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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Pablo Ruben Garrido Villavicencio
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2018
Supervisor
Committee
Marques, Marcia Martins (President)
Deboni, Maria Cristina Zindel
Eduardo, Fernanda de Paula
Lima, Luiz Antonio Pugliesi Alves de
Title in Portuguese
Efeitos da terapia de fotobiomodulação sobre a matriz extracelular de membrana celular (cell sheet) de células-tronco da polpa dentária humana
Keywords in Portuguese
Células-tronco da polpa dentária
Imunoistoquímica
Matriz extracelular
Membrana celular
Microscopia eletrônica de transmissão
Microscopia eletrônica de varredura
Terapia de fotobiomodulação
Western blotting
Abstract in Portuguese
A terapia de fotobiomodulação (PBMT do inglês photobiomodulation therapy) exerce efeitos benéficos em processos relevantes para a regeneração tecidual. A técnica de membranas celulares (CSs; cell sheets) pode gerar grande quantidade de células organizadas em uma matriz extracelular (MEC) produzida por essas células. A constituição de MEC das CSs pode ser de importância para a regeneração de tecidos. O colágeno tipo I, a fibronectina e a tenascina são proteínas da MEC já detectadas em CSs de células-tronco da polpa dentária humana. O objetivo deste estudo foi investigar os efeitos de diferentes parâmetros de PBMT sobre a arquitetura (histologia), composição proteica (Western blotting e imunoistoquímica) e ultraestrutura (MEV e MET) da MEC de CSs de células-tronco da polpa dental humana. As células-tronco foram descongeladas e recaracterizadas através da análise de seu perfil imunofenotípico avaliado pela expressão de moléculas de superfície utilizando citometria de fluxo para marcadores associados a células-tronco mesenquimais (MSC do inglês mesenchymal stem cells; CD105, CD146 e CD44) e não associados (CD45, CD34 e CD14). As CSs foram formadas em placas de cultivo celular após 15 dias em cultura em meio clonogênico suplementado com vitamina C (20 ?g/ml). As culturas celulares foram alocadas em 3 grupos experimentais diferentes, como segue: Controle: nenhum tratamento adicional; PBMT1 e PBMT2. A PBMT foi realizada com um laser diodo vermelho contínuo, aplicando-se os seguintes parâmetros gerais: 660nm, 20mW, 0,028cm2 e 0,71W/cm2. Os parâmetros do PBMT1 foram: 4s, 3J/cm2 e 0,08J por ponto, e o PBMT2: 7s, 5J/cm2 e 0,14J por ponto. As irradiações foram realizadas em dias alternados durante todo o período do experimento, em modo pontual (5 pontos / poço ou 13 por placas de 100 mm de diâmetro) em contato com a base da placa. Após a formação das CSs, 15 dias após o plaqueamento, estas foram submetidas a análises histológica, imunoistoquímica, Western blotting, microscopia eletrônica de transmissão e de varredura. Comparações estatísticas foram realizadas (p <0,05). As células apresentaram perfil imunofenotípico clássico de MSCs, mostrando a expressão de marcadores associados a MSCs, enquanto a expressão dos marcadores não associados a MSCs estavam ausentes. O colágeno tipo I, colágeno tipo III e fibronectina estavam presentes no MEC das CSs. Western blotting revelou maior síntese de fibronectina nas CSs submetidas ao PBMT1. A ultraestrutura geral dos CSs foi diversa nos 3 grupos experimentais. As CSs do grupo PBMT1 apresentaram aspecto epitelióide, enquanto no grupo PBMT2 as CSs apresentaram células isoladas e fusiformes dispostas em feixes unidirecionais. MET identificou uma MEC mais madura e sinais de apoptose nos grupos submetidos à PBMT. A PBMT influenciou a composição e ultraestrutura da MEC de CSs de células-tronco da polpa dentária. Assim, a PBMT pode ser importante na determinação da qualidade mecânica das CSs, o que pode favorecer a terapia celular, facilitando o transplante das células-tronco.
Title in English
Effects of photobiomodulation therapy on the extracellular matrix of human dental pulp cell sheets
Keywords in English
Cell sheet
Dental pulp stem cells
Extracellular matrix
Immunohystochemistry
Photobiomodulation therapy
Scanning electron microscopy
Transmission electron microscopy
Western blotting
Abstract in English
Photobiomodulation therapy (PBMT) improves processes relevant to tissue regeneration. The technique of cell sheets (CSs) can generate large amount of cells organized in an extracellular matrix (ECM) produced by these cells. The constitution of the ECM of CSs could be of importance for tissue regeneration. Type I collagen, fibronectin and tenascin are ECM proteins already detected in CSs of human dental pulp stem cells. The aim of this study was to investigate the effects of different PBMT parameters on the architecture (histology), protein composition (Western blotting and immunohistochemistry) and ultrastructure (SEM and MET) of the MEC of CSs of human dental pulp stem cells. Dental pulp stem cells were thawed and recharacterized by the expression profile of the surface molecules using flow cytometry for mesenchymal stem cells (MSC) -associated (CD105, CD146 and CD44,) and non associated (CD45, CD34 and CD14) markers. The CSs were formed in cell culture plates after 15 days in culture in clonogenic medium supplemented with vitamin C (20 ?g/ml). The cell cultures were allocated in 3 different experimental groups, as follows: Control: no further treatment; PBMT1 and PBMT2. PBMT was performed with CW red diode laser applying the following general parameters: 660nm, 20mW, 0.028cm2 spot size and 0.71W/cm2. The PBMT1 parameters were: 4s, 3J/cm2 and 0.08J per point, and the PBMT2: 7s, 5J/cm2, and 0.14J per point. The irradiations were done on alternate days throughout the experimental time, in a punctual mode (5 points/well or 13 points/100mm-diameter dishes) in contact at the base of the plate. After the CSs formation, 15 days after plating, they were submitted to histology, immunohistochemistry, Western blotting, transmission electron microscopy and scanning electron microscopy analyses. Statistical comparisons were performed (p<0.05). The cells presented the classical immunoprofile of MSCs showing the expression of MSCs-associated markers, whereas the expression of the MSCs non-associated markers were absent. The type I collagen, type III collagen and fibronectin were present in the MEC of the CSs. Western blotting revealed a higher amount of fibronectin in the CSs submitted to PBMT1. The overall ultrastructure of the CSs was diverse in the 3 experimental groups. PBMT1 leads to epithelial-like CS, whereas the PBMT2 leads to a CSs with isolated fusiform cells arranged in unidirectional bundles. MET identified a more mature ECM and signs of apoptosis in the PBMT groups. PBMT may influence the composition and ultrastructure of the ECM of CSs of dental pulp stem cells. Thus, PBMT could be of importance in the determination of the mechanical quality of CSs, which may favor cell therapy by improving the CS transplantation approach.
 
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Publishing Date
2019-05-24
 
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