Satellite Cells: Regenerative Mechanisms and Applicability in Muscular Dystrophy

The satellite cells are long regarded as heterogeneous cell population, which is intimately linked to the processes of muscular recovery. The heterogeneous cell population may be classified by specific markers. In spite of the significant amount of variation amongst the satellite cell populations, it seems that their activity is tightly bound to the paired box 7 transcription factor expression, which is, therefore, used as a canonical marker for these cells. Muscular dystrophic diseases, such as Duchenne muscular dystrophy, elicit severe tissue injuries leading those patients to display a very specific pattern of muscular recovery abnormalities. There have been works on the application of precursors cells as a therapeutic alternative for Duchenne muscular dystrophy and initial attempts have proven the cells inefficient; however later endeavours have proposed solutions for the experiments improving significantly the results. The presence of a range of satellite cells populations indicates the existence of specific cells with enhanced capability of muscular recovery in afflicted muscles

Liver tissue engineering using induced pluripotent stem cells

Atualmente, a única alternativa viável para pacientes que possuem um quadro de doença hepática em estágio final é o transplante total ou parcial de fígado. Devido à crescente defasagem entre doadores disponíveis e pacientes em fila de espera, o desenvolvimento de abordagens de engenharia tecidual hepática (ETH) se tornou uma necessidade crescente. As células pluripotentes induzidas (iPS) são uma atraente alternativa para servirem como fonte celular para aplicações de engenharia tecidual por serem capazes de produzir todos os fenótipos celulares. Dentre as principais abordagens de EHT podemos citar as técnicas de bioimpressão 3D, organóides hepáticos e descelularização/recelularização. Este trabalho buscou avaliar a utilização de células iPS no desenvolvimento das três tecnologias descritas. Visando avaliar como imprimir um tecido hepático funcional com células iPS, testamos a impressão com hepatócitos dispersos em células únicas em comparação com a impressão de esferóiedes hepáticos. Os esferóides hepáticos mostraram maior viabilidade e funcionalidade hepática por preservarem o fenótipo epitelial ao longo do tempo. A composição de células não parenquimáticas derivadas de iPS ou células primárias para a formação de organóides hepáticos foi testada neste trabalho. Os resultados indicam que, utilizando células mesenquimais primárias e endoteliais derivadas de iPS, obtém-se uma maturação hepatica mais eficiênte devido a inibição das vias de sinalização TGF-β? e modulação da via Wnt. A recelularização do tecido aórtico descelularizado de ratos com células derivadas de iPS mostrou ser capaz de prover função hepática em cultura assistida por biorreator, porém os resultados indicam a necessidade de aprimoramento do protocolo de recelularização. Este trabalho comprovou a viabilidade da aplicação de células iPS nas abordagens EHT testadas e contribuiu para o desenvolvimento de alternativas terapêuticas viáveis para pacientes em fila de espera de transplante hepáticoCurrently, the only feasible alternative for patients with end-stage liver disease is total or partial liver transplantation. Due to the growing gap between available donors and patients in waiting list, the development new tissue engineering technologies have become a growing need. Induced pluripotent cells (iPS) are an attractive alternative to serve as cell source for tissue engineering applications due to their ability to differentiate into all cellular phenotypes. Among the main liver tissue engineering technologies, 3D bioprinting, hepatic organoids and decellularization/recellularization of biological matrixes have generated much expectation. Thus, this work aimed to evaluate the use of iPS cells in the development of the aforementioned technologies. In order to evaluate how to bioprint a functional liver tissue using iPS-derived cells, we tested the effect of printing a single cell dispersion of hepatocytes versus printing hepatic spheroids. Hepatic spheroids showed greater viability and liver function, due to preserved epithelial phenotype over time. The composition of non-parenchymal cells using iPS-derived cells or primary adult cells for hepatic organoid formation was tested. The results indicated that, using primary mesenchymal cells and iPS-derived endothelial cells, we obtained a more efficient hepatic maturation due to the inhibition of TGF-β? and modulation Wnt signaling pathway. Recellularization of rat aortic decellularized scaffold with iPS-derived cells displayed hepatic function over time in a bioreactor-assisted culture, but the results indicate the need for improvements in the recellularization protocol. In conclusion, this work demonstrated the feasibility of use of iPS-derived cells for liver tissue engineering approaches and contributed to the development of the investigated technologies in order to generate future therapeutic alternatives for patients in waiting list for liver transplantatio

Otimização do protocolo de diferenciação de células-tronco embrionárias murinas para tecido epitelial alveolar em microgravidade modelada utilizando colágeno como matriz de microencapsulamento

Chronic obstructive pulmonary disease is the fourth leading cause of death worldwide. Approaches using tissue engineering to treat this condition have recently gained prominence in the academic community. A viable source of pluripotent stem cells, as well as highly efficient differentiation protocols is needed to support the regeneration of injured alveoli. Culture of embryonic stem cells in three-dimension microencapsulated hydrogels in modeled microgravity has recently been shown to be more effective for the differentiation of alveoli epithelium cells than standard two-dimensional protocols. Given this protocol, the aim of this study was to evaluate the influence of a new encapsulation matrix made of collagen type I compared to standard encapsulation material of alginate for the differentiation and growth of mouse embryonic stem cells (E14 12 delta S) towards alveoli epithelium phenotype using A549-cells conditioned medium as inducer of the differentiation. Was performed a physical-chemical characterization of the new hydrogel material (drying deformation, water percentage, topographical analysis and molecular transport kinetics analysis) as well as the growth of cellular aggregates and total number of viable cells at the end of the experiment. Gene markers were analyzed for endoderm differentiation (FOXA2, SOX17 and CXCR4) and alveoli epithelial tissue (SPA, SPB and SPC) at the middle and at the end of the experiment. The new material shows an enhanced mass transport ability due to its own porously and hydrophilic structure nature with well-defined apparent fibers. Cells exhibited a higher growth curve as well as a higher total number of viable cells at the end of the experiment. Genetic analysis for markers of endoderm showed that new collagen matrix apparently provides a faster endoderm differentiation than the alginate matrix, and starts the apparent expression of alveolar epithelium markers (SPA and SPB, but not SPC) sooner. This work showed that collagen type I microcapsules are apparently a better matrix for growth and differentiation in modeled microgravity of embryonic stem cells for in vitro production of alveolar epithelial cells.A doença obstrutiva pulmonar crônica é quarta maior causa de morte no mundo. Abordagens utilizando a engenharia de tecidos para tratar tal condição estão ganhando destaque na comunidade acadêmica. Uma fonte viável de células-tronco pluripotentes, assim como protocolos de diferenciação altamente eficientes são necessários para dar sustentação à regeneração do tecido alveolar lesados. O cultivo de células-tronco embrionárias microencapsuladas em hidrogéis tridimensionais em microgravidade modelada recentemente mostrou ser mais eficaz para a diferenciação de células epiteliais alveolares que protocolos bidimensionais padrões. Tendo em vista este protocolo, o objetivo deste trabalho foi de avaliar a influencia de uma nova matriz de encapsulamento feita de colágeno tipo I comparado à matriz de encapsulamento padrão de alginato para diferenciação e crescimento de células tronco embrionárias de camundongos (E14 12 delta S) para um fenótipo de células epiteliais alveolares, utilizando meio condicionado de células A549 como indutor de diferenciação. Foi realizada a caracterização físico-química do novo material hidrogélico (deformação por secagem, percentual de água, análise topográfica e cinética de transporte molecular), determinação do crescimento dos agregados celulares e o numero total final de células viáveis ao final do experimento. Foram analisamos marcadores gênicos de diferenciação para endoderme (FOXA2, SOX17 e CXCR4) e tecido epitelial pulmonar (SPA, SPB e SPC) na metade e ao final do experimento. O novo material apresentou uma capacidade aprimorada de transporte de massas devido à natureza de sua estrutura mais porosa e hidrofílica, com fibras aparentes bem definidas. As células apresentaram uma maior curva de crescimento dentro do novo material assim como maior numero total de células viáveis ao final do experimento. A análise genética de marcadores de endoderme mostrou que a nova matriz de colágeno propicia uma aparente diferenciação mais rápida em endoderme que na matriz de alginato, assim como, inicia mais rapidamente a expressão aparente de marcadores de células epiteliais alveolares (SPA e SPB, mas não SPC). Este trabalho mostra que microcápsulas de colágeno tipo I são aparentemente uma matriz melhor para crescimento e diferenciação em microgravidade modelada de células-tronco embrionárias para a produção in vitro de células epiteliais alveolares. PalavrasCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio

Via de sinalização MAPK hipotalâmica e perfil comportamental do modelo de obesidade MSG

A administração de L-Glutamato Monossódico (MSG) neonatal em ratos Wistar provoca lesões no núcleo arqueado do hipotálamo, afetando o controle neuroendócrino na fase adulta desses animais. Os neurônios produtores de GnRH estão localizados justamente no núcleo arqueado do hipotálamo. É notado, além de um quadro de obesidade hipofágica característica do modelo, um déficit de hormônios hipofisários circulantes. Devido às inúmeras conexões neuronais do núcleo arqueado com importantes centros reguladores do comportamento, avaliamos os padrões comportamentais que esses animais apresentam e avaliamos a expressão das proteínas ERK1 e ERK2 no hipotálamo, relacionando a síntese de hormônios hipofisários. Nos 5 primeiros dias de vida, ratos Wistar machos receberam doses subcutâneas de MSG (4 mg/g de massa corporal) na região cervical. Animais controle receberam salina equimolar. Aos 90 dias de vida, foraminiciados os experimentos comportamentais em arena de campo aberto, avaliando-se o número de episódios de freezing (F) e tempo no centro da arena (TC) em 5 minutos de experimento. Foi calculado o Índice de Lee para estimar a obesidade, assim como foi retirada e pesada a gordura perigonadal para comprovar a hipertrofia do tecido adiposo. O hipotálamo dos animais foi retirado e tratado para determinar a expressão de ERK1/2 por Western blotting. O grupo MSG teve um aumento significativo de 12,06% do IL e de 66,4% do peso da gordura perigonadal, comprovando respectivamente a obesidade e a hipertrofia de adipócitos. O grupo MSG mostrou uma redução significativa na expressão das proteínas ERK1/2, o que revela uma falha na sinalização intracelular hipotalâmica. O Grupo MSG apresentou um padrão de comportamento que indica um estado de stress e ansiedade mostrado pelo aumento significativo no número de F e redução no TC. Concluímos, com este trabalho, que os animais MSG apresentam falha na sinalização celular hipotalâmica, relacionando-se assim com o déficit de hormônios hipofisários, além de apresentarem um comportamento indicativo de stress e ansiedade, provavelmente devido às complexas conexões do núcleo arqueado com centros reguladores comportamentais

Satellite Cells: Regenerative Mechanisms and Applicability in Muscular Dystrophy

The satellite cells are long regarded as heterogeneous cell population, which is intimately linked to the processes of muscular recovery. The heterogeneous cell population may be classified by specific markers. In spite of the significant amount of variation amongst the satellite cell populations, it seems that their activity is tightly bound to the paired box 7 transcription factor expression, which is, therefore, used as a canonical marker for these cells. Muscular dystrophic diseases, such as Duchenne muscular dystrophy, elicit severe tissue injuries leading those patients to display a very specific pattern of muscular recovery abnormalities. There have been works on the application of precursors cells as a therapeutic alternative for Duchenne muscular dystrophy and initial attempts have proven the cells inefficient; however later endeavours have proposed solutions for the experiments improving significantly the results. The presence of a range of satellite cells populations indicates the existence of specific cells with enhanced capability of muscular recovery in afflicted muscles