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http://hdl.handle.net/1843/41453| Type: | Artigo de Periódico |
| Title: | Improved vascularisation but inefficient in vivo bone regeneration of adipose stem cells and poly-3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate scaffolds in xeno-free conditions |
| Other Titles: | Vascularização melhorada, mas regeneração óssea in vivo ineficiente de células-tronco adiposas e andaimes de poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato em condições livres de xeno |
| Authors: | Ana C. C. Paula Pablo Herthel de Carvalho Thaís M. M. Martins Jankerle N. Boeloni Pricila S. Cunha Silviene Novikoff Vitor M. Correlo Rui l. Reis Alfredo M. Goes |
| Abstract: | Bone defects are a common clinical situation. However, bone regeneration remains a challenge and faces the limitation of poor engraftment due to deficient vascularisation. Poly-3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate (PHB-HV) and human adipose stem cells (hASC) are promising for vascularisation and bone regeneration. Therefore, we sought to investigate the bone regenerative capacity of hASCs cultured in allogeneic human serum (aHS) and PHB-HV scaffolds in a nude mouse model of the critical-sized calvarial defect. We evaluated bone healing for three treatment groups: empty (control), PHB-HV and PHB-HV + hASCs. The pre-implant analysis showed that hASCs colonised the PHB-HV scaffolds maintaining cell viability before implantation. Histological analysis revealed that PHB-HV scaffolds were tolerated in vivo; they integrated with adjacent tissue eliciting a response like a foreign body reaction, and tiny primary bone was observed only in the PHB-HV group. Also, the μ-CT analysis revealed only approximately 10% of new bone in the bone defect area in both the PHB-HV and PHB-HV + hASCs groups. The expression of BGLAP and its protein (osteocalcin) by PHB-HV + hASCs group and native bone was similar while the other bone markers RUNX2, ALPL and COL1A1 were upregulated, but this expression remained significantly lower compared to the native bone. Nevertheless, the PHB-HV group showed neovascularisation at 12 weeks post-implantation while PHB-HV + hASCs group also exhibited higher VEGFA expression as well as a higher number of vessels at 4 weeks post-implantation, and, consequently, earlier neovascularisation. This neovascularisation must be due to scaffold architecture, improved by hASCs, that survived for the long term in vivo in the PHB-HV + hASCs group. These results demonstrated that hASCs cultured in aHS combined with PHB-HV scaffolds were ineffective to promote bone regeneration, although the construct of hASCs + PHB-HV in xeno-free conditions improved scaffold vascularisation representing a strategy potentially promising for other tissue engineering applications. |
| Abstract: | Defeitos ósseos são uma situação clínica comum. No entanto, a regeneração óssea continua a ser um desafio e enfrenta a limitação do enxerto deficiente devido à vascularização deficiente. Poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato (PHB-HV) e células-tronco adiposas humanas (hASC) são promissoras para a vascularização e regeneração óssea. Portanto, procuramos investigar a capacidade regenerativa óssea de hASCs cultivadas em soro humano alogênico (aHS) e andaimes de PHB-HV em um modelo de camundongo nude do defeito da calvária de tamanho crítico. Avaliamos a consolidação óssea para três grupos de tratamento: vazio (controle), PHB-HV e PHB-HV+hASCs. A análise pré-implante mostrou que as hASCs colonizaram os scaffolds PHB-HV mantendo a viabilidade celular antes da implantação. A análise histológica revelou que os suportes de PHB-HV foram tolerados in vivo; eles se integraram ao tecido adjacente, provocando uma resposta como uma reação de corpo estranho, e o osso primário minúsculo foi observado apenas no grupo PHB-HV. Além disso, a análise de μ-CT revelou apenas aproximadamente 10% de osso novo na área do defeito ósseo em ambos os grupos PHB-HV e PHB-HV + hASCs. A expressão de BGLAP e sua proteína (osteocalcina) pelo grupo PHB-HV+hASCs e osso nativo foi semelhante enquanto os outros marcadores ósseos RUNX2, ALPL e COL1A1 foram regulados positivamente, mas essa expressão permaneceu significativamente menor em comparação com o osso nativo. No entanto, o grupo PHB-HV apresentou neovascularização em 12 semanas pós-implantação, enquanto o grupo PHB-HV+hASCs também apresentou maior expressão de VEGFA, bem como maior número de vasos em 4 semanas pós-implantação e, consequentemente, neovascularização mais precoce. Esta neovascularização deve-se à arquitetura do scaffold, melhorada pelas hASCs, que sobreviveu a longo prazo in vivo no grupo PHB-HV+hASCs. Esses resultados demonstraram que as hASCs cultivadas em aHS combinadas com scaffolds PHB-HV foram ineficazes para promover a regeneração óssea, embora a construção de hASCs+PHB-HV em condições isentas de xeno tenha melhorado a vascularização do scaffold representando uma estratégia potencialmente promissora para outras aplicações de engenharia de tecidos. |
| Subject: | Engenharia de tecidos Células-tronco adiposas PHB-HV Neovascularização Osso |
| language: | eng |
| metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| metadata.dc.publisher.department: | ICB - DEPARTAMENTO DE PATOLOGIA |
| Rights: | Acesso Aberto |
| metadata.dc.identifier.doi: | 10.1016/j.msec.2019.110301 |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/41453 |
| Issue Date: | 2020 |
| metadata.dc.url.externa: | https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0928493119331881 |
| metadata.dc.relation.ispartof: | Materials science & engineering c-materials for biological applications |
| Appears in Collections: | Artigo de Periódico |
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