Arcabouço combinado com células-tronco mesenquimais para uso na engenharia de tecidos : estudo in vivo

Abstract

Introdução: O desenvolvimento de novos biomateriais, combinados com componentes biológicos para aplicação na reconstrução de tecidos, requer um vasto entendimento sobre a biocompatibilidade e funcionalidade em modelo in vivo. Ao compreender e avaliar estas respostas biológicas, a combinação de biomateriais e terapia celular pode se tornar uma importante e valiosa ferramenta terapêutica para uso na medicina regenerativa. Objetivos: Avaliar a eficácia, integração e biocompatibilidade do biomaterial poli(ácido lático-co-ácido glicólico)/poliisopreno epoxidado (PLGA/PIepox) combinado com células-tronco mesenquimais adipo-derivadas (ADSC) em modelo in vivo. Métodos: ADSC foram obtidas de ratos Wistar e cultivadas no biomaterial PLGA/PIepox por 48 horas. A combinação de PLGA/PIepox+ADSC foi implantada no dorso subcutâneo de ratos Wistar. Cada animal recebeu 2 implantes iguais. Os animais foram divididos em 2 grupos de 9 ratos – para comparação em 7 e 14 dias pós-implante - e cada grupo foi dividido em 3 subgrupos – grupo que recebeu PLGA/PIepox+ADSC, grupo que recebeu PLGA/PIepox e grupo sham. A análise histológica por H&E foi realizada para avaliar a integração e inflamação. A imuno-histoquímica permitiu avaliar a expressão de citoqueratina (AE1/AE3); verificar a densidade microvascular (CD31) e a proliferação celular (Ki67). Por final, a análise por picrosirius permitiu avaliar o depósito de colágeno nos grupos pós- implante. Resultados: Aos 7 dias, os animais que receberam PLGA/PIepox+ADSC demonstraram redução dos níveis de inflamação em comparação com PLGA/PIepox, bem como integração adequada do tecido, alta densidade de microvasos e maior proliferação celular quando comparado ao grupo sham. A expressão da citoqueratina no grupo que recebeu PLGA/PIepox+ADSC revelou a manutenção do epitélio e a redução na expressão do colágeno apontando para uma possível redução na formação de cicatriz. Aos 14 dias pós-implantação, o grupo que recebeu PLGA/PIepox+ADSC mostrou níveis semelhantes de coloração de CD31, Ki67 e AE1/AE3 em comparação com o grupo que recebeu PLGA/PIepox e sham. Conclusão: Demonstramos que o arcabouço PLGA/PIepox é capaz de fornecer um sistema de entrega eficaz para ADSC no tecido hospedeiro e, esta combinação, foi capaz de aumentar a funcionalidade do tecido e demonstrar uma adequada biocompatibilidade fornecendo uma nova ferramenta terapêutica para o reparo de tecidos.

Introduction: The development of new biomaterials, combined with biological components for application in tissue reconstruction, requires a high understanding of biocompatibility and functionality in in vivo model. Combining cell therapy with tissue engineering, one of the most important steps is cell organization, which is conducted by cell migration and proliferation to bring functionality to the neotissue. Thus, the combination of biomaterials and cell therapy can become an important therapeutic tool in regenerative medicine. Objectives: To evaluate and prove the efficacy, integration and biocompatibility of the poly (lactic acid-co-glycolic acid)/Poly(isoprene) epoxidized (PLGA/PIepox) biomaterial combined with adipose derived mesenchymal stem cells (ADSC) in in vivo model. Methods: ADSC were obtained from Wistar rats and seeded on PLGA/PIepox for 48 hours. The combination of PLGA/PIepox+ADSC was implanted by dorsal subcutaneous. Each animal received 2 equal implants. The animals were divided into 2 groups of 9 rats - for comparison at 7th and 14th post-implantation - each group was divided into 3 subgroups - group that received PLGA/PIepox+ADSC, group that received PLGA/PIepox and sham group. Histological analysis by H&E was performed to verify integration and inflammation level. Immunohistochemistry staining was performed to evaluate the cytokeratin expression (AE1/AE3), microvascular density (CD31) and cell proliferation (Ki67). Finally, picrosirius analysis allowed to evaluate the collagen deposition in the groups post-implantation. Results: At 7th day, animals that received PLGA/PIepox+ADSC demonstrated reduced levels of inflammation compared to PLGA/PIepox, as well as adequate tissue integration, high microvessel density and greater cell proliferation when compared to sham group. Cytokeratin expression in the group PLGA/PIepox+ADSC revealed a maintenance of the epithelium and a reduction in collagen expression resulted in a possible reduction in scar formation. At 14th day post-implantation, the PLGA/PIepox+ADSC group presented similar levels of staining for CD31, Ki67 and AE1/AE3 compared to the PLGA/PIepox and sham group. Conclusion: We demonstrated that the PLGA/PIepox scaffold can provide an effective delivery system for ADSC in host tissue and this combination was able to increase tissue functionality and bring a suitable biocompatibility for a new therapeutic approach in tissue repair.