Efeitos da disponibilização de BMP-7 sobre culturas de células osteoblásticas crescidas sobre titânio com nanotopografia - Zuardi, Leonardo Raphael (2019)
A disponibilização de moléculas bioativas em superfícies de implantes metálicos osseointegráveis objetiva promover a formação óssea na região interfacial durante o processo de reparo, especialmente em sítios anatômicos com baixa densidade óssea. Entre os diferentes aspectos físico-químicos de superfícies de titânio (Ti), a nanotopografia obtida por H2SO4 e H2O2 (Nano-Ti) constitui-se em opção importante para esta finalidade, pelos benefícios que proporciona à formação óssea. Apesar de a proteína óssea morfogenética 7 (BMP-7) ser reconhecida como estimuladora da diferenciação osteoblástica, são ainda contraditórios os efeitos de sua disponibilização sobre a aquisição do fenótipo osteogênico em contato com Ti. Os objetivos deste trabalho foram avaliar os efeitos 1) da suplementação de BMP-7 ao meio de cultura sobre parâmetros chaves de sinalização/diferenciação celulares durante a fase proliferativa de culturas de células pré-osteoblásticas MC3T3-E1 e UMR-106 crescidas sobre Ti Controle e Nano-Ti (Estudo 1), e 2) da funcionalização de BMP-7 em Nano-Ti sobre a sinalização/diferenciação de células MC3T3-E1 crescidas em contato com coágulo sanguíneo ex vivo, formado previamente por implantação subcutânea de Nano-Ti em camundongos (Estudo 2). No Estudo 1, células MC3T3-E1 sobre Ti Controle e Nano-Ti apresentaram responsividades distintas à BMP-7 a 40 ng/mL e 200 ng/mL. Enquanto que efeitos osteogênicos significativos foram observados sobre Ti Controle em relação à proliferação celular, expressão de Runx2, Osx, Alp, Bsp, Opn, Smad 1 e atividade de ALP in situ, sobre Nano-Ti esses efeitos se limitavam ao aumento da expressão de Alp, Bsp, Opn e atividade de ALP in situ, majoritariamente já com 40 ng/mL de BMP-7. Essa concentração mantinha inalterado o potencial osteogênico de culturas UMR-106, enquanto que a de 200 ng/mL o reduzia. No Estudo 2, a presença do coágulo sanguíneo sobre Nano-Ti inibiu a expressão de marcadores osteoblásticos em células MC3T3-E1, com exceção para Opn, mantendo inalteradas as de Smad 1 e Smad 4. A funcionalização com BMP-7, por simples adsorção de solução a 400 ng/mL, resultou em tendência à maior diferenciação osteoblástica sobre o coágulo sanguíneo, mas em menor grau em comparação ao de culturas crescidas diretamente sobre Nano-Ti, o que foi corroborado pela quantificação de RUNX2, sem, no entanto, alterar a expressão das Smads avaliadas. Quantidades menores de OPN, SMAD 1, 5 e 9 fosforilada e SMAD 4 foram detectadas em culturas expostas à BMP-7, com exceção para OPN naquelas crescidas diretamente sobre Nano-Ti. A forma clivada de OPN e bandas de menor peso molecular reconhecidas pelos anticorpos anti-SMAD 1, 5 e 9 fosforilada e anti-SMAD 4 foram observadas apenas na presença de coágulo sanguíneo. Em conclusão, a disponibilização de BMP-7 para células MC3T3-E1 nas concentrações de 40 ng/mL e 200 ng/mL altera o perfil de expressão de marcadores osteoblásticos, indicativo da aquisição de um estágio mais avançado de diferenciação celular, com efeitos mais pronunciados para Ti Controle, entretanto sem refletir em aumento da produção de matriz mineralizada por células UMR-106. A presença de coágulo sanguíneo ex vivo sobre Nano-Ti reduz a diferenciação de células MC3T3-E1, com tendência à reversão para o estímulo à diferenciação osteoblástica com a funcionalização de BMP-7.