ABSTRACT
Abstract Background: Osteoarthritis is a complex degenerative disease with several factors contributing to joint damage. Objective: To compare the potential effect of hyaluronic acid (HA) and triamcinolone acetonide (TA), alone or combined, on the in vitro chondrogenic differentiation process of mesenchymal stem cells (MSCs). Methods: MSCs were divided into four groups: Control, HA, TA, and HA/TA combined. Each treatment group was cultured for 14 days in chondrogenic differentiation medium. The chondrogenic differentiation potential was assessed by histology and immunohistochemistry. Results: The HA and HA/TA-treated MSCs presented histological characteristics similar to native chondrocytes. The extracellular matrix (ECM) of TA-treated MSCs was compact and organized. Glycosaminoglycan staining was intense in Control, moderate in TA, slight in HA/TA, and undetectable in HA. Type II collagen immunoreactivity was high in the TA-treated ECM and MSCs. Conclusions: Histological analysis shows that HA influences morphological development similar to chondrocytes of the MSCs, but with low expression of specific cartilage molecules. The TA promotes formation of a compact and organized ECM.
Resumen Antecedentes: La osteoartritis es una enfermedad degenerativa compleja en la cual varios factores contribuyen al daño articular. Objetivo: Comparar el efecto del ácido hialurónico (HA) y acetónido de triamcinolona (TA), solos o en combinación, en el proceso de diferenciación condrogénica in vitro de células madre mesenquimales (MSCs). Métodos: Las MSCs fueron divididas en cuatro grupos: Control, HA, TA y HA/TA, y cultivadas por 14 días en medio de diferenciación condrogénica para cada tratamiento. El potencial de diferenciación condrogénica fue analizado por medio de histología e inmunohistoquímica. Resultados: Las MSCs tratadas con HA y HA/TA, presentaron características histológicas similares a los condrocitos nativos, y la matriz extracelular (ECM) de MSCs tratadas con TA fue más compacta y organizada. La tinción de glicosaminoglicanos fue intensa en el Control, moderada en TA, ligera en HA/TA, y sin tinción en HA. La inmunoreactividad para colágeno tipo II fue más alta en las MSCs y ECM tratadas con TA. Conclusión: El análisis histológico muestra que el HA influencia un desarrollo morfológico similar a los condrocitos de las MSCs, pero con baja expresión de moléculas específicas de cartílago. La TA promueve la formación de una ECM compacta y organizada.
Resumo Antecedentes: A osteoartrite é uma doença degenerativa complexa, na qual vários fatores contribuem ao dano articular. Objetivo: Comparar o efeito do ácido hialurônico (HA) e Triancinolona acetonida (TA), só ou combinado no processo de diferenciação condrogênica in vitro de células tronco mesenquimais (MSCs). Métodos: MSCs foram divididas em 4 grupos: Controle, HA, TA y HA/TA e cultivadas por 14 dias com meio de diferenciação condrogênica e seus respectivos tratamentos. O potencial de diferenciação condrogênica foi acessado por meio de histologia e imunohistoquímica. Resultados: Histologicamente, MSCs tratadas com HA e HA/TA apresentaram características semelhantes de condrócitos nativos, e a matriz extracelular de MSCs tratadas com TA foi mais compacta e organizada. A coloração para glicosaminoglicanos foi intensa no Controle, moderada no TA, leve no HA/TA e sem coloração com HA. Para os grupos tratamento, a imunoreatividade para colágeno tipo II foi maior nas células e matriz extracelular tratadas com TA. Conclusão: Mediante análise histológica, o HA influenciou o desenvolvimento morfológico semelhante a condrócitos das MSCs, mas com baixa expressão de moléculas específicas de cartilagem. A TA promoveu a formação de uma matriz extracelular compacta e organizada.
ABSTRACT
Abstract Objective To evaluate clinically and radiologically the results of the treatment of chondral lesions using collagen membrane - autologous matrix-induced chondrogenesis (AMIC). Methods This is a series of observational cases, in which 15 patients undergoing AMIC were analyzed. The clinical evaluation was made by comparing the Lysholm and International Knee Document Commitee (IKDC) scores in the pre- and postoperative period of 12 months, and radiological evaluation using the Magnetic Resonance Observation of Cartilage Repair Tissue (MOCART) score in the same postoperative period. Results The mean age of the patients was 39.2 years old, and the mean size of the chondral lesions was 1.55cm2. There was a significant improvement in clinical scores, with a mean increase of 24.6 points on Lysholm and of 24.3 on IKDC after 12 months. In the radiological evaluation, MOCART had a mean of 65 points. It was observed that the larger the size of the lesion, the greater the improvement in scores. Conclusion Evaluating subjective clinical scores, the treatment of chondral lesions with the collagen membrane showed good results, as well as the evaluation of MOCART, with greater benefit in larger lesions.
Resumo Objetivo Avaliar clínica e radiologicamente os resultados do tratamento das lesões condrais com a membrana de colágeno - condrogênese autóloga induzida por matriz. Métodos Trata-se de uma série de casos observacional, na qual foram analisados 15 pacientes submetidos a condrogênese autóloga induzida por matriz. A avaliação clínica foi feita comparando os escores de Lysholm e International Knee Document Commitee (IKDC, na sigla em inglês) no pré- e pós-operatório de 12 meses, e avaliação radiológica através do escore de Magnetic Resonance Observation of Cartilage Repair Tissue (MOCART, na sigla em inglês) no mesmo período de pós-operatório. Resultados A média de idade dos pacientes foi 39,2 anos, e a média do tamanho das lesões condrais foi de 1,55cm2. Houve uma melhora significativa nos escores clínicos, com média de aumento de 24,6 pontos no Lysholm e de 24,3 no IKDC, após 12 meses. Na avaliação radiológica, o MOCART teve média de 65 pontos. Observou-se que quanto maior o tamanho da lesão, maior foi a melhora nos escores. Conclusão Avaliando escores clínicos subjetivos, o tratamento das lesões condrais com a membrana de colágeno mostrou bons resultados, assim como a avaliação de MOCART, com maior benefício em lesões maiores.
Subject(s)
Humans , Male , Female , Adolescent , Adult , Middle Aged , Postoperative Period , Magnetic Resonance Spectroscopy , Cartilage, Articular , Collagen , Chondrogenesis , Knee InjuriesABSTRACT
The aim of this study was to evaluate the effect of concentrations of caffeine on the viability, synthesis activity and gene expression in cultures of chondrocytes. Extracted articular cartilage from the femurs and tibias of 15 Wistar rats at three days old to isolate chondrocytes. Chondrocytes were cultured in chondrogenic medium (control) or supplemented with caffeine (0.5, 1.0, 2.0mM). Cell viability, alkaline phosphatase activity and collagen synthesis were assessed using colorimetric assays at 7, 14, 21 days. The chondrocyte cultures of all groups grown under coverslips were stained with hematoxylin-eosin to determine the percentage of cells/field and with PAS, safranin O, alcian blue to determine the percentage of matrix chondrogenic/field at 21 days. The expressions of gene transcripts for aggrecan, collagen-II, Sox-9, Runx-2 and alkaline phosphatase were also evaluated by RT-PCR at 21 days. The means were compared using Student-Newman-Keuls. Caffeine significantly reduced the conversion of MTT to formazan, percentage of cells/field, collagen synthesis, alkaline phosphatase activity, synthesis of PAS+, safranin O+ and alcian blue+ chondrogenic matrix, and the expression of aggrecan, Sox-9 and II collagen. It is concluded that caffeine at concentrations of 0.5, 1.0, 2.0mM has a direct inhibitory effect on chondrogenesis in cultures of chondrocytes from rats.(AU)
O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito direto de concentrações de cafeína sobre a viabilidade, atividade de síntese e expressão gênica em culturas de condrócitos de ratos. As cartilagens dos fêmures e tíbias de 15 ratos Wistar com três dias foram extraídas para isolamento de condrócitos. Os condrócitos foram cultivados em meio condrogênico (controle) ou em meio acrescido de diferentes concentrações de cafeína (0,5, 1,0, 2,0mM). Foram avaliadas a viabilidade celular, a atividade da fosfatase alcalina e a síntese de colágeno por ensaios colorimétricos aos sete, 14 e 21 dias. Condrócitos cultivados sob lamínulas foram corados pela hematoxilina e eosina, para se determinar a porcentagem de células/campo, e pelo PAS, safranina O, alcian Blue, para se determinar a porcentagem de matriz condrogênica/campo aos 21 dias. Foi avaliada a expressão de transcriptos gênicos para Sox-9, Runx-2, agrecano, colágeno-II e fosfatase alcalina por qRT-PCR, aos 21 dias. As médias foram comparadas pelo Student-Newman-Keuls. A cafeína reduziu significativamente o MTT em cristais de formazan, a porcentagem de células/campo, a síntese de colágeno, a atividade da fosfatase alcalina e a síntese de matriz condrogênica PAS+, safranina O+, alcian blue+ e expressão de Sox-9 e colágeno-II. Conclui-se que a cafeína, nas concentrações de 0,5, 1,0, 2,0mM, apresenta efeito inibidor direto sobre a condrogênese em culturas de condrócitos de ratos.(AU)
Subject(s)
Animals , Female , Rats , Caffeine , Cartilage, Articular/drug effects , Chondrocytes/drug effects , Chondrogenesis/drug effectsABSTRACT
ABSTRACT Objectives: To evaluate the clinical and functional results of patients diagnosed with full-thickness chondral defects on symptomatic knees who underwent a biological repair technique using autologous matrix-induced chondrogenesis. Methods: Seven patients who underwent surgical treatment due to chondral lesions in the knee by autologous matrix-induced chondrogenesis were evaluated. The Lysholm, Kujala and visual analog scale of pain questionnaires were applied before and 12 months after the surgery. Nuclear magnetic resonance images were evaluated 12 months after surgery according to MOCART (magnetic resonance observation of cartilage repair tissue) cartilage repair tissue score. Results: Of the seven patients evaluated, three presented defects classified as grade III and four as grade IV according to the International Cartilage Repair Society classification. Chondral defects were located in the medial femoral condyle (n = 2), patella (n = 2), and trochlea (n = 3). The mean age of the patients (six men and one woman) was 37.2 years (24-54 years). The mean chondral defect size was 2.11 cm2 (1.0-4.6 cm2). After 12 months, post-operative nuclear magnetic resonance showed resurfacing of the lesion site with scar tissue less thick than normal cartilage in all patients. The mean MOCART score was 66.42 points. A significant decrease in pain and an improvement in the Lysholm and Kujala scores were observed. Conclusion: The use of the collagen I/III porcine membrane was favorable for the treatment of chondral and osteochondral lesions of the knee when assessing the results using the VAS, Lysholm, and Kujala scores 1 year after surgery, as well as when assessing the magnetic resonance image of the lesion 6 months after surgery.
RESUMO Objetivos: Avaliar os resultados clínicos e funcionais dos pacientes com diagnóstico de lesões condrais de espessura total em joelhos sintomáticos submetidos a um método de reparação biológica por meio da técnica de condrogênese autóloga induzida por matriz. Métodos: Foram avaliados sete pacientes submetidos a tratamento cirúrgico devido a lesões condrais no joelho pela técnica de condrogênese autóloga induzida por matriz. Foram usados os questionários Lysholm e Kujala e a escala visual analógica da dor antes e após um ano de cirurgia. As imagens de ressonância nuclear magnética foram avaliadas após 12 meses de acordo com os critérios de reparo cartilaginoso de Mocart (magnetic resonance observation of cartilage repair tissue). Resultados: Dos sete pacientes avaliados, três apresentavam defeitos classificados como grau III e quatro como grau IV, de acordo com a classificação da International Cartilage Repair Society. Os defeitos condrais estavam no côndilo femoral medial (n = 2), na patela (n = 2) e na tróclea (n = 3). A média de idade dos sete pacientes (seis homens e uma mulher) foi de 37,2 anos (24 a 54). O tamanho médio dos defeitos condrais foi de 2,11 cm2 (1,0 a 4,6 cm2). Após 12 meses, a ressonância nuclear magnética pós-operatória mostrou preenchimento do local da lesão com tecido cicatricial menos espesso do que a cartilagem normal em todos os pacientes. O valor médio do questionário de Mocart após 12 meses foi de 66,42 pontos. Observou-se diminuição importante na dor e melhoria da avaliação dos questionários de Lysholm e Kujala. Conclusão: O uso da membrana de colágeno I/III de origem porcina se mostrou favorável no tratamento de lesões condrais e osteocondrais do joelho quando se avaliaram os resultados obtidos com a escala visual analógica da dor e o questionário de Lysholme Kujala um ano após a cirurgia, bem como quando se avaliou a imagem da lesão na ressonância magnética seis meses após a cirurgia.
Subject(s)
Humans , Male , Female , Adult , Middle Aged , Cartilage, Articular , Collagen , Chondrogenesis , Arthroplasty, Subchondral , Knee InjuriesABSTRACT
Durante el desarrollo embriológico las extremidades surgen de la condensaciónde células mesenquimales y su diferenciación a condrocitos en un proceso llamado condrogénesis. Estos condrocitos sintetizanglicosaminoglicanos, jugando un papel importante durante este proceso. Existe un sistema de condrogénesis in vitro utilizandocélulas mesenquimales generalmente evaluado mediante histoquímica. Objetivo. Establecer un sistema de puntaje semi-automáticopara ensayos histoquímicos e inmunohistoquímicos. Materiales y métodos. Para condrogénesis las células fueron cultivadas conmedio inductor en agregados por tres semanas. Los glicosaminoglicanos totales fueron determinados mediante azul de dimetileno.Para el análisis histológico los agregados fueron teñidos con azul de alcian e inmunohistoquímica para detección de agrecán. Lapuntuación semi-automática fue obtenida utilizando el programa ImageJ. Resultados. Las células mesenquimales cultivadas enmedio de diferenciación condrogénica tuvieron una concentración de proteína comparable durante las tres semanas de cultivo,sugiriendo una celularidad similar. La concentración de glicosaminoglicanos fue superior para los agregados cultivados en mediocondrogénico. La misma tendencia fue observada para la tinción de azul de alcian mediante puntajes del observador ciego y análisiscon ImageJ. Finalmente, los resultados de inmunohistoquímica de puntajes asignados por el observador y los del análisis porImageJ revelaron una tendencia decreciente con el tiempo para agregados en medio condrogénico. Conclusión. Desarrollamos un sistema funcional para generación de puntaje semi-automático para diferenciación condrogénica. Corroboramos estos resultadosmediante análisis bioquímico con resultados comparables. En nuestro saber este es el primer reporte en evaluar esta metodología,la cual puede ser útil para otras aplicaciones en el campo biológico o médico...
During embryological limb formation mesenchymal cells condense and differentiate into chondrocytes, in a process known aschondrogenesis. These chondrocytes synthesize glycosaminoglycans (GAGs), thus playing an important role in this process.A simplified system in vitro chondrogenesis, using adult mesenchymal stromal cells (MSCs) has been demonstrated. Thisdifferentiation potential is usually assessed by histological staining. Objective. Establishment of a semi-automatic grading systemfor histochemistry stains and immunohistochemistry assays. Materials and methods. For chondrogenesis cells were culturedfor three weeks in aggregates with inducing media. Total GAGs were measured using dimethylmethylene blue (DMB) method.For histological analyses aggregates were stained with Alcian blue for total GAGs detection and immunohistochemistry (IHC)for aggrecan was performed. Semi-automatic grading for all slides was obtained after ImageJ analysis. Results. MSCs culturedas aggregates in chondrogenic differentiation media had similar protein concentrations for all time points, suggesting cellularityremained homogenous during culture. Total GAGs was higher for aggregates cultured in chondrogenic compared to complete media.The same trend was observed for Alcian blue stain grades by blinded observer and analysis using ImageJ software. Aggrecans IHCanalysis had a decreasing tendency with time for aggregates in chondrogenic media for blinded observer and ImageJ evaluation.Conclusion. We developed a functional system for semi-automatic slide grading. We corroborated these results by biochemicalanalysis with comparable results. To our knowledge, for in vitro chondrogenesis, this is the first report to evaluate stains usingthis methodology. This procedure might be useful for other applications in the field of Biology and Medical Sciences...
Durante o desenvolvimento embrionário os membros emergem a partir da condensação decélulas mesenquimais e sua diferenciação em condrócitos em um processo chamado condrogênese. Estes condrócitos sintetizamglicosaminoglicanos, desempenhando um papel importante neste processo. Existe um sistema de condrogénese in vitro utilizandocélulas mesenquimatosas, geralmente avaliado por histoquímica. Objetivo. Estabelecer um sistema de pontuação semi-automáticopara ensaios histoquímicos e imuno-histoquímicos. Materiais e métodos. Na condrogênese as células foram cultivadas commeio indutor em agregados, durante três semanas. Os glicosaminoglicanos totais foram determinados pelo azul de dimetileno.Para a análise histológica os agregados foram corados com Azul Alciano e imuno-histoquímica para detecção de agrecan. Apontuação semi-automática foi obtida utilizando o programa ImageJ. Resultados. As células mesenquimais cultivadas em meiode diferenciação condrogênica tiveram uma concentração de proteína comparável durante as três semanas de cultura, o que sugereuma celularidade similar. A concentração de glicosaminoglicanos foi maior para os agregados cultivados em meio condrogênico.A mesma tendência foi observada para a coloração com Azul Alciano segundo as pontuações do observador cego e a análisecom ImageJ. Finalmente, os resultados de imuno-histoquímica de pontuações dados pelo observador e aqueles dados pela análiseImageJ revelaram uma tendência decrescente ao longo do tempo para os agregados em meio condrogênico. Conclusão. Nósrealizamos um sistema funcional para gerar pontuação semi-automática para diferenciação condrogênica. Nós corroboramos essesresultados por análise bioquímica com resultados comparáveis. Segundo nosso conhecimento, este é o primeiro estudo a avaliaresta metodologia, que pode ser útil para outras aplicações no campo biológico ou médico...