Osteogenic differentiation driven by osteoclasts and macrophages

Introduction Osteoclasts are bone-resorbing cells closely related to bone turnover, whereas different macrophage subtypes contribute to bone fracture healing. As osteoclasts and macrophages share the same hematopoietic origin, the difference between both cell types on osteoblast coupling, crosstalk extent and consequent bone formation remains poorly understood. This study compares the potential of primary cells that are routinely considered as osteoclast and macrophage cultures on their ability to support osteogenic differentiation of human mesenchymal stromal cells (hMSCs). Methods Human Peripheral Blood Mononuclear Cells (hPBMCs) were used to obtain macrophage or osteoclast cultures using appropriate stimulatory factors. With different seeding densities of hPBMCs, conditioned media from macrophage or osteoclast cultures were harvested for comparative evaluation of effects thereof on the osteogenic differentiation of hMSCs. Specific cytological staining was used to qualitatively evaluate macrophage and osteoclast cultures. Additionally, quantitative data on hMSC proliferation, osteogenic differentiation and mineralization were obtained via biochemical assays. Results Conditioned medium from osteoclast cultures obtained via low hPBMCs seeding densities, but not from high hPBMCs seeding densities or macrophages, stimulated hMSC osteogenic differentiation and mineralization. Upon cellular crosstalk, both pre-differentiated osteoclasts and non-polarized macrophages equally supported early hMSC osteogenic differentiation and mineralization, as confirmed by increased alkaline phosphatase levels within 7 days and increased calcium content within 14 days in comparison with undifferentiated controls. Initial hPBMCs seeding density strongly influences osteoclastogenesis and the paracrine effect of the resultant osteoclast population on the osteogenic differentiation of hMSCs. In addition, only in indirect coculture, macrophages provide similar stimulatory effects as pre-differentiated osteoclasts on the osteogenic differentiation of MSCs and mineralization. Conclusion Our results demonstrate stimulatory effects of osteoclast conditioned medium on hMSC osteogenic differentiation, depending on initial hPBMC seeding density. In addition, we show that osteoclast and macrophage cultures contain pools of polarized macrophages, which may be involved in the osteogenic effects. Our data provide insight into bone tissue engineering approaches by using multicellular interactions related to bone remodeling and healing for the in vitro modulation of osteogenic differentiation

Cell therapy in pulmonary diseases: are there perspectives?

A terapia celular poderia ser conceituada de forma ampla e genérica como o emprego de células para tratamento de doenças. Apesar de um número não tão expressivo de relatos tendo o pulmão como objeto de estudo na terapia celular em pacientes humanos, há dados consistentes da literatura, tanto em humanos, quanto em modelos animais,que evidenciam a migração de células-tronco da medula óssea para o pulmão,em diferentes situações experimentais. Esses resultados forneceram o embasamento experimental para o emprego de células-tronco na regeneração do tecido pulmonar em modelos animais. Em nosso laboratório, vários projetos de pesquisa têm sido conduzidos com a finalidade de avaliar a resposta pulmonar (morfológica e funcional) ao tratamento com células-tronco adultas em camundongos com doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) induzida experimentalmente. Os resultados obtidos, aliados àqueles de outros grupos de pesquisa, permitem aventar a possibilidade de aplicação, a curto prazo, da terapia celular em pacientes com DPOC. Em outra patologia pulmonar, fibrose cística (FC), cuja abordagem terapêutica com células-tronco apresenta aspectos particulares em relação às patologias pulmonares crônico-degenerativas, há avanços promissores e potencialmente interessantes; no entanto, os resultados podem ser considerados incipientes e deve-se assinalar, portanto, que a associação da terapia gênica e celular apresenta-se como uma alternativa possível, mas ainda muito distante quanto à sua consolidação e incorporação como opção terapêutica segura e eficaz em FC. Por outro lado, tendo por embasamento os resultados obtidos em modelos experimentais, é possível postular que a terapia celular com células-tronco hematopoéticas (ou de outras fontes) encerra perspectivas consistentes de aplicação em diversas outras patologias pulmonares humanas, especialmente em DPOC.Cell therapy can be briefly described as the use of cells in the treatment of diseases. Although the number of scientific reports involving lung and cell therapy in humans is not expressive, there are consistent data, both in humans and animal models. Experiments show the migration of bone marrow stem cells to the lung, in different situations. These results provide the experimental basis for the use of stem cells in the regeneration of the lung tissue in animal models. In our laboratory, several projects have been conducted aiming to evaluate the pulmonary response (morphological and functional) to treatment with adult stem cells in mice with experimentally induced chronic obstructive pulmonary disease. The results obtained, together with those from other research groups, allow us to consider the possibility of application, in the near future, of cell therapy in chronic obstructive pulmonary disease patients. For another disease, cystic fibrosis, cell therapy shows particular aspects in relation to other chronic degenerative pulmonary diseases. In this pathology, there are interesting and promising advances, however, the results are incipient and, thus, it must be said that the association between genetic and cell therapy appears to be a possibility, but still far from being consolidated and incorporated as a safe and effective therapeutic alternative in cystic fibrosis. On the other hand, based on the results obtained in experimental models, it is possible to postulate that cell therapy with hematopoietic stem cells (or from other sources) brings consistent application perspectives in several other human pulmonary diseases, especially in chronic obstructive pulmonary disease.CNPqFundunesp Fundação BiomaVal

Unicentric study of cell therapy in chronic obstructive pulmonary disease/pulmonary emphysema

Within the chronic obstructive pulmonary disease (COPD) spectrum, lung emphysema presents, as a primarily histopathologic feature, the destruction of pulmonary parenchyma and, accordingly, an increase in the airflow obstruction distal to the terminal bronchiole. Notwithstanding the significant advances in prevention and treatment of symptoms, no effective or curative therapy has been accomplished. In this context, cellular therapy with stem cells (SCs) arises as a new therapeutic approach, with a wide application potential. The purpose of this study is to evaluate the safety of SCs infusion procedure in patients with advanced COPD (stage IV dyspnea). After selection, patients underwent clinical examination and received granulocyte colony-stimulating factor, immediately prior to the bone marrow harvest. The bone marrow mononuclear cells (BMMC) were isolated and infused into a peripheral vein. The 12-month follow-up showed a significant improvement in the quality of life, as well as a clinical stable condition, which suggest a change in the natural process of the disease. Therefore, the proposed methodology in this study for BMMC cell therapy in sufferers of advanced COPD was demonstrated to be free of significant adverse effects. Although a larger sample and a greater follow-up period are needed, it is possible to infer that BMMC cell therapy introduces an unprecedented change in the course or in the natural history of emphysema, inhibiting or slowing the progression of disease. This clinical trial was registered with ClinicalTrials.gov (NCT01110252) and was approved by the Brazilian National Committee of Ethics in Research (registration no. 14764, CONEP report 233/2009)

Cell therapy in chronic ulcers with implant of mesenchymal stem cells associated with platelet-rich plasma.

Doenças crônicas sistêmicas, em especial o diabetes mellitus, favorecem o aparecimento e a continuidade de lesões dermo-epidérmicas, sendo o impacto econômico e social significativo. No âmbito da medicina regenerativa para o tratamento de lesões cutâneas crônicas, o emprego clínico da bioengenharia de tecidos associada à terapia celular tem sido considerado uma promissora alternativa terapêutica. Neste contexto, o estudo tem como objetivo avaliar a eficácia terapêutica no tratamento de úlceras cutâneas de pacientes diabéticos, empregando células-tronco mesenquimais do tecido adiposo (CT-TA) associadas a plasma rico em plaquetas (PRP) obtido de sangue autólogo. A pesquisa aplicada foi composta por seis pacientes diabéticos e portadores de úlceras cutâneas crônicas. A reepitelização total ocorreu em 5 das 9 lesões tratadas, sendo o índice de cicatrização médio superior a 70% após 3 meses da aplicação. Desta forma, é possível concluir que a terapia com CT-TA associadas a PRP proporciona uma redução na área ulcerosa de lesões cutâneas crônicas em pacientes diabéticos.Systemic chronic diseases, especially diabetes mellitus, favor the emergency and continuity of dermal-epidermal lesions, being significant the economic and social impact. Within the regenerative medicine field for treatment of cutaneous chronic wounds, the clinical use of tissue bioengineering and cell therapy has been considered as a promising therapeutic alternative. In this context, the present study aims to evaluate the therapeutic efficiency, using adipose-derived mesenchymal stem cells (ADSC) associated with platelet-rich plasma (PRP) obtained from autologous blood, for the treatment of cutaneous ulcers from diabetic patients. The applied research was composed of six diabetic patients with chronic skin ulcers. The total re-epithelialization occurred in 5 of the 9 lesions treated, and the average wound healing index greater than 70% after 3 months of application. In this way, it can be concluded that ADSC therapy associated with PRP provides a reduction in ulcer area of chronic skin lesions in diabetic patients

Interações medicamentosas potenciais com benzodiazepínicos em prescrições médicas de pacientes hospitalizados

A prática de associações medicamentosas é comum em pacientes hospitalizados, Esta prática é muitas vezes necessária, principalmente em pacientes psiquiátricos, uma vez que, juntamente com as doenças neuropsiquiátricas, podem ocorrer outras comorbidades, Entretanto, esta prática pode favorecer a ocorrência de interações medicamentosas com consequente potencialização de diferentes efeitos adversos, Diante deste quadro, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a ocorrência de potenciais interações medicamentosas com os benzodiazepínicos, prescritos aos pacientes internados na Clínica Psiquiátrica do Hospital Regional de Assis – SP, a fim de gerar informações que contribuam para a eficácia do tratamento estabelecido ao paciente, Para isso, foi realizada uma análise de 100 prescrições médicas, nas quais foram avaliadas as possibilidades de ocorrência de interações medicamentosas entre os diferentes fármacos da classe dos benzodiazepínicos administrados concomitantemente, bem como com outras classes de fármacos, Por meio deste estudo, verificou-se que das 100 prescrições médicas analisadas 93 apresentaram a possibilidade de ocorrência de interações farmacológicas entre benzodiazepínicos e com outras classes de fármacos, totalizando 356 possíveis interações, Desse total, destacam-se as associações dos benzodiazepínicos com os antipsicóticos, anti-histamínicos, antiepilépticos e antidepressivos, as quais podem potencializar a manifestação de inúmeros efeitos adversos, em destaque, a exacerbação do efeito depressor do sistema nervoso central, com repercussões que podem variar desde a manifestação clínica leve até risco de êxito letal, Neste contexto, busca-se com este trabalho contribuir para uma melhor compreensão, reconhecimento e intervenção precoce ou profilática em situações clínicas decorrentes de interações farmacológicas entre diferentes classes de fármacos com os benzodiazepínicos

PROPOSIÇÃO DE UMA NOVA METODOLOGIA PARA ISOLAMENTO E CULTIVO DE CÉLULAS-TRONCO MESENQUIMAIS DERIVADAS DO TECIDO ADIPOSO

Introdução: As células-tronco mesenquimais (CTM) têm despertado interesse de vários grupos de pesquisa em função do grande potencial de aplicabilidade em terapia celular e medicina regenerativa. Nesse contexto, o tecido adiposo vemrecebendo grande destaque como importante fonte para obtenção de CTM. Os protocolos utilizados atualmente parao isolamento das células-tronco derivadas do tecido adiposo (ADSC) empregam, de forma geral, o método de digestãoenzimática com colagenase extraída de bactéria (Clostridium histolyticun), que pode conter contaminantes, como endotoxinase outros peptídeos que, eventualmente, poderão resultar em reações adversas nos procedimentos de terapia celularem pacientes humanos. Objetivo: Pretendeu-se no presente estudo adequar e propor uma nova abordagem empregandoa metodologia de dissociação mecânica para isolamento de CTM derivadas de tecido adiposo de ratos. Métodos: Ascélulas cultivadas foram analisadas quanto ao potencial de adesão, proliferação e tempo de duplicação celular, por meiode uma curva de crescimento. As células isoladas e cultivadas a partir do tecido adiposo foram também analisadas quantoao potencial de diferenciação in vitro nas linhagens adipogênica, condrogênica e osteogênica. Resultados: Os resultadosmostraram que o tempo de duplicação (velocidade de crescimento) da população celular isolada por dissociação mecânica é mais expressivo quando comparado com a técnica de digestão enzimática. As células isoladas do tecido adiposo apresentaram potencial de diferenciação nas linhagens osteogênica, condrogênica e adipogênica. Conclusão: Os resultados obtidos permitem concluir que a metodologia de dissociação mecânica apresenta-se como uma alternativa viável, de baixo custo e, como tal, extremamente promissora no sentido de permitir que a colagenase de origem bacteriana (Clostridium histolyticun) torne-se um componente prescindível para isolamento e cultivo de células provenientes do tecido adiposo

Phase I clinical trial of cell therapy in patients with advanced chronic obstructive pulmonary disease: follow-up of up to 3 years

BACKGROUND Chronic obstructive pulmonary disease is a major inflammatory disease of the airways and an enormous therapeutic challenge. Within the spectrum of chronic obstructive pulmonary disease, pulmonary emphysema is characterized by the destruction of the alveolar walls with an increase in the air spaces distal to the terminal bronchioles but without significant pulmonary fibrosis. Therapeutic options are limited and palliative since they are unable to promote morphological and functional regeneration of the alveolar tissue. In this context, new therapeutic approaches, such as cell therapy with adult stem cells, are being evaluated. OBJECTIVE This article aims to describe the follow-up of up to 3 years after the beginning of a phase I clinical trial and discuss the spirometry parameters achieved by patients with advanced pulmonary emphysema treated with bone marrow mononuclear cells. METHODS Four patients with advanced pulmonary emphysema were submitted to autologous infusion of bone marrow mononuclear cells. Follow-ups were performed by spirometry up to 3 years after the procedure. RESULTS The results showed that autologous cell therapy in patients having chronic obstructive pulmonary disease is a safe procedure and free of adverse effects. There was an improvement in laboratory parameters (spirometry) and a slowing down in the process of pathological degeneration. Also, patients reported improvements in the clinical condition and quality of life. CONCLUSIONS Despite being in the initial stage and in spite of the small sample, the results of the clinical protocol of cell therapy in advanced pulmonary emphysema as proposed in this study, open new therapeutic perspectives in chronic obstructive pulmonary disease. It is worth emphasizing that this study corresponds to the first study in the literature that reports a change in the natural history of pulmonary emphysema after the use of cell therapy with a pool of bone marrow mononuclear cells

Terapia celular em doenças pulmonares: existem perspectivas? Cell therapy in pulmonary diseases: are there perspectives?

A terapia celular poderia ser conceituada de forma ampla e genérica como o emprego de células para tratamento de doenças. Apesar de um número não tão expressivo de relatos tendo o pulmão como objeto de estudo na terapia celular em pacientes humanos, há dados consistentes da literatura, tanto em humanos, quanto em modelos animais,que evidenciam a migração de células-tronco da medula óssea para o pulmão,em diferentes situações experimentais. Esses resultados forneceram o embasamento experimental para o emprego de células-tronco na regeneração do tecido pulmonar em modelos animais. Em nosso laboratório, vários projetos de pesquisa têm sido conduzidos com a finalidade de avaliar a resposta pulmonar (morfológica e funcional) ao tratamento com células-tronco adultas em camundongos com doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) induzida experimentalmente. Os resultados obtidos, aliados àqueles de outros grupos de pesquisa, permitem aventar a possibilidade de aplicação, a curto prazo, da terapia celular em pacientes com DPOC. Em outra patologia pulmonar, fibrose cística (FC), cuja abordagem terapêutica com células-tronco apresenta aspectos particulares em relação às patologias pulmonares crônico-degenerativas, há avanços promissores e potencialmente interessantes; no entanto, os resultados podem ser considerados incipientes e deve-se assinalar, portanto, que a associação da terapia gênica e celular apresenta-se como uma alternativa possível, mas ainda muito distante quanto à sua consolidação e incorporação como opção terapêutica segura e eficaz em FC. Por outro lado, tendo por embasamento os resultados obtidos em modelos experimentais, é possível postular que a terapia celular com células-tronco hematopoéticas (ou de outras fontes) encerra perspectivas consistentes de aplicação em diversas outras patologias pulmonares humanas, especialmente em DPOC.<br>Cell therapy can be briefly described as the use of cells in the treatment of diseases. Although the number of scientific reports involving lung and cell therapy in humans is not expressive, there are consistent data, both in humans and animal models. Experiments show the migration of bone marrow stem cells to the lung, in different situations. These results provide the experimental basis for the use of stem cells in the regeneration of the lung tissue in animal models. In our laboratory, several projects have been conducted aiming to evaluate the pulmonary response (morphological and functional) to treatment with adult stem cells in mice with experimentally induced chronic obstructive pulmonary disease. The results obtained, together with those from other research groups, allow us to consider the possibility of application, in the near future, of cell therapy in chronic obstructive pulmonary disease patients. For another disease, cystic fibrosis, cell therapy shows particular aspects in relation to other chronic degenerative pulmonary diseases. In this pathology, there are interesting and promising advances, however, the results are incipient and, thus, it must be said that the association between genetic and cell therapy appears to be a possibility, but still far from being consolidated and incorporated as a safe and effective therapeutic alternative in cystic fibrosis. On the other hand, based on the results obtained in experimental models, it is possible to postulate that cell therapy with hematopoietic stem cells (or from other sources) brings consistent application perspectives in several other human pulmonary diseases, especially in chronic obstructive pulmonary disease