematopoietic cells and their niches is highly dynamic. Under steady-state conditions, hematopoietic cells migrate within the marrow cavity and circulate in the bloodstream. The mechanisms underlying hematopoietic stem/progenitor cell homing and mobilization have been studied in animal models, since conventional two-dimensional (2-D) bone marrow cell cultures do not reproduce the complex 3-D environment. In this review, we will highlight some of the mechanisms controlling hematopoietic cell migration and 3-D culture systems.

Effect of selective phosphodiesterase inhibitors on the rat eosinophil chemotactic response in vitro

In the present study, we have performed a comparative analysis of the effect of selective inhibitors of phosphodiesterase (PDE) type III, IV and V on eosinophil chemotaxis triggered by platelet activating factor (PAF) and leukotriene B4 (LTB4) in vitro. The effect of the analogues N6-2'-O-dibutyryladenosine 3':5' cyclic monophosphate (Bt2 cyclic AMP) and N2-2'-O- dibutyrylguanosine 3':5' cyclic monophosphate (Bt2 cyclic GMP) has also been determined. The eosinophils were obtained from the peritoneal cavity of naive Wistar rats and purified in discontinuous Percoll gradients to 85-95% purity. We observed that pre-incubation of eosinophils with the PDE type IV inhibitor rolipram suppressed the chemotactic response triggered by PAF and LTB4, in association with an increase in the intracellular levels of cyclic AMP. In contrast, neither zaprinast (type V inhibitor) nor type III inhibitors milrinone and SK&F 94836 affected the eosinophil migration. Only at the highest concentration tested did the analogue Bt2 cyclic AMP suppress the eosinophil chemotaxis, under conditions where Bt2 cyclic GMP was ineffective. We have concluded that inhibition of PDE IV, but not PDE III or V, was able to block the eosinophil chemotaxis in vitro, suggesting that the suppressive activity of selective PDE IV inhibitors on tissue eosinophil accumulation may, at least, be partially dependent on their ability to directly inhibit the eosinophil migration.

Ultrastructural study of the in vitro interaction between Biomphalaria glabrata hemocytes and Schistosoma mansoni miracidia

Biomphalaria glabrata and Schistosoma mansoni relationship was studied by light microscopy (LM) and freeze-fracture replica technique (FFR). We observed very thin cytoplasmic extensions of hemocytes in the LM, which then surround immobilize the miracidia. FFR images showed that the contact site between hemocytes cytoplasmic extensions and the external tegumentary coat involved only superficial layers of miracidia. Numerous vacuoles and filopodia were observed in the hemocyte cytoplasm, the latter binding with those from neighboring cells. In spite of the close interfilopodia contact, no cellular junctions were seen at these sites nor between filopodia-miracidia contact areas. The observed migration of hemocytes and their disposition in layers surrounding the miracidia in vitro correspond to previous studies.

The 9-O-acetyl GD3 gangliosides are expressed by migrating chains of subventricular zone neurons in vitro

Neurons from the anterior subventricular zone (SVZ) of the cerebral cortex migrate tangentially to become interneurons in the olfactory bulb during development and in adult rodents. This migration was defined as neuronophilic, independent of a radial glial substrate. The cortical SVZ and the rostral migratory stream to the olfactory bulb were shown to be rich in 9-O-acetyl GD3 gangliosides (9-O-acGD3), which have been previously shown to be implicated in gliophilic migration in the rodent cerebral cortex and cerebellum. In the present study, we performed SVZ explant cultures using rats during their first postnatal week to analyze the expression of these gangliosides in chain migration of neuronal precursors. We characterized migrating chains of these neuroblasts through morphological analysis and immunocytochemistry for the neural cell adhesion molecule. By using the Jones monoclonal antibody which binds specifically to 9-O-acGD3 we showed that migrating chains from the SVZ explants express 9-O-acGD3 which is distributed in a punctate manner in individual cells. 9-O-acGD3 is also present in migrating chains that form in the absence of radial glia, typical of the neuronophilic chain migration of the SVZ. Our data indicate that 9-O-acetylated gangliosides may participate in neuronophilic as well as gliophilic migration.

Arsenic trioxide reduces the invasive and metastatic properties of nasopharyngeal carcinoma cells in vitro

Nasopharyngeal carcinoma (NPC) is notorious for the metastases, which are in close association with Epstein-Barr virus-encoded latent membrane protein 1 (LMP1). Arsenic trioxide (As2O3) has been shown to induce apoptosis and differentiation in NPC xenografts. Then, can it repress the cancer cells' metastasis potential? To elucidate this issue, the present study was performed. LMP1-negative cell line HNE1 and LMP1-positive cell line HNE1-LMP1 were used as in vitro model. Cells (1 x 10(5)/mL) were cultured with or without 3 µM As2O3 for 48 h. Then the survival cells were collected to investigate their potential of colony formation, attachment, invasion, and migration. Both confocal immunofluorescence staining and Western blot were used to detect the changes of LMP1 expression. The changes of MMP-9 were examined by RT-PCR assay and Western blot. The results were as follow: i) the colony formation inhibition rate (75.41 ± 3.9% in HNE1-LMP1 cells vs 37.89 ± 4.9% in HNE1 cells), the rate of attachment (HNE1-LMP1 vs HNE1: 56.40 ± 3.5 vs 65.87 ± 5.9%), the invasion inhibitory rate (HNE1-LMP1 vs HNE1: 56.50 ± 3.7 and 27.91 ± 2.1%), and the migration inhibitory rate (HNE1-LMP1 vs HNE1: 48.70 ± 3.9 vs 29.19 ± 6.27%) were all significantly different between the two cell lines (P < 0.01). ii) LMP1 was down-regulated in As2O3-treated HNE1-LMP1 cells. iii) The reduction of MMP-9 was found in As2O3-treated groups, more evident in HNE1-LMP1 cells. Thus, we conclude that As2O3 can reduce metastasis potential of NPC cells, involving inhibition of MMP-9 expression. LMP1 were also reduced in this process and seemed to enhance anti-metastasis activity of As2O3.

In vivo and in vitro anti-inflammatory and anti-nociceptive activities of lovastatin in rodents

Statins are among the most prescribed drugs in recent clinical practice. They are also known for their pleiotropic actions, which are independent of their lipid-lowering properties. The effect of lovastatin was investigated against carrageenan-induced paw edema in male Wistar rats (200-250 g) and on leukocyte migration, as measured by carrageenan-induced peritonitis in male Swiss mice (20-25 g), which are models of acute inflammation. Lovastatin (administered 1 h prior to carrageenan), at oral doses of 2, 5, and 10 mg/kg, markedly attenuated paw edema formation in rats at the 4th hour after carrageenan injection (25, 43, and 37% inhibition, respectively). Inhibitions of 20, 45 and 80% were observed in the leukocyte migration, as evaluated by carrageenan-induced peritonitis in mice with lovastatin doses of 0.5, 1 and 5 mg/kg, as compared to controls. Furthermore, lovastatin (administered 1 h before initiation) reduced the nociceptive effect of the formalin test in mice, at both phases, at doses of 2, 5, and 10 mg/kg: first phase (51, 65, and 70%, respectively) and second phase (73, 57, and 66% inhibition of licking time, respectively). The anti-nociceptive activity of lovastatin was inhibited by naloxone (3 mg/kg, sc). Lovastatin (0.01, 0.1, and 1 µg/mL) inhibited by 23, 79, and 86%, respectively, the release of myeloperoxidase from human neutrophils. Leukocyte (predominantly neutrophils) infiltration was almost completely reduced by lovastatin treatment, as observed in the model of acute paw edema with hematoxylin and eosin staining. In addition, lovastatin decreased the number of cells expressing tumor necrosis factor-α (TNF-α) and the inducible form of nitric oxide synthase (iNOS) activity. Therefore, the alterations in leukocyte activity and cytokine release could contribute to the anti-inflammatory activity of lovastatin.

Atividade antimicrobiana in vitro de produtos vegetais em otite externa aguda

Otite externa aguda é a inflamação do conduto auditivo externo, e plantas medicinais podem ser utilizadas, na cultura popular, para seu tratamento. OBJETIVO: Avaliar atividade antimicrobiana in vitro de Aleolanthus suaveolens, Caryophyllus aromaticus, Cymbopogon citratus, Matricaria chamomila, Pithecellobium avaremotemo, Plectranthus amboinicus e Ruta graveolens sobre agentes etiológicos de otite externa. CASUÍSTICA E MÉTODOS: A concentração inibitória mínima de extratos e óleos destas plantas foi obtida em amostras de otite externa. RESULTADOS: Staphylococcus aureus em 10 culturas, Pseudomonas aeruginosa em 8, Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus, em associação, em 5 culturas e Candida albicans e Candida krusei em 4 culturas. P. aeruginosa foi resistente a todos os extratos e óleos essenciais testados; os extratos de A. suaveolens, P. avaremotemo e de R. graveolens foram inativos, o óleo essencial de C. aromaticus e M. chamomila foram ativos contra 3 cepas de S. aureus e as cepas de Candida; Sete das cepas de S. aureus foram sensíveis ao extrato de P. amboinicus, mas o óleo não mostrou atividade, 4 cepas de S.aureus e as cepas de Candida foram sensíveis ao óleo essencial de R. graveolens. CONCLUSÃO: Algumas plantas apresentaram resultados satisfatórios, dependendo do agente etiológico, porém se faz necessário estudos mais detalhados, para melhorar o aproveitamento destas plantas.

Tolerância à salinidade avaliada em genótipos de arroz cultivados in vitro

As plantas em condições naturais estão expostas a vários estresses ambientais que afetam seu metabolismo. Dentre esses, a salinidade dos solos e da água de irrigação é um dos mais sérios problemas para a agricultura irrigada. O objetivo deste trabalho foi identificar, por meio de caracteres morfológicos, a variabilidade genética de 10 genótipos de arroz, cultivados in vitro, e agrupar esses genótipos para o caráter tolerância à salinidade. Os tratamentos foram constituídos por 10 genótipos e quatro concentrações de NaCl (0, 4, 8 e 12 mg L-1) acrescidas ao meio de cultura MS. Após 21 dias, foram avaliados diversos caracteres morfológicos, para os quais foram realizados cálculos percentuais de desempenho relativo (aumento ou redução), considerando-se o valor absoluto do tratamento-controle (0 mg L-1). Todos os caracteres mensurados tiveram seu desenvolvimento reduzido em substrato salino, sendo os correspondentes à biomassa média da parte aérea e do sistema radicular os mais sensíveis ao NaCl. Observou-se dissimilaridade entre os genótipos estudados para tolerância à salinidade, verificada pela formação de três grupos distintos pelo método hierárquico UPGMA e dois grupos pelo método de Tocher, sendo o genótipo BRS Bojuru o mais tolerante e BRS "7" Taim e BRS Ligeirinho os mais sensíveis à salinidade.

The influence of light spectra, UV-A, and growth regulators on the in vitro seed germination of Senecio cineraria DC.

This study was carried out to investigate the effects of light spectra, additional UV-A, and different growth regulators on the in vitro germination of Senecio cineraria DC. Seeds were surface-sterilized and inoculated in MS medium to evaluate the following light spectra: white, white plus UV-A, blue, green, red or darkness. The maximum germinability was obtained using MS0 medium under white light (30%) and MS + 0.3 mg L-1 GA3 in the absence of light (30.5%). S. cineraria seeds were indifferent to light. Blue and green lights inhibited germination. Different concentrations of gibberellic acid (GA3) (0.1; 0.4; 0.6; 0.8; 1.0 and 2.0 mg L-1) and indole-3-acetic acid IAA (0.1; 0.3 and 1.0 mg L-1) were evaluated under white light and darkness. No concentration of GA3 enhanced seed germination percentage under white light. However, when the seeds were maintained in darkness, GA3 improved germination responses in all tested concentrations, except at 1.0 mg L-1. Under white light, these concentrations also increased the germination time and reduced germination rate. Germination rate, under light or darkness, was lower using IAA compared with GA3.

Influência do substrato e do enraizamento na aclimatização de Melocactus glaucescens Buining & Brederoo propagados in vitro

Melocactus glaucescens (Cactaceae) é espécie endêmica da Bahia e está incluída na lista da IUCN e MMA como ameaçada de extinção. A transferência da condição in vitro para o ambiente ex vitro é uma etapa crítica, podendo ser um fator limitante para a produção das mudas micropropagadas. O objetivo deste trabalho foi analisar o efeito de diferentes substratos e do enraizamento na aclimatização de Melocactus glaucescens. As plantas propagadas in vitro foram mantidas sob 100% de luminosidade, com regas diárias por 75 dias. Os resultados demonstraram que o substrato adequado para a aclimatização deve conter 50% de terra vegetal e 50% de areia lavada; o tamanho mínimo do diâmetro e do comprimento da parte aérea para transferência para as condições ex vitro é de 5 mm e que as etapas de enraizamento in vitro e rustificação podem ser eliminadas da micropropagação de M. glaucescens. Estudos para demonstrar tempos de dessecação dos brotos acima de 5 mm são necessários, para se eliminar completamente a etapa do enraizamento in vitro para esta espécie.

Germinação de embriões zigóticos e desenvolvimento in vitro de coquinho-azedo

Este trabalho foi desenvolvido com objetivo de avaliar os efeitos da luz, das concentrações de sais MS e de sacarose sobre a germinação, in vitro, de embriões, e o desenvolvimento de plântulas de coquinho-azedo (Butia capitata (Mart.) Becc.). Para o preparo do meio de cultivo, foram utilizados sais MS suplementados com vitaminas, mio-inositol, caseína hidrolizada, carvão ativado, sacarose e ágar. Para avaliação do efeito da luminosidade, embriões zigóticos foram cultivados na presença e na ausência de luz. Diferentes concentrações de minerais MS (0; 25; 50; 75 e 100% em relação à formulação original do meio MS) foram testadas em associação com duas concentrações de sacarose ( de0 a 2%). Em ambos os experimentos, avaliaram-se, após 30 dias da inoculação, percentuais de oxidação, germinação e emissão de raízes e bainhas foliares. Os resultados obtidos mostraram que condição de luminosidade não afetou a germinação, porém, a ausência de luz favoreceu a emissão de raízes. Ocorreu o alongamento na ausência de sacarose, indicando a existência de reservas energéticas no embrião. A adição de sacarose proporcionou menores níveis de oxidação, favoreceu o alongamento e mostrou-se imprescindível para o desenvolvimento inicial das plântulas. Concentrações de sais entre 50 e 75% da concentração original do meio MS proporcionaram menores níveis de oxidação. A concentração de 75 % da concentração original de sais do meio MS proporcionou maior enraizamento.

Propagação in vitro de orquídea: iodeto de potássio e cloreto de cobalto em meio de cultura Knudson C

Objetivou-se determinar modificações ao meio de cultura Knudson C, acrescendo-o de iodeto de potássio e cloreto de cobalto, para que proporcione maior crescimento em plântulas de Cattleya loddigesii. Plântulas de orquídea, oriundas de sementes germinadas in vitro, com, aproximadamente, 1,0 cm de comprimento, foram inoculadas em tubos de ensaio contendo 15 mL de meio de cultura Knudson C modificado, acrescido de iodeto de potássio (0; 0,45; 0,9 e 1,35 mg.L-1) e cloreto de cobalto (0; 0,015; 0,030 e 0,045 mg.L-1), em todas as combinações possíveis. O meio de cultura teve seu pH ajustado para 5,8 ± 0,1 e foi solidificado com 5 g.L-1 de ágar antes da autoclavagem a 121ºC e 1 atm por 20 minutos. Após a inoculação os tratamentos foram mantidos em sala de crescimento com irradiância de 35 µmol.m-2.s-1, temperatura de 25 ± 1ºC e fotoperíodo de 16 horas. Ao final de 120 dias, foram avaliados número de raízes, comprimento médio de raízes e da parte aérea e massa de matéria fresca de plântulas. O cloreto de cobalto, em sua maior concentração (0,045 mg L-1), adicionado ao meio Knudson C modificado, sem a suplementação de iodeto de potássio, proporciona melhores resultados quanto ao crescimento in vitro das plântulas de Cattleya loddigesii.

Avaliação do efeito das concentrações de sacarose e dos estádios de desenvolvimento do fruto no cultivo in vitro de embriões de frutos de cafeeiro

A cultura in vitro é uma técnica controlada que proporciona estudar os processos nutricionais, fisiológicos e bioquímicos de embriões em vários estádios de desenvolvimento. O objetivo foi avaliar a relação entre estádio de desenvolvimento do fruto e concentração de sacarose, no meio, durante o desenvolvimento, in vitro, de embriões de cafeeiro. Frutos de Coffea arabica cv. Acaiá foram colhidos, lavados, desinfestados, seus embriões excisados e inoculados em meio de cultivo MS, com pH ajustado para 5,8. Os tratamentos consistiram em combinação de concentrações de sacarose (0, 15, 30, 60, 90 e 120 g L-1) e estádios de desenvolvimento do fruto (chumbinho, chumbo, verde, verde-cana, cereja e passa). Após a inoculação, os embriões foram incubados em sala de crescimento, a 27 ± 1 ºC, fotoperíodo de 16 horas e 35 µ mol m-2 s-1 de intensidade luminosa. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, em esquema fatorial 6 x 6, com seis repetições constituídas por quatro tubos cada. Após 60 dias de desenvolvimento, as plântulas foram avaliadas com base no comprimento da parte aérea, massa de matéria fresca total da parte aérea e das raízes. Observaram-se influências das concentrações de sacarose e dos estádios de desenvolvimento do fruto no crescimento e desenvolvimento das plântulas. Resultados satisfatórios para todas as variáveis estudadas foram obtidos com embriões excisados no estádio verde, inoculados em meio de cultivo suplementado com 51 a 70 g L-1 de sacarose.

Concentrações e composições químicas do meio nutritivo para o cultivo in vitro de orquídea

Plântulas de orquídeas cultivadas in vitro respondem de forma distinta aos vários meios de cultura empregados nessa técnica. Este trabalho comparou o meio nutritivo Knudson C, utilizado no cultivo de orquídeas, com o denominado MN e outros dois meios preparados com fertilizantes Peters®: NPK 10-30-20 + micronutrientes e NPK 30-10-10 + micronutrientes para o cultivo in vitro de plântulas do híbrido Etibaia (Cattleya walkeriana x C. loddigesii), com seis meses de idade, germinadas sobre o meio Knudson C. Os três últimos meios foram testados com as seguintes doses de sais: 0,25; 0,50; 1,00; 1,75; e 2,25 g L-1, e o meio Knudson C, 2,0 g L-1. A todos os meios adicionaram-se 20 g L-1 de sacarose, solidificado com 10 g L-1 de ágar, e o pH foi ajustado a 5,7. Aos meios MN e Peters® foram acrescentados 2 g L-1 de carvão ativado e 200 ml L-1 de água de coco. Foram utilizados frascos de vidro de 320 mL contendo 35 mL de meio nutritivo, e o experimento foi mantido em sala de crescimento a 27 ± 2 ºC, 16/8 h luz/escuro e irrdiância de 48 µmol m-2s-1. Melhores respostas para produção de matéria fresca foram obtidas com os fertilizantes NPK, em comparação com os meios Knudson C e MN. A produção de matéria fresca aumentou linearmente com o aumento da dose de nutrientes nos meios MN e nos dois NPK. As plântulas de orquídea cultivadas em meio Knudson C apresentaram os menores valores para as variáveis avaliadas.

Cultivo in vitro de plântulas de orquídea em meios com diferentes concentrações de fertilizante mineral

Existem diversos meios nutritivos utilizados no cultivo in vitro de orquídeas, com diferentes composições e concentrações de sais, resultando em respostas distintas entre eles. O objetivo deste trabalho foi avaliar o crescimento in vitro de plântulas de orquídea (Cattleya walkeriana Gardner) sob diferentes doses de fertilizante NPK, adicionado ao meio de cultivo, como fonte de nutrientes. Foi utilizado o fertilizante Peters® na formulação NPK 10-30-20 + Mg + micronutrientes, nas doses de: 0,0; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 e 10,0 g L-1 de meio, acrescido de água de coco (150 mL L-1), sacarose (20 g L-1), carvão ativado (2 g L-1) e pH corrigido para 5,6. Foram utilizados frascos de vidro de 320 mL de capacidade, contendo 35 mL de meio onde foram inoculadas dez plântulas com seis meses de idade, previamente germinadas em meio Knudson C. O experimento foi mantido em sala de crescimento a 27 ± 2 ºC, 16/8 h luz/escuro e irradiância de 48 µmol m-2 s-1. A produção máxima de matéria seca da parte aérea das plantas, aos seis meses de idade, foi estimada em 0,255 g/frasco com uso de 5,22 g L-1 do fertilizante adicionado ao meio de cultura. Considerando a possibilidade de salinidade elevada do meio, para algumas espécies de orquídea, estimou-se a dose de fertilizante (3,55 g L-1) necessária para obtenção de 90% da produção máxima. As raízes apresentaram drástica redução do crescimento (menor número e curtas) em condições de alta concentração de fertilizante.