Mesenchymal stromal cells transiently alter the inflammatory milieu post-transplant to delay graft-versus-host disease

Background: Multipotent mesenchymal stromal cells suppress T-cell function in vitro, a property that has underpinned their use in treating clinical steroid-refractory graft-versus-host disease after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. However the potential of mesenchymal stromal cells to resolve graft-versus-host disease is confounded by a paucity of pre-clinical data delineating their immunomodulatory effects in vivo. Design and Methods: We examined the influence of timing and dose of donor-derived mesenchymal stromal cells on the kinetics of graft-versus-host disease in two murine models of graft-versus-host disease (major histocompatibility complex-mismatched: UBI-GFP/BL6 [H-2b]→BALB/c [H-2d] and the sibling transplant mimic, UBI-GFP/BL6 [H-2b]→BALB.B [H-2b]) using clinically relevant conditioning regimens. We also examined the effect of mesenchymal stromal cell infusion on bone marrow and spleen cellular composition and cytokine secretion in transplant recipients. Results: Despite T-cell suppression in vitro, mesenchymal stromal cells delayed but did not prevent graft-versus-host disease in the major histocompatibility complex-mismatched model. In the sibling transplant model, however, 30% of mesenchymal stromal cell-treated mice did not develop graft-versus-host disease. The timing of administration and dose of the mesenchymal stromal cells influenced their effectiveness in attenuating graft-versus-host disease, such that a low dose of mesenchymal stromal cells administered early was more effective than a high dose of mesenchymal stromal cells given late. Compared to control-treated mice, mesenchymal stromal cell-treated mice had significant reductions in serum and splenic interferon-γ, an important mediator of graft-versus-host disease. Conclusions: Mesenchymal stromal cells appear to delay death from graft-versus-host disease by transiently altering the inflammatory milieu and reducing levels of interferon-γ. Our data suggest that both the timing of infusion and the dose of mesenchymal stromal cells likely influence these cells’ effectiveness in attenuating graft-versus-host disease.

Whole blood transcriptional profiling in ankylosing spondylitis identifies novel candidate genes that might contribute to the inflammatory and tissue-destructive disease aspects

Introduction: A number of genetic-association studies have identified genes contributing to ankylosing spondylitis (AS) susceptibility but such approaches provide little information as to the gene activity changes occurring during the disease process. Transcriptional profiling generates a 'snapshot' of the sampled cells' activity and thus can provide insights into the molecular processes driving the disease process. We undertook a whole-genome microarray approach to identify candidate genes associated with AS and validated these gene-expression changes in a larger sample cohort. Methods: A total of 18 active AS patients, classified according to the New York criteria, and 18 gender- and age-matched controls were profiled using Illumina HT-12 whole-genome expression BeadChips which carry cDNAs for 48,000 genes and transcripts. Class comparison analysis identified a number of differentially expressed candidate genes. These candidate genes were then validated in a larger cohort using qPCR-based TaqMan low density arrays (TLDAs). Results: A total of 239 probes corresponding to 221 genes were identified as being significantly different between patients and controls with a P-value <0.0005 (80% confidence level of false discovery rate). Forty-seven genes were then selected for validation studies, using the TLDAs. Thirteen of these genes were validated in the second patient cohort with 12 downregulated 1.3- to 2-fold and only 1 upregulated (1.6-fold). Among a number of identified genes with well-documented inflammatory roles we also validated genes that might be of great interest to the understanding of AS progression such as SPOCK2 (osteonectin) and EP300, which modulate cartilage and bone metabolism. Conclusions: We have validated a gene expression signature for AS from whole blood and identified strong candidate genes that may play roles in both the inflammatory and joint destruction aspects of the disease.

Genetic studies of osteoporosis: A rethink required

It has been 10 years since the seminal paper by Morrison and colleagues reporting the association of alleles of the vitamin D receptor and bone density [1], a paper which arguably kick-started the study of osteoporosis genetics. Since that report there have been literally thousands of osteoporosis genetic studies published, and large numbers of genes have been reported to be associated with the condition [2]. Although some of these reported associations are undoubtedly true, this snow-storm of papers and abstracts has clouded the field to such a great extent that it is very difficult to be certain of the veracity of most genetic associations reported hereto. The field needs to take stock and reconsider the best way forward, taking into account the biology of skeletal development and technological and statistical advances in human genetics, before more effort and money is wasted on continuing a process in which the primary achievement could be said to be a massive paper mountain. I propose in this review that the primary reasons for the paucity of success in osteoporosis genetics has been: •the absence of a major gene effect on bone mineral density (BMD), the most commonly studied bone phenotype; •failure to consider issues such as genetic heterogeneity, gene–environment interaction, and gene–gene interaction; •small sample sizes and over-optimistic data interpretation; and •incomplete assessment of the genetic variation in candidate genes studied.

Defining Adequate Vitamin D Intake : Cross-sectional and Intervention Studies

D-vitamiini ylläpitää normaalia luun kasvua ja uudistumista koko elämän ajan. Suomessa, kuten monissa muissakin länsimaissa, väestön D-vitamiinitilanne on riittämätön – talvisin osalla jopa puutteellinen. Tässä väitöskirjassa on tutkittu, lisääkö D-vitamiini luumassan kertymistä kasvuiässä, ja ylläpitäkö D-vitamiini luuston tasapainoista aineenvaihduntaa aikuisiällä. Nämä vaikutukset saattavat ehkäisi osteoporoosin kehittymistä eri ikäkausina. Väitöskirjatyössä tutkittiin erisuuruisten D-vitamiinilisäysten vaikutuksia kolmessa eri ikäryhmässä, jotka olivat 11-12 -vuotiaat tytöt (N=228), 21-49 -vuotiaat miehet (N=54) ja 65-85 -vuotiaat naiset (N=52). Tutkittavat satunnaistettiin ryhmiin, jotka nauttivat joko lumevalmistetta tai 5-20 µg D3-vitamiinia vitamiinilisänä. Tutkimukset olivat kaksoissokkoutettuja. Tutkimuksen aikana tutkittavilta otettiin paastoveri- ja virtsanäytteitä. Lisäksi he täyttivät tutkimuslomakkeen taustatietojen kartoittamiseksi sekä frekvenssikyselylomakkeen kalsiumin ja D-vitamiinin saannin selvittämiseksi. Tyttöjen luunmineraalitiheys (BMD) mitattiin DXA–laitteella ja miesten volumetrinen luuntiheys pQCT-menetelmällä. Näytteistä määritettiin mm. seerumin 25-hydroksi-D-vitamiinin (=S-25-OHD), lisäkilpirauhashormonin (=S-PTH) ja luun aineenvaihduntaa kuvaavien merkkiaineiden pitoisuuksia. Murrosikäisten tyttöjen poikkileikkaustutkimuksessa S-25-OHD- ja luun muodostusmerkkiaineen pitoisuudet vaihtelivat kuukausien välillä; suurimmat pitoisuudet mitattiin syyskuussa ja pienimmät maaliskuussa, mikä kuvastaa vuodenaikaisvaihtelua. Vastaava vaihtelu havaittiin lannerangan ja reisiluun BMD:ssä. D-vitamiinilisäyksellä oli myönteinen vaikutus tyttöjen luumassan lisääntymiseen. Suurin D-vitamiinilisä (10 µg/vrk) lisäsi luumassaa 17.2% enemmän reisiluussa ja 12.5% enemmän lannerangassa verrattuna lumevalmistetta nauttivien tyttöjen vastaaviin tuloksiin, mutta tulos riippui hoitomyöntyvyydestä. D-vitamiinin vaikutus luustoon välittyi vähentyneen luun hajotuksen kautta. Tutkimustuloksiin perustuen riittävä D-vitamiinin saanti murrosikäisille tytöille on 15 µg/vrk. D-vitamiinilisän vaikutus 65-85 -vuotiaiden naisten S-25-OHD-pitoisuuteen vakioitui kuudessa viikossa annoksen ollessa 5-20 µg/vrk. Näillä D-vitamiiniannoksilla ei saavutettu tavoiteltavaa S-25-OHD-pitoisuutta, joka on 80 nmol/l. Arvioimme, että 60 nmol/l -pitoisuuden, jota esiintyy kesäisin tämän ikäryhmän suomalaisilla, tämän ikäryhmän naiset saavuttaisivat 24 µg:n päivittäisellä D-vitamiinin saannilla. Terveillä miehillä havaittiin vuodenaikaisvaihtelu S-25-OHD- ja S-PTH-pitoisuudessa sekä luun hajotusta kuvaavassa merkkiainepitoisuudessa. Toisaalta vaihtelua ei havaittu radiuksen volumetrisessä luuntiheydessä eikä luun muodostusmerkkiaineen pitoisuudessa. Vuodenaikaisvaihtelu estettiin 17 µg:n päivittäisellä D-vitamiinin saannilla, mutta tämän ei havaittu vaikuttavan radiuksen luuntiheyteen kuusi kuukautta kestävän tutkimuksen aikana. Yhteenvetona todetaan, että D-vitamiinin saanti on edelleenkin riittämätöntä tutkimusten kohderyhmillä. Tämä näkyy S-25-OHD- ja PTH-pitoisuuden sekä luunaineenvaihduntaa kuvaavien merkkiaineiden vuodenaikaisvaihteluna, mikä on haitallista luuston hyvinvoinnille. D-vitamiinin saantia tulisi lisätä, jotta vähintäänkin riittävä D-vitamiinitilanne (S-25-OHD>50 nmol/l) tai mahdollisesti jopa tavoiteltava D-vitaminitilanne (S-25-OHD≥80 nmol/l) saavutettaisiin. Jotta D-vitamiinin saannin lisääminen olisi kaikissa ikäryhmissä mahdollista, on suunniteltava nykyistä enemmän D-vitamiinilla täydennettyjä elintarvikkeita.

Regulation of Osteoblast Differentiation and Gene Expression by Phosphodiesterases and Bioactive Peptides

Bone is a mineralized tissue that enables multiple mechanical and metabolic functions to be carried out in the skeleton. Bone contains distinct cell types: osteoblasts (bone-forming cells), osteocytes (mature osteoblast that embedded in mineralized bone matrix) and the osteoclasts (bone-resorbing cells). Remodelling of bone begins early in foetal life, and once the skeleton is fully formed in young adults, almost all of the metabolic activity is in this form. Bone is constantly destroyed or resorbed by osteoclasts and then replaced by osteoblasts. Many bone diseases, i.e. osteoporosis, also known as bone loss, typically reflect an imbalance in skeletal turnover. The cyclic adenosine monophosphate (cAMP) and the cyclic guanosine monophosphate (cGMP) are second messengers involved in a variety of cellular responses to such extracellular agents as hormones and neurotransmitters. In the hormonal regulation of bone metabolism, i.e. via parathyroid hormone (PTH), parathyroid hormone-related peptide (PTHrp) and prostaglandin E2 signal via cAMP. cAMP and cGMP are formed by adenylate and guanylate cyclases and are degraded by phosphodiesterases (PDEs). PDEs determine the amplitudes of cyclic nucleotide-mediated hormonal responses and modulate the duration of the signal. The activities of the PDEs are regulated by multiple inputs from other signalling systems and are crucial points of cross-talk between the pathways. Food-derived bioactive peptides are reported to express a variety of functions in vivo. The angiotensin-converting enzymes (ACEs) are involved in the regulation of the specific maturation or degradation of a number of mammalian bioactive peptides. The bioactive peptides offer also a nutriceutical and a nutrigenomic aspect to bone cell biology. The aim of this study was to investigate the influence of PDEs and bioactive peptides on the activation and the differentiation of human osteoblast cells. The profile of PDEs in human osteoblast-like cells and the effect of glucocorticoids on the function of cAMP PDEs, were investigated at the mRNA and enzyme levels. The effects of PDEs on bone formation and osteoblast gene expression were determined with chemical inhibitors and siRNAs (short interfering RNAs). The influence of bioactive peptides on osteoblast gene expression and proliferation was studied at the mRNA and cellular levels. This work provides information on how PDEs are involved in the function and the differentiation of osteoblasts. The findings illustrate that gene-specific silencing with an RNA interference (RNAi) method is useful in inhibiting, the gene expression of specific PDEs and further, PDE7 inhibition upregulates several osteogenic genes and increases bALP activity and mineralization in human mesenchymal stem cells-derived osteoblasts. PDEs appear to be involved in a mechanism by which glucocorticoids affect cAMP signaling. This may provide a potential route in the formation of glucocorticoid-induced bone loss, involving the down-regulation of cAMP-PDE. PDEs may play an important role in the regulation of osteoblastic differentiation. Isoleucine-proline-proline (IPP), a bioactive peptide, possesses the potential to increase osteoblast proliferation, differentiation and signalling.

Modulation of growth by aromatase inhibitor treatment in boys: Efficacy and safety

Without estrogen action, the fusion of the growth plates is postponed and statural growth continues for an exceptionally long time. Aromatase inhibitors, blockers of estrogen biosynthesis, have therefore emerged as a new potential option for the treatment of children with short stature. We investigated the efficacy of the aromatase inhibitor letrozole in the treatment of boys with idiopathic short stature (ISS) using a randomised, placebo-controlled, double-blind research setting. A total of 30 boys completed the two-year treatment. By decreasing estrogen-mediated central negative feedback, letrozole increased gonadotrophin and testosterone secretion in pubertal boys, whereas the pubertal increase in IGF-I was inhibited. Treatment with letrozole effectively delayed bone maturation and increased predicted adult height by 5.9 cm (P0.001), while placebo had no effect on either parameter. The effect of letrozole treatment on near-final height was studied in another population, in boys with constitutional delay of puberty, who received letrozole (n=9) or placebo (n=8) for one year, in combination with low-dose testosterone for six months during adolescence. The mean near-final height of boys randomised to receive testosterone and letrozole was significantly greater than that of boys who received testosterone and placebo (175.8 vs. 169.1 cm, P=0.04). As regards safety, treatment effects on bone health, lipid metabolism, insulin sensitivity, and body composition were monitored in boys with ISS. During treatment, no differences in bone mass accrual were evident between the treatment groups, as evaluated by dual-energy x-ray absorptiometry measurements of the lumbar spine and femoral neck. Bone turnover and cortical bone growth, however, were affected by letrozole treatment. As indicated by differences in markers of bone resorption (U-INTP) and formation (S-PINP and S-ALP), the long-term rate of bone turnover was lower in letrozole-treated boys, despite their more rapid advancement in puberty. Letrozole stimulated cortical bone growth in those who progressed in puberty: the metacarpal index (MCI), a measure of cortical bone thickness, increased more in letrozole-treated pubertal boys than in placebo-treated pubertal boys (25% vs. 9%, P=0.007). The change in MCI correlated positively with the mean testosterone-to-estradiol ratio. In post-treatment radiographic evaluation of the spine, a high rate of vertebral deformities - mild anterior wedging and mild compression deformities - were found in both placebo and letrozole groups. In pubertal boys with ISS treated with letrozole, stimulated testosterone secretion was associated with a decrease in the percentage of fat mass and in HDL-cholesterol, while LDL-cholesterol and triglycerides remained unchanged. Insulin sensitivity, as evaluated by HOMA-IR, was not significantly affected by the treatment. In summary, treatment with the aromatase inhibitor letrozole effectively delayed bone maturation and increased predicted adult height in boys with ISS. Long-term follow-up data of boys with constitutional delay of puberty, treated with letrozole for one year during adolescence, suggest that the achieved gain in predicted adult height also results in increased adult height. However, until the safety of aromatase inhibitor treatment in children and adolescents is confirmed, such treatment should be considered experimental.

Delamination Tolerance in Composites under Fatigue Loading

Delamination is one of the most commonly occurring defects in laminated composite structures. Under operating fatigue loads on the laminate this delamination could grow and totally delaminate certain number of layers from the base laminate. This will result in loss of both compressive residual strength and buckling margins available. In this paper, geometrically non-linear analysis and evaluation of Strain Energy Release Rates using MVCCI technique is presented. The problems of multiple delamination, effect of temperature exposure and delamination from pin loaded holes are addressed. Numerical results are presented to draw certain inferences of importance to design of high technology composite structures such as aircraft wing.

Biocompatibility property of 100% strontium-substituted SiO2-Al2O3-P2O5-CaO-CaF2 glass ceramics over 26 weeks implantation in rabbit model: Histology and micro-Computed Tomography analysis

One of the desired properties for any new biomaterial composition is its long-term stability in a suitable animal model and such property cannot be appropriately assessed by performing short-term implantation studies. While hydroxyapatite (HA) or bioglass coated metallic biomaterials are being investigated for in vivo biocompatibility properties, such study is not extensively being pursued for bulk glass ceramics. In view of their inherent brittle nature, the implant stability as well as impact of long-term release of metallic ions on bone regeneration have been a major concern. In this perspective, the present article reports the results of the in vivo implantation experiments carried out using 100% strontium (Sr)-substituted glass ceramics with the nominal composition of 4.5 SiO2-3Al(2)O(3)-1.5P(2)O(5)-3SrO-2SrF(2) for 26 weeks in cylindrical bone defects in rabbit model. The combination of histological and micro-computed tomography analysis provided a qualitative and quantitative understanding of the bone regeneration around the glass ceramic implants in comparison to the highly bioactive HA bioglass implants (control). The sequential polychrome labeling of bone during in vivo osseointegration using three fluorochromes followed by fluorescence microscopy observation confirmed homogeneous bone formation around the test implants. The results of the present study unequivocally confirm the long-term implant stability as well as osteoconductive property of 100% Sr-substituted glass ceramics, which is comparable to that of a known bioactive implant, that is, HA-based bioglass. (c) 2014 Wiley Periodicals, Inc. J Biomed Mater Res Part B: Appl Biomater, 103B: 1168-1179, 2015.

Influência do exercício físico sobre a massa e o metabolismo ósseo de indivíduos com lesão medular cervical

Indivíduos que permanecem longo tempo em cadeira de rodas apresentam importante perda de massa óssea, principalmente nos membros inferiores, possivelmente agravada pela baixa ingestão de cálcio dietético e pelo inadequado estado nutricional de vitamina D. O exercício físico pode contribuir para a manutenção ou aumento da massa óssea em diferentes populações e nos indivíduos com lesão medular pode contribuir para atenuar a perda de massa óssea. O objetivo do presente estudo foi avaliar a influência da prática regular de exercício físico sobre a adequação da massa óssea, indicadores bioquímicos do metabolismo ósseo e estado nutricional de vitamina D em indivíduos com lesão medular cervical há pelo menos um ano. Em vinte e cinco homens de 19 a 56 anos sendo 15 fisicamente ativos e 10 sedentários, foi realizada análise sérica de cálcio, PTH, 25(OH)D, IGF-1, osteocalcina e NTx. As medidas do conteúdo mineral ósseo, densidade mineral óssea (DMO), massa magra e massa gorda foram realizadas por DXA. A pigmentação da pele (constitutiva e por bronzeamento) foi determinada por colorimetria com o objetivo de investigar sua influência sobre o estado de vitamina D. A ingestão habitual de cálcio foi registrada em um questionário de frequência alimentar direcionado para alimentos fonte. As comparações entre os dois grupos foram realizadas pela aplicação do Teste t de Student exceto para as variáveis ósseas que foram realizadas após ajustes pela massa corporal total, tempo de lesão e ingestão de cálcio utilizando-se análise de co-variância. Associações entre as variáveis estudadas foram avaliadas através de análise de correlação de Pearson. Valores de p<0.05 foram considerados significativos. Não foram observadas diferenças estatisticamente significativas entre os grupos para nenhuma variável óssea com exceção do z-score da DMO da coluna lombar, que foi significativamente maior no grupo de indivíduos sedentários (0,9 1,7 vs -0,7 0,8; p<0,05). No entanto, entre os indivíduos ativos, aqueles que iniciaram a prática de exercício físico com menos tempo decorrido após a lesão apresentaram maior DMO do fêmur (r=-0,60; p<0,05). Nos indivíduos ativos, a freqüência do exercício apresentou associação negativa com a concentração sérica de i-PTH (r = -0,50; p =0,05) e positiva com a concentração de 25(OH)D (r= 0,58; p <0,05). Após ajustes pela massa corporal total e tempo de lesão foram observadas associações positivas entre a ingestão diária de cálcio e z-score da DMO da coluna lombar (r = 0,73 e p <0,01) e DMO do rádio (r = 0,56 e p <0,05). Os resultados do presente estudo apontam para um efeito benéfico do exercício físico sobre a massa óssea e o perfil hormonal relacionado ao metabolismo ósseo. O início da prática regular de exercício físico o quanto antes após a lesão parece contribuir para atenuar a perda de massa óssea nos membros inferiores. Além disso, os resultados deste estudo sugerem uma possível potencialização do efeito osteogênico do exercício físico quando combinado a uma adequada ingestão de cálcio.

O efeito tardio da prática da amamentação na densidade mineral óssea de mulheres na pós-menopausa: revisão sistemática de estudos observacionais

A amamentação representa um período de intensa mobilização óssea para produção de leite. Durante esta fase, a mulher sofre uma grande perda de massa óssea com evidências de recuperação após o desmame. Atualmente este tem sido um período preocupante na vida mulher, pois há suspeitas desta perda óssea na lactação gerar um efeito tardio na densidade mineral óssea (DMO) quando esta mulher está na pós-menopausa. A DMO reduzida é o principal fator de risco para a osteoporose que afeta em torno de 200 milhões de mulheres com mais de cinquenta anos no mundo. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito da prática da amamentação na densidade mineral óssea de mulheres na pós-menopausa. Para isto, foi realizada uma revisão sistemática da literatura. A busca de artigos foi feita em bases dados (Lilacs, Medline via Pubmed e Scopus) complementada por checagem manual de referências. Foi identificado um total de 181 artigos e, após aplicação dos critérios de inclusão, selecionados 24 artigos para a revisão sistemática. Os resultados dos diversos estudos são divergentes em questões metodológicas, de classificação da duração da amamentação, quanto às variáveis confundidoras, grupo de idade e etnia, o que dificulta a comparabilidade entre eles. Parte dos estudos referem algum tipo de efeito (positivo ou negativo) e outra parte não, sendo mais frequente a observação de uma correlação inversa entre a amamentação e a densidade mineral óssea em pós-menopausadas. Porém, quando outras variáveis (número de gestações, idade, tempo desde a menopausa, entre outras) são consideradas na análise em conjunto com a amamentação, este último perde a relação de significância. Ainda são necessários mais estudos com melhor rigor metodológico para avaliar se de fato o efeito pode ser atribuído à amamentação ou a outros fatores que também estão relacionados com a densidade mineral óssea na pós-menopausa.

Efeito do docetaxel e da ciclofosfamida nas alterações da matriz óssea

A Organização Mundial de Saúde (OMS) estima para 2030, 27 milhões de casos incidentes de câncer. No Brasil, segundo o Instituto Nacional do Câncer, foram estimados 518.510 casos novos de câncer para os anos de 2012 e 2013. Dessa estimativa, 52.680 correspondem ao câncer de mama (CM), com um risco estimado de 52 novos casos a cada 100.000 mulheres. O câncer de mama é um dos tipos de câncer mais comuns no mundo todo. Hoje se sabe que o tratamento para o CM pode levar ao surgimento de diferentes efeitos adversos tardios, entre eles a osteoporose. Uma das principais causas de surgimento da osteoporose é a menopausa precoce, que ocorre através da diminuição da concentração de estrogênio sérico. Este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos na matriz óssea induzidos pela quimioterapia, simulando um tratamento para o CM, em ratas Wistar.Ratas Wistar, com aproximadamente 3 meses de idade, foram divididas em: grupo controle e grupo que recebeu quimioterapia com poliquimioterápico docetaxel + ciclofosfamida (TC). A quimioterapia foi administrada em 4 ciclos, com intervalo de 1 semana entre eles. Os ratos foram submetidos à eutanásia 5 meses após o término do tratamento, para que os efeitos tardios pudessem ser avaliados. Vários estudos foram conduzidos: dosagem sorológica de estradiol, ensaios histológicos através de imunohistoquímica, micro-fluorescência de Raios-X, micro-tomografia computadorizada. Além de microscopia eletrônica de transmissão e varredura.Analisando os resultados obtidos em conjunto, sugere-se que a etapa inicial para o desenvolvimento da osteoporose, causada pelo poliquimioterápico TC, seja a diminuição da função ovariana. Este evento leva à diminuição da concentração de estrogênio sérico, o que causa a atrofia uterina. Concomitante a estes fatos, o TC causa redução na concentração de zinco no tecido ósseo. Estes resultados associados causam um desequilíbrio na relação osteoblastos/osteoclastos no osso. A redução do estrogênio leva à diminuição da apoptose de osteoclastos, enquanto que a redução do zinco inibe a função dos osteoblastos. Este desequilíbrio interfere no turnover do osso, de forma a aumentar a reabsorção óssea. Deste modo, o percentual de osso fica reduzido, as trabéculas tornam-se mais finas e espaçadas. O endpoint deste processo é a osteoporose.A administração dos poliquimioterápicos docetaxel e ciclofosfamida em conjunto leva a diminuição da massa óssea, a adelgaçamento das trabéculas e o aumento do espaço entre elas. Estas observações sugerem que realmente as ratas tratadas com TC apresentam osteoporose. Concluímos que tanto o estrogênio quanto o zinco têm papel fundamental no desenvolvimento desta patologia após quimioterapia com TC.

Avaliação do metabolismo ósseo em modelos de plasticidade ontogenética

O aumento da prevalência da obesidade e osteoporose, bem como a identificação de mecanismos comuns que ligam a osteogênese e a adipogênese, sugerem que a obesidade e osteoporose podem ser distúrbios relacionados, e além disso, ambos podem ter suas origens no início da vida. Em 3 modelos diferentes de plasticidade ontogenética foi observado obesidade na vida adulta. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi investigar o impacto desses 3 modelos, o desmame precoce mecânico (DPM) e o farmacológico (DPF), e a supernutrição neonatal (SN) no tecido ósseo da prole durante o desenvolvimento. Para tanto, 2 experimentos foram realizados. No experimento 1, ratas lactantes foram divididas em 3 grupos: controle - os filhotes tiveram livre acesso ao leite durante toda a lactação; DPM - as mães foram envolvidas com uma atadura nos últimos 3 dias de lactação; DPF - as mães foram tratadas com bromocriptina (0,5 mg/duas vezes/dia) 3 dias antes do desmame padrão. No experimento 2, o tamanho da ninhada foi reduzido para 3 filhotes machos no 3o dia de lactação até o desmame (SN); o grupo controle permaneceu com 10 filhotes durante toda a lactação. Realizou-se absorciometria de raios-x de dupla energia, tomografia computadorizada, microtomografia computadorizada, teste biomecânico e análises séricas. Os dados foram considerados significativos quando P<0,05. No experimento 1, ao desmame, os filhotes DPM e DPF apresentaram menor massa corporal, massa gorda, densidade mineral óssea total (DMO), conteúdo mineral ósseo total (CMO), área óssea e osteocalcina sérica, e maior telopeptídeo carboxi-terminal do colágeno tipo I (CTX-I). O cálcio ionizado sérico foi menor apenas na prole DPM, a 25-hidroxivitamina D (25(OH)D) foi maior e o PTH menor apenas na prole DPF. Aos 180 dias, as proles DPM e DPF apresentaram maior massa corporal, maior massa de gordura visceral, hiperleptinemia, maior 25(OH)D e menor CTX-I. Ambos os grupos apresentaram aumento da DMO total, do CMO, da DMO da coluna vertebral e da área óssea aos 150 e 180 dias de idade. Nas avaliações ósseas individuais, as proles DPM e DPF também apresentaram aumento da DMO do fêmur e da vértebra lombar, da radiodensidade da cabeça femoral e do corpo vertebral; melhora da microarquitetura trabecular óssea e da resistência óssea. No experimento 2, observamos aumento da massa corporal, da massa gorda e da massa magra, do CMO e da área óssea no grupo SN desde o desmame até a idade adulta. Aos 180 dias, a prole SN também apresentou aumento da DMO total, da DMO do fêmur e da vértebra lombar, da radiodensidade da cabeça femoral e do corpo vertebral; melhora da microarquitetura trabecular óssea e da resistência óssea, maior osteocalcina e menor CTX-I. Demonstramos que, apesar de fatores de imprinting opostos, ambos os modelos causam melhora da massa, do metabolismo, da qualidade e da resistência óssea. Porém, parece que este efeito protetor sobre o tecido ósseo não é um resultado direto da programação deste tecido, mas sim consequência das alterações fisiopatológicas da obesidade programada pelos três modelos.

Transplantation of human fetal blood stem cells in the osteogenesis imperfecta mouse leads to improvement in multiscale tissue properties.

Osteogenesis imperfecta (OI or brittle bone disease) is a disorder of connective tissues caused by mutations in the collagen genes. We previously showed that intrauterine transplantation of human blood fetal stem/stromal cells in OI mice (oim) resulted in a significant reduction of bone fracture. This work examines the cellular mechanisms and mechanical bone modifications underlying these therapeutic effects, particularly examining the direct effects of donor collagen expression on bone material properties. In this study, we found an 84% reduction in femoral fractures in transplanted oim mice. Fetal blood stem/stromal cells engrafted in bones, differentiated into mature osteoblasts, expressed osteocalcin, and produced COL1a2 protein, which is absent in oim mice. The presence of normal collagen decreased hydroxyproline content in bones, altered the apatite crystal structure, increased the bone matrix stiffness, and reduced bone brittleness. In conclusion, expression of normal collagen from mature osteoblast of donor origin significantly decreased bone brittleness by improving the mechanical integrity of the bone at the molecular, tissue, and whole bone levels.

Short-term in vitro responses of human peripheral blood monocytes to ferritic stainless steel fiber networks.

Beneficial effects on bone-implant bonding may accrue from ferromagnetic fiber networks on implants which can deform in vivo inducing controlled levels of mechanical strain directly in growing bone. This approach requires ferromagnetic fibers that can be implanted in vivo without stimulating undue inflammatory cell responses or cytotoxicity. This study examines the short-term in vitro responses, including attachment, viability, and inflammatory stimulation, of human peripheral blood monocytes to 444 ferritic stainless steel fiber networks. Two types of 444 networks, differing in fiber cross section and thus surface area, were considered alongside austenitic stainless steel fiber networks, made of 316L, a widely established implant material. Similar high percent seeding efficiencies were measured by CyQuant® on all fiber networks after 48 h of cell culture. Extensive cell attachment was confirmed by fluorescence and scanning electron microscopy, which showed round monocytes attached at various depths into the fiber networks. Medium concentrations of lactate dehydrogenase (LDH) and tumor necrosis factor alpha (TNF-α) were determined as indicators of viability and inflammatory responses, respectively. Percent LDH concentrations were similar for both 444 fiber networks at all time points, whereas significantly lower than those of 316L control networks at 24 h. All networks elicited low-level secretions of TNF-α, which were significantly lower than that of the positive control wells containing zymosan. Collectively, the results indicate that 444 networks produce comparable responses to medical implant grade 316L networks and are able to support human peripheral blood monocytes in short-term in vitro cultures without inducing significant inflammatory or cytotoxic effects.

Laser de baixa intensidade na Regeneração Óssea

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Medicina Dentária