Cytotoxicity and cytokine production by calcium silicate-based materials on periodontal ligament stem cells

ABSTRACT

Abstract This study investigated the effect of three commercial calcium silicate-based materials (CSBM) on cytotoxicity and pro-and anti-inflammatory cytokines production in cultured human periodontal ligament stem cells (hPDLSCs). Culture of hPDLSCs was established and characterized. Extracts of Bio-C Sealer (Angelus, Londrina, PR, Brazil), MTA Fillapex (Angelus, Londrina, PR, Brazil) and PBS Cimmo HP (Cimmo Soluções em Saúde, Pouso Alegre, MG, Brazil) were prepared by placing cement specimens (5 x 3 mm) in culture medium. Then, the extracts were serially two-fold diluted (1, 12, 14, 18, 116) and inserted into the cell-seeded wells for 24, 48 and 72 h for MTT assays. TNF-α and IL-10 cytokines were quantified by ELISA at 24h-cell supernatants. Data were analyzed by ANOVA and Tukey's test (α = 0.05). All CSBM exhibited some cytotoxicity that varied according to extract concentration and time of evaluation. MTA Fillapex presented the highest cytotoxic effects with significant reduction of metabolic activity/cell viability when compared to Bio-C Sealer and Cimmo HP®. TNF-α was significantly upregulated by the three tested cements (p < 0.05) while only MTA Fillapex significantly upregulated IL-10 in comparison to control. Taken collectively, the results showed that PBS Cimmo HP®, Bio-C Sealer and MTA Fillapex present mild and transient cytotoxicity and slightly induced TNF-α production. MTA Fillapex upregulated IL-10 release by hPDLSCs.

RESUMO

Resumo Este estudo investigou o efeito de três materiais comerciais à base de silicato de cálcio (CSBM) na citotoxicidade e na produção de citocinas pró e antiinflamatórias em células-tronco do ligamento periodontal humano (hPDLSCs). Cultura de hPDLSCs foi estabelecida e caracterizada. Extratos de Bio-C Sealer (Angelus, Londrina, PR, Brasil), MTA Fillapex (Angelus, Londrina, PR, Brasil) e PBS Cimmo HP® (Cimmo Soluções em Saúde, Pouso Alegre, MG, Brasil) foram preparados com a colocação de espécimes dos cimentos (5 x 3 mm) em meio de cultura. Em seguida, os extratos foram diluídos (1, 1 2, 1 4, 1 8, 116) e inseridos nos poços semeados de células para ensaio de citotoxicidade por meio de MTT por 24, 48 e 72 h. As citocinas TNF-α e IL-10 foram quantificadas por ELISA em sobrenadantes de células de 24 h. Os dados foram analisados por ANOVA e teste de Tukey (α = 0,05). Todos os CSBM exibiram alguma citotoxicidade que variou de acordo com a concentração do extrato e o tempo de avaliação. O MTA Fillapex apresentou os maiores efeitos citotóxicos com redução significativa da atividade metabólica / viabilidade celular quando comparado ao Bio-C Sealer e Cimmo HP®. O TNF-α foi regulado positivamente pelos três cimentos testados (p <0,05), enquanto apenas o MTA Fillapex regulou positivamente a liberação de IL-10 em comparação com o controle. Tomados em conjunto, os resultados mostraram que PBS Cimmo HP®, Bio-C Sealer e MTA Fillapex apresentam citotoxicidade leve e transitória e induziram a produção de TNF-α. O MTA Fillapex regulou positivamente a liberação de IL-10 por hPDLSCs.