Updating the role of matrix metalloproteinases in mineralized tissue and related diseases

Bone development and healing processes involve a complex cascade of biological events requiring well-orchestrated synergism with bone cells, growth factors, and other trophic signaling molecules and cellular structures. Beyond health processes, MMPs play several key roles in the installation of heart and blood vessel related diseases and cancer, ranging from accelerating metastatic cells to ectopic vascular mineralization by smooth muscle cells in complementary manner. The tissue inhibitors of MMPs (TIMPs) have an important role in controlling proteolysis. Paired with the post-transcriptional efficiency of specific miRNAs, they modulate MMP performance. If druggable, these molecules are suggested to be a platform for development of “smart” medications and further clinical trials. Thus, considering the pleiotropic effect of MMPs on mammals, the purpose of this review is to update the role of those multifaceted proteases in mineralized tissues in health, such as bone, and pathophysiological disorders, such as ectopic vascular calcification and cancer

Evaluation of the antitumor effect of vanillin and divanillin on murine osteosarcoma cells

O osteossarcoma é o tumor maligno primário mais comum do tecido ósseo e acomete principalmente crianças e adolescentes. Está associado a altas taxas de mortalidade, com etiologia pouco conhecida; sendo assim, estudos que envolvem conhecimentos acerca do tema se fazem necessários. A vanilina, o principal composto obtido do extrato natural da baunilha tem demonstrado, em diversas pesquisas, possuir propriedades antitumorais, assim como o seu dímero, chamado divanilina. O uso de compostos naturais para o tratamento da doença tem se tornado uma alternativa promissora, principalmente como agentes adjuvantes. O artigo 1 teve como principal objetivo reunir, por meio de uma revisão sistemática da literatura, plantas provenientes do bioma Cerrado brasileiro que possuem efeitos contra células tumorais. Foram identificadas 39 espécies no total e informações como composto majoritário e modo de ação nas células tumorais foram incluídas. O artigo 2 teve como objetivo avaliar as propriedades antitumorais dos compostos vanilina e divanilina em células ósseas tumorais murinas. Para isso, as linhagens de células ósseas normal (MC3T3-E1) e tumoral (UMR-106) foram cultivadas e mantidas em condições apropriadas para o estudo in vitro. Foram avaliados o efeito dos compostos vanilina e divanilina na viabilidade celular das linhagens normal e tumoral e formação de colônias, migração, produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) nas células tumorais, além da análise proteômica. Ambos os compostos mostraram exercer efeitos na viabilidade celular das linhagens normal e tumoral e diminuir a formação de colônias. O composto vanilina foi capaz de inibir o processo de migração e a divanilina diminuiu a produção de EROs. Quanto à análise proteômica, ambos os compostos mostraram agir sobre a expressão de importantes proteínas envolvidas na progressão tumoral. Nossos resultados sugerem que os compostos vanilina e divanilina possuem propriedades contra células ósseas tumorais murinas. O uso destes poderia ser uma alternativa promissora para o tratamento adjuvante do câncer ósseo, no entanto, necessitando de mais estudos.Osteosarcoma is the most common primary malignant tumor of bone tissue and affects mainly children and adolescents. It is associated with high mortality rates, with a poorly known etiology; therefore, studies involving knowledge about the subject are necessary. Vanillin, the main compound obtained from the natural extract of vanilla, has been shown, in several studies, to have antitumor properties, as well as its dimer, called divanillin. The use of natural compounds for the treatment of the disease has become a promising alternative, mainly as adjuvant agents. The main objective of article 1 was to gather, through a systematic literature review, plants from the Brazilian Cerrado biome that have effects against tumor cells. A total of 39 species were identified and information as major compound and mode of action on tumor cells was included. Article 2 aimed to evaluate the antitumor properties of vanillin and divanillin compounds in murine bone tumor cells. For this purpose, normal (MC3T3-E1) and tumor (UMR-106) bone cell lines were cultivated and maintained under appropriate conditions for in vitro study. The effect of vanillin and divanillin compounds on cell viability of normal and tumor cell lines and colony formation, migration, production of reactive oxygen species (ROS) in tumor cells, in addition to proteomic analysis were evaluated. Both compounds have been shown to exert effects on cell viability of normal and tumor cell lines and were reduce colony formation. The compound vanillin was able to inhibit the migration process and divanillin decreased the production of ROS. As for proteomic analysis, both compounds were shown to act on the expression of important proteins involved in tumor progression. Our results suggest that vanillin and divanillin compounds have properties against murine bone tumor cells. The use of these could be a promising alternative for the adjuvant treatment of bone cancer, however, needing further studies

Avaliação do efeito da Qualea grandiflora Mart na modulação de HIF-1alpha e MMP-14 em linhagens celulares de fibroblastos e préosteoblastos

The vegetable specie Qualea grandiflora (QG), popularly known as pau-ferro, pauterra- da-folha-grande, pau-terra or pau-de-tucano, very common in the Brazilian Cerrado, is well known due to its varied therapeutic properties. Its indications include preventive actions in the appearance of lesions of gastric mucosa, analgesic, antibacterial, anti-inflammatory and antifungal effects. Thus, QG components could have some action on molecules widely involved in angiogenic and developmental / repair processes, such as Matrix metalloproteinase 14 (MMP-14) and Hypoxia- Inducible Factor-1 (HIF-1alpha). Thus, the objective of our study was to investigate the effects of QG hydroalcoholic extract on cell viability and expression of MMP-14 and HIF-1alpha in NIH/3T3 fibroblasts and MC3T3-E1 pre-osteoblasts cell lines. For the cell viability assay and expression of the molecules, concentrations of 0.1; 1.0 and 10 g / mL of the hydroalcoholic extract of leaves of QG, were administered for periods of 24, 48, 72 and 96h. After each period, the cell viability was evaluated by MTT assay and the expression of the molecules was analyzed using the immunofluorescence technique. The results show that the QG extract does not promote reduction of the cellular viability of fibroblasts and pre-osteoblasts in concentrations up to 10 g/mL in the initial periods (24 and 48h). However, a significant reduction in viability can be observed in 72h and 96h for fibroblasts and 96h for pre-osteoblasts exposed to the highest extract concentration (10 g/mL). The immunofluorescence assay indicates that the extract, at concentrations of 0.1; 1.0 and 10 g/mL was able to increase the expression of MMP-14 and HIF-1alpha in both cell types. In conclusion, our results indicate that the QG extract exerts an effect capable of increasing the expression of the two molecules under study (MMP-14 and HIF-1alpha) both for the NIH/3T3 fibroblasts as well as for the MC3T3-E1 pre-osteoblasts cells. Thus, the QG compounds could have potential to be used as angiogenesis modulating therapeutic agents, by increasing the expression of MMP-14 and HIF-1alpha.A espécie vegetal Qualea grandiflora (QG), popularmente conhecida como \"pauferro\", \"pau-terra-da-folha-grande\", \"pau-terra\" ou \"pau-de-tucano\", muito comum no Cerrado brasileiro, é bem conhecida devido às suas variadas propriedades terapêuticas. Suas indicações incluem ações preventivas no aparecimento de lesões de mucosa gástrica, efeitos analgésicos, antibacterianos, anti-inflamatórios e antifúngicos. Assim, os componentes da QG poderiam ter alguma ação sobre moléculas amplamente envolvidas em processos angiogênicos e de desenvolvimento/reparo, como a Metaloproteinase de matriz 14 (MMP-14) e o Fator Induzido por hipóxia 1 (HIF-1alfa). Dessa maneira, o objetivo deste estudo foi investigar os efeitos do extrato hidroalcoólico das folhas de QG na viabilidade celular e expressão de MMP-14 e HIF-1alpha em culturas de fibroblastos da linhagem NIH3T3 e pré-osteoblastos da linhagem MC3T3-E1. Para o teste de viabilidade celular e expressão das moléculas, concentrações de 0.1; 1.0 e 10 gmL do extrato hidroalcoólico das folhas de QG foram administrados por períodos de 24, 48, 72 e 96h. Após cada período, a viabilidade celular foi avaliada pelo método de redução de MTT e a análise da expressão das moléculas foi feita por meio da técnica de imunofluorescência. Os resultados mostram que o extrato de QG não promove redução da viabilidade celular de fibroblastos e pré-osteoblastos em concentrações até 10 gmL, nos períodos iniciais (24 e 48h). Porém, uma redução significativa da viabilidade pode ser verificada nos períodos de 72h e 96h para os fibroblastos e 96h para os pré-osteoblastos, expostos a mais alta concentração do extrato (10 gmL). O ensaio de imunofluorescência indica que o extrato, nas concentrações de 0.1; 1.0 e 10 g/mL foi capaz de aumentar a expressão de MMP-14 e HIF-1alpha, em ambos os tipos celulares. Em conclusão, nossos resultados indicam que o extrato de QG exerce um efeito capaz de aumentar a expressão das duas moléculas em estudo (MMP-14 e HIF-1alpha), tanto para os fibroblastos da linhagem NIH3T3 como para os préosteoblastos da linhagem MC3T3-E1. Assim, os compostos de QG podem apresentar potencial para serem utilizados como agentes terapêuticos moduladores da angiogênese, por meio do aumento da expressão de MMP-14 e HIF-1alpha