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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.58.2014.tde-03022015-114733
Document
Author
Full name
Fernanda Grilo de Azevedo
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2014
Supervisor
Committee
Prado, Karina Fittipaldi Bombonato (President)
Okamoto, Roberta
Siessere, Selma
Title in Portuguese
Análise comparativa in vitro do efeito da osteoporose no comportamento de células osteoblásticas da medula óssea e da calvária de ratas ovariectomizadas
Keywords in Portuguese
cultura de células
osteoblasto
osteoporose
ovariectomia
rato
Abstract in Portuguese
A osteoporose, uma doença óssea progressiva, é considerada um grave problema de saúde pública, sendo uma das condições mais importantes associadas ao envelhecimento e que afeta milhões de pessoas no mundo. Esta doença multifatorial é caracterizada pela densidade óssea reduzida e deterioração da microarquitetura óssea. O objetivo deste trabalho foi investigar as mudanças comportamentais em células mesenquimais da medula óssea e células osteoblásticas da calvária de ratas induzidas à osteoporose. Após aprovação da Comissão de Ética no Uso de Animais, 18 ratas Wistar foram utilizadas e divididas em grupos controle e ovariectomizadas. Após 150 dias, as ratas de ambos os grupos foram sacrificadas para coleta dos fêmures e fragmentos da calvária. As células recolhidas a partir da medula óssea e calvária foram cultivadas em placas de 24 poços (n = 5) para avaliação da proliferação e viabilidade celular, atividade de fosfatase alcalina (ALP), detecção e quantificação de nódulos mineralizados e análise da expressão gênica por meio de PCR em tempo real. Os dados foram submetidos ao testes de Kruskal-Wallis e Mann-Whitney, com nível de significância de 5%. As células da medula óssea do grupo controle (MC) mostraram uma diminuição significativa na proliferação quando comparado com as células do grupo controle da calvária (CC) em todos os períodos (p < 0,05). Por outro lado, as células da medula óssea de ratas com osteoporose (MO) revelaram um aumento significativo na taxa de proliferação após 7 e 10 dias (p < 0,01) em comparação às células da calvária de ratas ovariectomizadas (CO). A viabilidade celular foi maior em todos os períodos estudados dos grupos CC e CO em relação aos grupos MC e MO (p < 0,05). A atividade de fosfatase alcalina não foi significativamente diferente após 7 dias de cultura entre os grupos estudados; por outro lado, após 10 e 14 dias, observou-se uma diminuição da sua atividade no grupo MC quando comparado ao grupo CC (p < 0,01). Nas ratas com osteoporose, as células da medula óssea mostraram um aumento desta atividade quando comparada às células de calvária (p < 0,01). A análise dos nódulos mineralizados após 14 e 21 dias revelou que os grupos controle CC e MC não apresentaram diferenças significativas, ao passo que no grupo MO observou-se um aumento da mineralização quando comparado ao grupo CO nos mesmos períodos experimentais. Os resultados obtidos na análise de expressão gênica mostraram que para os genes Runx2, Oc, Alpl, Rank-l e Erα a expressão no grupo MO foi maior que no grupo MC (p < 0,05), enquanto que para as células da calvária, CC teve maior expressão gênica que CO (p < 0,05). Os genes Opg e Erβ apresentaram variações de acordo com o grupo avaliado. Frente aos resultados obtidos, sugere-se que existam alterações no metabolismo das células progenitoras e células diferenciadas após a indução da osteoporose e que as células da medula óssea apresentam um aumento da sua função como uma resposta compensatória neste modelo animal ovariectomizado.
Title in English
Comparative analysis of the effect of osteoporosis on the in vitro behavior of bone marrow and calvaria osteoblastic cells from female ovariectomized rats
Keywords in English
cell culture
osteoblast
osteoporosis
ovariectomy
rat model
Abstract in English
Osteoporosis, a progressive bone disease, is considered a serious public health problem, being one of the most important conditions associated with aging, affecting millions of people worldwide. This multifactorial disease is characterized by reduced bone density and deterioration of bone microarchitecture. The objective of this work was to investigate the behavioral changes in mesenchymal cells from bone marrow and osteoblastic cells from calvaria bone of female rats induced to osteoporosis. After institutional review board approval, 18 Wistar female rats were used and divided into control and ovariectomized groups. After 150 days, the rats of both groups were sacrificed for collection of femurs and calvariae fragments. The cells collected from bone marrow and calvaria were cultured in 24-well plates (n=5) for the assessment of cell proliferation and viability, alkaline phosphatase (ALP) activity and detection and quantification of mineralized nodules. The data were submitted to Kruskal-Wallis and Mann-Whitney tests, with significance level set at 5%. The cells from bone marrow control group (MC) showed a significantly decrease in proliferation when compared to the cells from calvaria bone control group (CC) in all periods evaluated (p < 0,05). On the other hand, bone marrow cells from osteoporotic rats (MO) revealed a significant increase in their proliferation rate after 7 and 10 days (p < 0,01) compared to calvaria cells from ovariectomized rats (CO). Cell viability was higher in all investigated periods of CC and CO groups compared to MC and MO groups (p < 0,05). Alkaline phosphatase activity was not significantly different after 7 days of culture among the studied groups; in spite of that, after 10 and 14 days, there was a decrease in its activity in MC group when compared to CC (p < 0,01). In the osteoporotic rats, bone marrow cells showed an increase in this activity when compared to calvaria cells (p < 0,01). The analysis of mineralized nodules after 14 and 21 days revealed that control groups (CC and MC) did not have significant differences, whereas it was observed in MO group an increase in the mineralization when compared to CO in the same experimental periods. The data obtained in the analysis of gene expression showed that for Runx2, Oc, Alpl, Rank-l and Erα genes, the expression in MO group was higher than in MC (p < 0,05), whereas for the calvaria cells, CC group had higher gene expression than CO group (p < 0,05). The Opg and Erβ genes showed variations according to the evaluated group. Thus, it is suggested that there are changes in the metabolism of progenitor and differentiated cells after osteoporosis induction and that bone marrow cells present an enhancement of their function as a compensatory response in this ovariectomized rat model.
 
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Publishing Date
2015-11-13
 
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