Effect of curcumin and three analogues on pre-osteoblast cells’ viability, differentiation, and gene expression
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Efeito da curcumina e três análogos na viabilidade, diferenciação e expressão gênica de células pré-osteoblásticas
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Resumo
A curcumina, encontrada nos rizomas da cúrcuma ( Curcuma longa L. ), tem sido amplamente estudada por seus potenciais benefícios à saúde, incluindo propriedades anti-inflamatórias, antioxidantes e cicatrizantes. No entanto, devido à sua baixa biodisponibilidade e farmacocinética desfavorável, compostos análogos têm sido desenvolvidos para obter melhores características biofarmacêuticas e efeitos biológicos aprimorados. Neste estudo, avaliamos a atividade da curcumina e de três de seus análogos sintéticos (DMAD, DMAM e RI75) na viabilidade e diferenciação de uma linhagem celular pré-osteoblástica (MC3T3-E1). Também avaliamos a expressão de genes-chave envolvidos na regeneração tecidual: fator de crescimento endotelial vascular ( VEGF ), fator de crescimento derivado do estroma 1 ( SDF-1/CXCL12 ) e fator de transcrição relacionado ao runt 2 ( runx2 ). As células foram tratadas com curcumina e os três análogos em concentrações de 10, 30 ou 50 μM. Todos os análogos testados e a curcumina apresentaram toxicidade celular moderada a nula em comparação com as células tratadas em condições padrão, em todas as concentrações, após 24, 48 e 72 horas. Apenas o análogo RI75 demonstrou regulação positiva de SDF-1, um fator crucial na regeneração tecidual. Em comparação com a curcumina, os análogos DMAM e RI75 também regularam positivamente os genes runx2 e vegf , ambos associados à osteodiferenciação. O análogo RI75 demonstrou maior mineralização do que a curcumina, e ambos promoveram maior formação de nódulos do que o controle não tratado. Nossos dados sugerem que o análogo de curcumina RI75, na concentração de 50 μM, apresenta toxicidade semelhante, porém atividade biológica aprimorada em comparação com a curcumina natural, tornando-o uma substância promissora para biomodificações de materiais.
Abstract
Curcumin, found in turmeric rhizomes (Curcuma longa L.), has been widely studied for its potential health benefits, including anti-inflammatory, antioxidant, and wound-healing properties. However, due to its low bioavailability and unfavorable pharmacokinetics, analogous compounds have been developed to obtain better biopharmaceutical characteristics and enhanced biological effects. In this study, we evaluated the activity of curcumin and three of its synthetic analogues (DMAD, DMAM, and RI75) on the viability and differentiation of a pre-osteoblastic cell line (MC3T3-E1). We also assessed the expression of key genes involved in tissue regeneration: vascular endothelial growth factor (vegf), stromal-derived growth factor 1 (SDF-1/CXCL12), and runt-related transcription factor 2 (runx2). The cells were treated with curcumin and the three analogues at concentrations of 10, 30, or 50 μM. All tested analogues and curcumin exhibited moderate to no cell toxicity compared to the cells treated under standard conditions across all concentrations after 24, 48, and 72 hours. Only the RI75 analogue showed upregulation of SDF-1, a crucial factor in tissue regeneration. Compared to curcumin, the DMAM and RI75 analogues also upregulated runx2 and vegf, both associated with osteodifferentiation. The RI75 analogue demonstrated greater mineralization than curcumin, and both promoted more nodule formation than the untreated control. Our data suggest that the curcumin analogue RI75 at 50 μM presents similar toxicity but enhanced biological activity compared to natural curcumin, making it a promising substance for material biomodifications.
Assunto
Curcumina, Diferenciação Celular, Osteoblastos
Palavras-chave
Curcumin, Cell differentiation, Cell survival, Osteoblasts
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