Monocyte-derived extracellular vesicles stimulate cytokinesecretion and gene expression of matrixmetalloproteinases by mesenchymal stem/stromal cells

Intercellular communication is essential in bone remodelling to ensure that new bone is formed with only temporary bone loss. Monocytes (MCs) and osteoclasts actively take part in controlling bone remodelling by providing signals that promote osteogenic differentiation of mesenchymal stem/stromal cells (MSCs). Extracellular vesicles (EVs) have attracted attention as regulators of bone remodelling. EVs facilitate intercellular communication by transferring a complex cargo of biologically active molecules to target cells. In the present study, we evaluated the potency of EVs from MCs and osteoclasts to induce a lineage-specific response in MSCs. We analysed gene expression and protein secretion by both adipose tissue-derived MSCs and bone marrow-derived MSCs after stimulation with EVs from lipopolysaccharide-activated primary human MCs and (mineral-resorbing) osteoclasts. Isolated EVs were enriched in exosomes (EVs of endosomal origin) and were free of cell debris. MC- and osteoclast-derived EVs were taken up by adipose tissue-derived MSCs. EVs from activated MCs promoted the secretion of cytokines by MSCs, which may represent an immunomodulatory mechanism. MC-derived EVs also upregulated the expression of genes encoding for matrix metalloproteinases. Therefore, we hypothesize that MCs facilitate tissue remodelling through EV-mediated signalling. We did not observe a significant effect of osteoclast-derived EVs on gene expression or protein secretion in MSCs. EV-mediated signalling might represent an additional mode of cell-cell signalling during the transition from injury and inflammation to bone regeneration and play an important role in the coupling between bone resorption and bone formation. DatabaseGene expression data are available in the GEO database under the accession number .Peer reviewe

Surface Curvature Differentially Regulates Stem Cell Migration and Differentiation via Altered Attachment Morphology and Nuclear Deformation

Signals from the microenvironment around a cell are known to influence cell behavior. Material properties, such as biochemical composition and substrate stiffness, are today accepted as significant regulators of stem cell fate. The knowledge of how cell behavior is influenced by 3D geometric cues is, however, strongly limited despite its potential relevance for the understanding of tissue regenerative processes and the design of biomaterials. Here, the role of surface curvature on the migratory and differentiation behavior of human mesenchymal stem cells (hMSCs) has been investigated on 3D surfaces with well-defined geometric features produced by stereolithography. Time lapse microscopy reveals a significant increase of cell migration speed on concave spherical compared to convex spherical structures and flat surfaces resulting from an upward-lift of the cell body due to cytoskeletal forces. On convex surfaces, cytoskeletal forces lead to substantial nuclear deformation, increase lamin-A levels and promote osteogenic differentiation. The findings of this study demonstrate a so far missing link between 3D surface curvature and hMSC behavior. This will not only help to better understand the role of extracellular matrix architecture in health and disease but also give new insights in how 3D geometries can be used as a cell-instructive material parameter in the field of biomaterial-guided tissue regeneration.Peer reviewe

Etiology of acute respiratory disease in fattening pigs in Finland

Background: The objective of our study was to clinically and etiologically investigate acute outbreaks of respiratory disease in Finland. Our study also aimed to evaluate the clinical use of various methods in diagnosing respiratory infections under field conditions and to describe the antimicrobial resistance profile of the main bacterial pathogen(s) found during the study. Methods: A total of 20 case herds having finishing pigs showing acute respiratory symptoms and eight control herds showing no clinical signs suggesting of respiratory problems were enrolled in the study. Researchers visited each herd twice, examining and bleeding 20 pigs per herd. In addition, nasal swab samples were taken from 20 pigs and three pigs per case herd were necropsied during the first visit. Serology was used to detect Actinobacillus pleuropneumoniae (APP), swine influenza virus (SIV), porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV), porcine respiratory coronavirus (PRCV) and Mycoplasma hyopneumoniae antibodies. Polymerase chain reaction (PCR) was used to investigate the presence of porcine circovirus type 2 (PCV2) in serumand SIV in the nasal and lung samples. Pathology and bacteriology, including antimicrobial resistance determination, were performed on lung samples obtained from the field necropsies. Results: According to the pathology and bacteriology of the lung samples, APP and Ascaris suum were the main causes of respiratory outbreaks in 14 and three herds respectively, while the clinical signs in three other herds had a miscellaneous etiology. SIV, APP and PCV2 caused concurrent infections in certain herds but they were detected serologically or with PCR also in control herds, suggesting possible subclinical infections. APP was isolated from 16 (80%) case herds. Marked resistance was observed against tetracycline for APP, some resistance was detected against trimethoprim/sulfamethoxazole, ampicillin and penicillin, and no resistance against florfenicol, enrofloxacin, tulathromycin or tiamulin was found. Serology, even from paired serum samples, gave inconclusive results for acute APP infection diagnosis. Conclusions: APP was the most common cause for acute respiratory outbreaks in our study. SIV, A. suum, PCV2 and certain opportunistic bacteria were also detected during the outbreaks; however, viral pathogens appeared less important than bacteria. Necropsies supplemented with microbiology were the most efficient diagnostic methods in characterizing the studied outbreaks.Peer reviewe

In Vivo and In Vitro Study of a Polylactide-Fiber-Reinforced β-Tricalcium Phosphate Composite Cage in an Ovine Anterior Cervical Intercorporal Fusion Model

A poly-70L/30DL-lactide (PLA70)–β-tricalcium phosphate (β-TCP) composite implant reinforced by continuous PLA-96L/4D-lactide (PLA96) fibers was designed for in vivo spinal fusion. The pilot study was performed with four sheep, using titanium cage implants as controls. The composite implants failed to direct bone growth as desired, whereas the bone contact and the proper integration were evident with controls 6 months after implantation. Therefore, the PLA70/β-TCP composite matrix material was further analyzed in the in vitro experiment by human and ovine adipose stem cells (hASCs and oASCs). The composites proved to be biocompatible as confirmed by live/dead assay. The proliferation rate of oASCs was higher than that of hASCs at all times during the 28 d culture period. Furthermore, the composites had only a minor osteogenic effect on oASCs, whereas the hASC osteogenesis on PLA70/β-TCP composites was evident. In conclusion, the composite implant material can be applied with hASCs for tissue engineering but not be evaluated in vivo with sheep

Allograftiluun prosessointi kudospankkituotteeksi

Tutkimuksen tausta ja tavoitteet: Optimaalista allograftiluun sterilointimenetelmää ei vielä ole, joten käytössä olevat sovellukset ovat kompromisseja luun turvallisuuden ja mekaanisten ominaisuuksien välillä. Tutkimuksen tavoitteena oli löytää optimaalinen puhdistusmenetelmä, joka puhdistaa allograftiluun tehokkaasti. Lisäksi tutkittiin eri puhdistusmenetelmien, peretikkahappoetanolisteriloinnin ja kylmäkuivauksen yhteisvaikutuksia luun mekaanisiin ominaisuuksiin. Menetelmät: Tutkittavissa pesumenetelmissä luunäytteitä prosessoitiin ultraäänihauteella vetyperoksidin, etanolin ja tislatun veden kanssa eripituisten inkubointien ajan. Puhdistusmenetelmät yhdistettiin peretikkahappoetanolisterilointiin, ja eri inkubointiaikojen vaikutusta prosessointimenetelmien tehokkuuteen puhdistaa luu rasvakudoksesta tutkittiin määrittämällä jäännösrasvaprosentti ultraääniuuton avulla. Kemiallisten käsittelyjen jälkeen osa näytteistä kuivattiin alle 6 % jäännöskosteuspitoisuuteen ja osa täysin kuivaksi. Eri prosessointimenetelmien ja jäännöskosteusprosenttien vaikutuksia luun mekaanisiin ominaisuuksiin tutkittiin tekemällä kortikaaliluunäytteille kolmipistetaivutustestaus ja hohkaluunäytteille puristustestaus. Tutkimustulokset: Lyhyimmän prosessointimenetelmän B todettiin olevan yhtä teho-kas puhdistusmenetelmä kuin kahden muun tutkitun menetelmän (D, E). Sekä kortikaaliluu että hohkaluunäytteiden kylmäkuivaus täysin kuivaksi heikensi tutkittuja mekaanisia ominaisuuksia merkittävästi, verrattuna prosessoimattomiin kontrolleihin. Kaikki kolme prosessointimenetelmää heikensivät hieman mutta kuitenkin merkittävästi kortikaaliluun kimmomodulin arvoja. Kortikaaliluun taivutuslujuuteen menetelmillä ei ollut merkittävää vaikutusta, mutta näytteiden absorboima energia parani prosessoinnin myötä hieman. Menetelmillä ei ollut vaikutusta hohkaluun puristuslujuuteen, mutta näyttei-den absorboitu energia heikkeni merkittävästi kolmessa näyte-erässä neljästä. Eri menetelmien vaikutuksilla kortikaali- ja hohkaluun mekaanisiin ominaisuuksiin ei havaittu tilastollisesti merkittävää eroa. Johtopäätökset: Kemiallisten pesujen inkubointiaikojen lyhentämisellä ei todettu olevan vaikutuksia puhdistusmenetelmän tehokkuuteen poistaa hohka- ja kortikaaliluusta rasvaa. Puhdistusmenetelmillä B, D ja E yhdistettynä peretikkahappoetanolikäsittelyyn oli vaikutuksia sekä hohkaluun että kortikaaliluun kuormankanto-ominaisuuksiin. Vaikutusten merkitystä kliinisesti on kuitenkin vaikea arvioida ilman in vivo jatkotutkimuksia. ASIASANAT: Allograftiluu, kemiallinen prosessointi, peretikkahappoetanolisterilointi, luun mekaaniset ominaisuude

Allograftiluun prosessointi kudospankkituotteeksi

Tutkimuksen tausta ja tavoitteet: Optimaalista allograftiluun sterilointimenetelmää ei vielä ole, joten käytössä olevat sovellukset ovat kompromisseja luun turvallisuuden ja mekaanisten ominaisuuksien välillä. Tutkimuksen tavoitteena oli löytää optimaalinen puhdistusmenetelmä, joka puhdistaa allograftiluun tehokkaasti. Lisäksi tutkittiin eri puhdistusmenetelmien, peretikkahappoetanolisteriloinnin ja kylmäkuivauksen yhteisvaikutuksia luun mekaanisiin ominaisuuksiin. Menetelmät: Tutkittavissa pesumenetelmissä luunäytteitä prosessoitiin ultraäänihauteella vetyperoksidin, etanolin ja tislatun veden kanssa eripituisten inkubointien ajan. Puhdistusmenetelmät yhdistettiin peretikkahappoetanolisterilointiin, ja eri inkubointiaikojen vaikutusta prosessointimenetelmien tehokkuuteen puhdistaa luu rasvakudoksesta tutkittiin määrittämällä jäännösrasvaprosentti ultraääniuuton avulla. Kemiallisten käsittelyjen jälkeen osa näytteistä kuivattiin alle 6 % jäännöskosteuspitoisuuteen ja osa täysin kuivaksi. Eri prosessointimenetelmien ja jäännöskosteusprosenttien vaikutuksia luun mekaanisiin ominaisuuksiin tutkittiin tekemällä kortikaaliluunäytteille kolmipistetaivutustestaus ja hohkaluunäytteille puristustestaus. Tutkimustulokset: Lyhyimmän prosessointimenetelmän B todettiin olevan yhtä teho-kas puhdistusmenetelmä kuin kahden muun tutkitun menetelmän (D, E). Sekä kortikaaliluu että hohkaluunäytteiden kylmäkuivaus täysin kuivaksi heikensi tutkittuja mekaanisia ominaisuuksia merkittävästi, verrattuna prosessoimattomiin kontrolleihin. Kaikki kolme prosessointimenetelmää heikensivät hieman mutta kuitenkin merkittävästi kortikaaliluun kimmomodulin arvoja. Kortikaaliluun taivutuslujuuteen menetelmillä ei ollut merkittävää vaikutusta, mutta näytteiden absorboima energia parani prosessoinnin myötä hieman. Menetelmillä ei ollut vaikutusta hohkaluun puristuslujuuteen, mutta näyttei-den absorboitu energia heikkeni merkittävästi kolmessa näyte-erässä neljästä. Eri menetelmien vaikutuksilla kortikaali- ja hohkaluun mekaanisiin ominaisuuksiin ei havaittu tilastollisesti merkittävää eroa. Johtopäätökset: Kemiallisten pesujen inkubointiaikojen lyhentämisellä ei todettu olevan vaikutuksia puhdistusmenetelmän tehokkuuteen poistaa hohka- ja kortikaaliluusta rasvaa. Puhdistusmenetelmillä B, D ja E yhdistettynä peretikkahappoetanolikäsittelyyn oli vaikutuksia sekä hohkaluun että kortikaaliluun kuormankanto-ominaisuuksiin. Vaikutusten merkitystä kliinisesti on kuitenkin vaikea arvioida ilman in vivo jatkotutkimuksia. ASIASANAT: Allograftiluu, kemiallinen prosessointi, peretikkahappoetanolisterilointi, luun mekaaniset ominaisuude

Allograftiluun prosessointi kudospankkituotteeksi

Tutkimuksen tausta ja tavoitteet: Optimaalista allograftiluun sterilointimenetelmää ei vielä ole, joten käytössä olevat sovellukset ovat kompromisseja luun turvallisuuden ja mekaanisten ominaisuuksien välillä. Tutkimuksen tavoitteena oli löytää optimaalinen puhdistusmenetelmä, joka puhdistaa allograftiluun tehokkaasti. Lisäksi tutkittiin eri puhdistusmenetelmien, peretikkahappoetanolisteriloinnin ja kylmäkuivauksen yhteisvaikutuksia luun mekaanisiin ominaisuuksiin. Menetelmät: Tutkittavissa pesumenetelmissä luunäytteitä prosessoitiin ultraäänihauteella vetyperoksidin, etanolin ja tislatun veden kanssa eripituisten inkubointien ajan. Puhdistusmenetelmät yhdistettiin peretikkahappoetanolisterilointiin, ja eri inkubointiaikojen vaikutusta prosessointimenetelmien tehokkuuteen puhdistaa luu rasvakudoksesta tutkittiin määrittämällä jäännösrasvaprosentti ultraääniuuton avulla. Kemiallisten käsittelyjen jälkeen osa näytteistä kuivattiin alle 6 % jäännöskosteuspitoisuuteen ja osa täysin kuivaksi. Eri prosessointimenetelmien ja jäännöskosteusprosenttien vaikutuksia luun mekaanisiin ominaisuuksiin tutkittiin tekemällä kortikaaliluunäytteille kolmipistetaivutustestaus ja hohkaluunäytteille puristustestaus. Tutkimustulokset: Lyhyimmän prosessointimenetelmän B todettiin olevan yhtä teho-kas puhdistusmenetelmä kuin kahden muun tutkitun menetelmän (D, E). Sekä kortikaaliluu että hohkaluunäytteiden kylmäkuivaus täysin kuivaksi heikensi tutkittuja mekaanisia ominaisuuksia merkittävästi, verrattuna prosessoimattomiin kontrolleihin. Kaikki kolme prosessointimenetelmää heikensivät hieman mutta kuitenkin merkittävästi kortikaaliluun kimmomodulin arvoja. Kortikaaliluun taivutuslujuuteen menetelmillä ei ollut merkittävää vaikutusta, mutta näytteiden absorboima energia parani prosessoinnin myötä hieman. Menetelmillä ei ollut vaikutusta hohkaluun puristuslujuuteen, mutta näyttei-den absorboitu energia heikkeni merkittävästi kolmessa näyte-erässä neljästä. Eri menetelmien vaikutuksilla kortikaali- ja hohkaluun mekaanisiin ominaisuuksiin ei havaittu tilastollisesti merkittävää eroa. Johtopäätökset: Kemiallisten pesujen inkubointiaikojen lyhentämisellä ei todettu olevan vaikutuksia puhdistusmenetelmän tehokkuuteen poistaa hohka- ja kortikaaliluusta rasvaa. Puhdistusmenetelmillä B, D ja E yhdistettynä peretikkahappoetanolikäsittelyyn oli vaikutuksia sekä hohkaluun että kortikaaliluun kuormankanto-ominaisuuksiin. Vaikutusten merkitystä kliinisesti on kuitenkin vaikea arvioida ilman in vivo jatkotutkimuksia. ASIASANAT: Allograftiluu, kemiallinen prosessointi, peretikkahappoetanolisterilointi, luun mekaaniset ominaisuude

Effect of pore characteristics on mechanical properties and annulus fibrosus cell seeding and proliferation in designed PTMC tissue engineering scaffolds

Degeneration of the intervertebral disk is the main cause of chronic back pain. Disk degeneration often leads to tearing of the annulus fibrosus (AF) and extrusion of the nucleus pulposus. As the current surgical strategies are suboptimal, reconstruction of the AF tissue by a tissue engineering strategy has emerged as an alternative. However, regeneration of the AF is challenging due to its complex and non-homogeneous structure. Since there is a lack of knowledge regarding the effects of scaffold pore sizes on the behavior of human AF cells (hAFCs), scaffolds with a well-defined and controlled pore architecture with pore sizes ranging from 230–420 µm were prepared by stereolithography. The scaffolds were prepared from the crosslinked biodegradable elastomer poly(trimethylene carbonate) (PTMC). The compression modulus of the scaffolds was inversely related to the pore size and ranged from 0.31–0.21 MPa. These values are similar to those reported for native AF tissue. Seeded hAFCs adhered to the PTMC network and proliferated well in all scaffolds during a culture period of 14 days. However, cell distribution was less homogeneous in the scaffold with 230 µm pore size. In view of its relatively high stifness, the latter scaffold is most suitable for AF tissue engineering, provided that the cell seeding procedure in this scaffold is optimize