Avaliação do potencial osteogênico de células estromais do foco de pseudoartrose

Abstract

Objetivo: Dentre os tecidos do sistema musculoesquelético, o osso possui a maior capacidade regenerativa, promovendo a restauração total da forma e função originais. Contudo, falhas no processo de consolidação de fraturas eventualmente ocorrem, resultando na não união ou pseudoartrose. Diante do grande número crescente de pacientes que sofrem traumas de diversas origens, os índices de pseudoartrose e incapacidade física aumentaram proporcionalmente. Sua etiopatogenia ainda não é de todo compreendida. Diversos estudos demonstraram que os tecidos dos focos de pseudoartrose hipertrófica e atrófica contém uma população celular com fenótipo similar ao de células mesenquimais do estroma da medula óssea, gerando a hipótese de que estes tecidos sejam reservatórios de células mesenquimais originadas do hematoma fraturário agudo, que interromperam sua diferenciação durante o processo de consolidação. Resta a esclarecer, contudo, se esta interrupção estaria relacionada a: (i) um defeito intrínseco nos osteoprogenitores, que os impediria de responder aos estímulos de diferenciação; ou (ii) de disfunções na sinalização no microambiente, que levariam às células a entrarem em um estado quiescente, interrompendo o processo de formação óssea. Neste contexto, o objetivo do presente estudo foi avaliar as características morfofuncionais e a capacidade de diferenciação osteogênica de células isoladas do foco fraturário de pacientes com pseudoartrose atrófica e hipertrófica. Observou-se que estas células possuem perfil imunofenotípico característico de células osteoprogenitoras, hierarquicamente mais diferenciadas do que as células mesenquimais da medula óssea. In vitro, sua taxa de proliferação é mais lenta do que a das células mesenquimais da medula óssea, porém esta característica não está associada a uma maior propensão à entrada em estado de senescência. Quanto ao potencial de diferenciação, tanto as células estromais das pseudoartroses hipertróficas como atróficas foram capazes de se diferenciar para as vias adipogênica e osteogênica in vitro. A capacidade de formação óssea de células estromais da pseudoartrose atrófica também foi observada in vivo. Em conjunto, os resultados deste estudo mostraram células osteoprogenitoras com capacidade de formação de osso comparável a células osteoprogenitoras isoladas de sítios não patológicos, presentes nos focos de pseudoartrose.

Objective: Among the tissues that compose the musculoskeletal system, bone has the major regenerative capacity, being able to restore full original form and function. However, fracture healing failures eventually occur, resulting in nonunion. Due to the increasing number of patients with fractures of different origins, nonunion and physical impairment have grown proportionally in urban trauma centers. Its pathogeny is still not fully understood. Several studies have shown that atrophic and hypertrophic nonunion foci tissues contain a stromal cell population with a phenotype similar to bone marrow mesenchymal stromal cells (BMSC). This raised the hypothesis that nonunion tissues are a reservoir of mesenchymal stromal cells originated from acute fracture hematoma, which interrupted their differentiation during the fracture healing process. However, it remains unclear whether the failures in consolidation are a consequence of either: (i) an intrinsic defect in osteoprogenitors, making them unable to respond to differentiation stimuli, or (ii) to dysfunctions in microenvironment signaling, which would stimulate a quiescent cell state and the interruption of the repair process. The present study aimed at evaluating the morphofunctional characteristics and the osteogenic potential of atrophic and hypertrophic nonunion tissue-derived stromal cells (NUSC). It was observed that NUSC have an immunophenotypic profile characteristic of more committed osteoprogenitors in comparison to BMSC. In vitro, it has lower proliferative rates than BMSC, which is not related to an increased tendency to enter a senescent state. In regard to differentiation potential, both atrophic and hypertrophic NUSC were able to differentiate along the adipogenic and osteogenic pathways in vitro. The bone-forming capacity of atrophic NUSC was also observed in vivo. Altogether, the results of this study show that the cells present in the nonunion tissue are osteoprogenitors, with bone-forming capacity comparable to osteoprogenitors derived from non-pathological environments.