Limitations and advances in new treatments and future perspectives of corneal blindness / Limitações e avanços em novos tratamentos e perspectivas futuras na cegueira corneal

ABSTRACT This review is intended to describe the therapeutic approaches for corneal blindness, detailing the steps and elements involved in corneal wound healing. It also presents the limitations of the actual surgical and pharmacological strategies used to restore and maintain corneal transparency in terms of long-term survival and geographic coverage. In addition, we critically review the perspectives of anabolic agents, including vitamin A, hormones, growth factors, and novel promitotic and anti-inflammatory modulators, to assist corneal wound healing. We discuss the studies involving nanotechnology, gene therapy, and tissue reengineering as potential future strategies to work solely or in combination with corneal surgery to prevent or revert corneal blindness.(AU)

RESUMO O presente trabalho traz uma revisão das abordagens terapêuticas para a cegueira da córnea. O estudo detalha as etapas e os elementos envolvidos na cicatrização da córnea. Ele mostra as limitações das estratégias cirúrgicas e farmacológicas usadas para restaurar e manter a transparência da córnea em termos de sobrevida a longo prazo e alcance geográfico. As perspectivas dos agentes anabólicos, incluindo vitamina A, hormônios, fatores de crescimento e novos moduladores pró-mitóticos e anti-inflamatórios para auxiliar a cicatrização da ferida na córnea, são revisadas criticamente. Aqui, apresentamos estudos envolvendo nanotecnologia, terapia gênica e reengenharia de tecidos como possíveis estratégias futuras para atuar de maneira isolada ou combinada com a cirurgia da córnea para prevenir ou reverter a cegueira corneana.(AU)

IMPLEMENTAÇÃO DO TRANSPLANTE AUTÓLOGO DE CONDRÓCItOS NO BRASIL / Autologous chondrocyte implantation in brazil

ABSTRACT Objective: To describe the first series of cases of autologous chondrocyte implantation (ACI) in collagen membrane performed in Brazil. Methods: ACI was performed in 12 knees of 11 patients, aged 32.1 ± 10.9 years, with 5.3 ± 2.6 cm2 full-thickness knee cartilage lesions, with a six-month minimum follow-up. Two surgical procedures were performed: arthroscopic cartilage biopsy for isolation and expansion of chondrocytes, which were seeded onto collagen membrane and implanted in the lesion site; the characterization of cultured cells and implant was performed using immunofluorescence for type II collagen (COL2) for cell viability and electron microscopy of the implant. Clinical safety, KOOS and IKDC scores and magnetic resonance imaging were evaluated. We used repeated-measures ANOVA and post-hoc comparisons at α = 5%. Results: COL2 was identified in the cellular cytoplasm, cell viability was higher than 95% and adequate distribution and cell adhesion were found in the membrane. The median follow-up was 10.9 months (7 to 19). We had two cases of arthrofibrosis, one of graft hypertrophy and one of superficial infection as complications, but none compromising clinical improvement. KOOS and IKDC ranged from 71.2 ± 11.44 and 50.72 ± 14.10, in preoperative period, to 85.0 ± 4.4 and 70.5 ± 8.0, at 6 months (p = 0.007 and 0.005). MRI showed regenerated tissue compatible with hyaline cartilage. Conclusion: ACI in collagen membrane was feasible and safe in a short-term follow-up, presenting regenerated formation visualized by magnetic resonance imaging and improved clinical function. Level of evidence IV, Case series.

RESUMO Objetivo: Descrever a primeira série de casos de transplante autólogo de condrócitos (TAC) em membrana de colágeno realizada no Brasil. Métodos: Doze joelhos de onze pacientes, com idade de 32,1 ± 10,9 anos, com lesões de cartilagem de espessura total do joelho de tamanho de 5,3 ± 2,6 cm 2 foram submetidos ao TAC, com seguimento mínimo de seis meses. Realizamos dois procedimentos cirúrgicos: biópsia artroscópica de cartilagem para isolamento e expansão de condrócitos, que foram semeados em uma membrana de colágeno implantada no leito da lesão. Foi realizada caracterização com imunofluorescência para colágeno tipo II (COL2) de células cultivadas e implantes, viabilidade celular e microscopia eletrônica no implante. Foram avaliados a segurança clínica, os escores funcionais KOOS e IKDC e a ressonância magnética. Utilizamos teste ANOVA para medidas repetidas, com comparações post-hoc, α = 5%. Resultados: COL2 foi identificado no citoplasma da célula, viabilidade celular foi superior a 95% e houve distribuição adequada e adesão celular na membrana. O seguimento mediano foi de 10,9 meses (7 a 19). Como complicações, ocorreram dois casos de artrofibrose, um de hipertrofia do enxerto e um de infecção superficial, nenhum deles havendo comprometimento da melhora clínica. Escalas KOOS e IKDC passaram de 71,2 ± 11,44 e 50,72 ± 14,10, no pré-operatório, para 85,0 ± 4,4 e 70,5 ± 8,0, aos 6 meses (p = 0,007 e 0,005). Ressonância magnética mostrou tecido regenerado compatível com cartilagem hialina. Conclusão: TAC em membrana de colágeno foi viável e seguro em seguimento de curto prazo, apresentando formação de regenerado visualizado através de imagens de ressonância magnética e melhora de função clínica. Nível de evidência IV, Série de casos.

Tissue engineering perspectives in dentistry: review of the literature / Perspectivas da engenharia tecidual na Odontologia: revisão de literatura

ABSTRACT Tooth losses due to pathological processes continue to be a reality in daily clinical dentistry, inducing functional and psychological complications in patients. In view of this, a new option for the management of this problem - tissue engineering - has been studied in Dentistry. This field, considered multidisciplinary, uses three key elements for tissue regeneration: scaffolds (extracellular matrices) - natural or synthetic; cells, and growth factors. In this sense, combination of these three elements may induce regeneration of the dental pulp, bone and periodontal tissue, among others. Therefore, the aim of this study was to conduct a literature review, describing the main elements of tissue engineering and their applicability in Dentistry, as a means of updating dental surgeons about this subject.

RESUMO As perdas dentárias, devido aos processos patológicos, ainda são uma realidade na clínica odontológica diária, induzindo complicações funcionais e psicológicas ao paciente. Diante disso, uma nova opção para o manejo desse problema vem sendo estudada na Odontologia, a engenharia tecidual. Essa área, considerada multidisciplinar, utiliza três elementos chaves para a regeneração dos tecidos: os scaffolds (matriz extracelular) naturais ou sintéticos, as células e os fatores de crescimento. Nesse sentido, a combinação desses três elementos pode induzir a regeneração da polpa dentária, tecido ósseo e periodontal, entre outros. Portanto, o objetivo deste estudo é realizar uma revisão da literatura, descrevendo e atualizando os cirurgiões-dentistas sobre os principais elementos da engenharia tecidual e sua aplicabilidade na Odontologia.

Terapia celular combinada com membranas de biopolímeros melhora a cicatrização de úlceras em paciente com dermatomiosite juvenil / Combining cell therapy with biopolymer films improves wound healing in a juvenile dermatomyositis patient

Introdução: Dermatomiosite juvenil (DMJ) é doença sistêmica que afeta a musculatura proximal e a pele de crianças. A doença ulcerada é um desafio terapêutico. Objetivo: Avaliar a melhora da doença ulcerada na DMJ, pelo uso de terapia celular. Métodos: Realização de cocultura de fibroblastos e queratinócitos autólogos e aplicação dessas células nas úlceras juntamente com cola de fibrina e colocação de membrana de quitosana-alginato ou quitosana-xantana sobre as lesões. Resultados: Menos de 12 horas após a terapia, o paciente referiu completa eliminação da dor e, dentro de dois dias, estava presente tecido de cicatrização. Algumas das úlceras estavam quase completamente cicatrizadas no final da primeira semana, e algumas das calcinoses desapareceram. Essa técnica não cura a doença, mas melhora a qualidade de vida, sendo possível criopreservar as células saudáveis do paciente para tratar novas lesões. Sendo as células de origem autóloga, elimina-se o risco de rejeição. Além disso, esse procedimento não necessita de debridamento das lesões nem hospitalização. Conclusões: A aplicação de culturas autólogas de fibroblastos e queratinócitos em úlceras já é considerada tratamento efetivo em pacientes com queimaduras e outras feridas cutâneas e, agora mostrou-se também eficaz no tratamento de feridas na DMJ.

Introduction: Juvenile dermatomyositis (JDM) is a systemic disease that affects children's proximal musculature and skin. The ulcerated stage of the disease is a therapeutic challenge. Objective: To evaluate the improvement of ulcerated stage of JDM caused by the use of cell therapy. Methods: Co-culture of autologous fibroblasts and keratinocytes, application of these cells in ulcers in conjunction with fibrin glue, and placement of chitosan-alginate or chitosan-xanthan membrane on the lesions. Results: Less than 12 hours after therapy, the patient reported complete cessation of pain and, within 2 days, healing tissue emerged. Some of the ulcers were almost completely healed by the end of the 1st week, and some of the calcinoses disappeared. This technique does not cure the disease, however it improves the patient's quality of life, and it is possible to cryopreserve healthy cells to treat new lesions. Given the fact that the cells are of autologous origin, the risk of rejection is eliminated. Furthermore, this procedure does not require debridement of the lesions or hospitalization. Conclusions: The application of autologous cultures of fibroblasts and keratinocytes in ulcers is already considered an effective treatment in patients with burns and other skin wounds, and has now also been proven effective in the treatment of wounds in JDM.

Bone-Marrow-Derived Mesenchymal Stromal Cells (MSC) from Diabetic and Nondiabetic Rats Have Similar Therapeutic Potentials / Células Estromais Mesenquimais (CEM) Derivadas de Medula Óssea de Ratos com e sem Diabetes têm Potencial Terapêutico Similar

Abstract Background: Diabetes mellitus is a severe chronic disease leading to systemic complications, including cardiovascular dysfunction. Previous cell therapy studies have obtained promising results with the use bone marrow mesenchymal stromal cells derived from healthy animals (MSCc) in diabetes animal models. However, the ability of MSC derived from diabetic rats to improve functional cardiac parameters is still unknown. Objectives: To investigate whether bone-marrow-derived MSC from diabetic rats (MSCd) would contribute to recover metabolic and cardiac electrical properties in other diabetic rats. Methods: Diabetes was induced in Wistar rats with streptozotocin. MSCs were characterized by flow cytometry, morphological analysis, and immunohistochemistry. Cardiac electrical function was analyzed using recordings of ventricular action potential. Differences between variables were considered significant when p < 0.05. Results: In vitro properties of MSCc and MSCd were evaluated. Both cell types presented similar morphology, growth kinetics, and mesenchymal profile, and could differentiate into adipogenic and osteogenic lineages. However, in an assay for fibroblast colony-forming units (CFU-F), MSCd formed more colonies than MSCc when cultured in expansion medium with or without hydrocortisone (1 µM). In order to compare the therapeutic potential of the cells, the animals were divided into four experimental groups: nondiabetic (CTRL), diabetic (DM), diabetic treated with MSCc (DM + MSCc), and diabetic treated with MSCd (DM + MSCd). The treated groups received a single injection of MSC 4 weeks after the development of diabetes. MSCc and MSCd controlled hyperglycemia and body weight loss and improved cardiac electrical remodeling in diabetic rats. Conclusions: MSCd and MSCc have similar in vitro properties and therapeutic potential in a rat model of diabetes induced with streptozotocin.

Resumo Fundamentos: O diabetes mellitus é uma doença crônica grave que leva a complicações sistêmicas, como a disfunção cardiovascular. Estudos anteriores de terapia celular obtiveram resultados promissores com utilização de células estromais mesenquimais (CEM) derivadas de medula óssea de animais saudáveis (CEMc) em modelos de animais diabéticos. No entanto, a capacidade das CEM derivadas de ratos diabéticos em melhorar parâmetros cardíacos funcionais é ainda desconhecida. Objetivos: Investigar se CEM derivadas de medula óssea de ratos diabéticos (CEMd) poderiam contribuir para a recuperação metabólica e de propriedades elétricas cardíacas em outros ratos também com diabetes. Métodos: O diabetes foi induzido em ratos Wistar com estreptozotocina. As CEM foram caracterizadas por citometria de fluxo, análise morfológica e imunohistoquímica. A função elétrica cardíaca foi analisada através de registro do potencial de ação ventricular. As diferenças entre as variáveis foram consideradas significativas quando p < 0,05. Resultados: As propriedades in vitro das CEMc e CEMd foram avaliadas. Ambos os tipos celulares apresentaram morfologia, cinética de crescimento e perfil mesenquimal semelhante, e puderam ser diferenciadas em linhagens adipogênica e osteogênica. No entanto, em ensaios para unidades formadoras de colônias de fibroblastos (UFC-F), as CEMd formaram mais colônias em comparação às CEMc quando cultivadas em meio com ou sem hidrocortisona (1 µM). Para comparar o potencial terapêutico das células, os animais foram divididos em quatro grupos experimentais: não diabéticos (CTRL), diabéticos (DM), diabéticos tratados com CEMc (DM + CEMc) e diabéticos tratados com CEMd (DM + CEMd). Os grupos tratados receberam uma única injeção de CEM 4 semanas após o estabelecimento do diabetes. Ambas CEMc e CEMd controlaram a hiperglicemia e a perda de peso corporal e melhoraram o remodelamento elétrico cardíaco em ratos com diabetes. Conclusão: As CEMd e CEMc possuem propriedades in vitro e potencial terapêutico semelhante em um modelo de rato com diabetes induzido por estreptozotocina. (Arq Bras Cardiol. 2017; 109(6):579-589)

Traumatic spinal cord injury: current concepts and treatment update / Traumatismo raquimedular: conceitos atuais e atualizações terapêuticas

ABSTRACT Spinal cord injury (SCI) affects 1.3 million North Americans, with more than half occurring after trauma. In Brazil, few studies have evaluated the epidemiology of SCI with an estimated incidence of 16 to 26 per million per year. The final extent of the spinal cord damage results from primary and secondary mechanisms that start at the moment of the injury and go on for days, and even weeks, after the event. There is convincing evidence that hypotension contributes to secondary injury after acute SCI. Surgical decompression aims at relieving mechanical pressure on the microvascular circulation, therefore reducing hypoxia and ischemia. The role of methylprednisolone as a therapeutic option is still a matter of debate, however most guidelines do not recommend its regular use. Neuroprotective therapies aiming to reduce further injury have been studied and many others are underway. Neuroregenerative therapies are being extensively investigated, with cell based therapy being very promising.

RESUMO O traumatismo raquimedular (TRM) afeta 1.3 milhão de norte americanos, sendo mais da metade secundário a trauma.No Brasil, pouco estudos avaliaram sistematicamente a epidemiologia do TRM, mas estima-se uma incidência de 16 a 26 por milhão por ano. A extensão final do dano medular é resultante de mecanismos primários e secundários, que começam no momento do evento e prosseguem por dias e até semanas seguintes. Há fortes evidências de que a hipotensão contribua para danos secundários pós TRM. A cirurgia descompressiva visa a aliviar a compressão mecânica sobre a microcirculação, assim reduzindo isquemia e hipóxia. O papel da metilprednisolona no tratamento de pacientes com TRM é controverso, não sendo recomandada pela maior parte das diretrizes atuais. Terapias neuroprotetoras visando a reduzir injúria adicional foram e vêm sendo estudadas. Terapias neurorregenerativas estão sob investigação ampla, sendo a terapia celular uma forte promessa.

Cardiac Regeneration using Growth Factors: Advances and Challenges / Regeneração Cardíaca com Fatores de Crescimento: Avanços e Desafios

Abstract Myocardial infarction is the most significant manifestation of ischemic heart disease and is associated with high morbidity and mortality. Novel strategies targeting at regenerating the injured myocardium have been investigated, including gene therapy, cell therapy, and the use of growth factors. Growth factor therapy has aroused interest in cardiovascular medicine because of the regeneration mechanisms induced by these biomolecules, including angiogenesis, extracellular matrix remodeling, cardiomyocyte proliferation, stem-cell recruitment, and others. Together, these mechanisms promote myocardial repair and improvement of the cardiac function. This review aims to address the strategic role of growth factor therapy in cardiac regeneration, considering its innovative and multifactorial character in myocardial repair after ischemic injury. Different issues will be discussed, with emphasis on the regeneration mechanisms as a potential therapeutic resource mediated by growth factors, and the challenges to make these proteins therapeutically viable in the field of cardiology and regenerative medicine.

Resumo O infarto do miocárdio representa a manifestação mais significativa da cardiopatia isquêmica e está associado a elevada morbimortalidade. Novas estratégias vêm sendo investigadas com o intuito de regenerar o miocárdio lesionado, incluindo a terapia gênica, a terapia celular e a utilização de fatores de crescimento. A terapia com fatores de crescimento despertou interesse em medicina cardiovascular, devido aos mecanismos de regeneração induzidos por essas biomoléculas, incluindo angiogênese, remodelamento da matriz extracelular, proliferação de cardiomiócitos e recrutamento de células-tronco, dentre outros. Em conjunto, tais mecanismos promovem a reparação do miocárdio e a melhora da função cardíaca. Esta revisão pretende abordar o papel estratégico da terapia, com fatores de crescimento, para a regeneração cardíaca, considerando seu caráter inovador e multifatorial sobre o reparo do miocárdio após dano isquêmico. Diferentes questões serão discutidas, destacando-se os mecanismos de regeneração como recurso terapêutico potencial mediado por fatores de crescimento e os desafios para tornar essas proteínas terapeuticamente viáveis no âmbito da cardiologia e da medicina regenerativa.

Cell therapy in the treatment of bronchiolitis obliterans in a murine model / Terapia celular no tratamento da bronquiolite obliterante em modelo murino

OBJECTIVE: To evaluate the importance of stem cells derived from adipose tissue in reducing graft inflammation in a murine model of allogeneic heterotopic tracheal transplant. METHODS:We performed a heterotopic tracheal allografting in dorsal subcutaneous pouch and systemically injected 5x105 mesenchymal stem cells derived from adipose tissue. The animals were divided into two groups according to the time of sacrifice: T7 and T21. We also carried out histological analysis and digital morphometry. RESULTS:The T7 animals treated with cell therapy had median obstructed graft area of 0 versus 0.54 of controls (p = 0.635). The treated T21 subjects had median obstructed graft area of 0.25 versus 0 in controls (p = 0.041). CONCLUSION:The systemically injected cell therapy in experimental murine model of bronchiolitis obliterans did not reduce the severity of the allograft inflammation in a statistically significant way in seven days; Conversely, in 21 days, it increased the allograft inflammatory process.

OBJETIVO: Avaliar a importância das células-tronco derivadas de tecido adiposo na redução do processo inflamatório no enxerto em modelo murino de transplante traqueal heterotópico alogênico. MÉTODOS:Foi realizado alotransplante traqueal heterotópico em bolsa dorsal subcutânea e injetado 5x105 células-tronco mesenquimais, derivadas de tecido adiposo, sistemicamente. Os animais foram distribuídos em dois grupos, conforme o tempo de sacrifício: T7 e T21. Procedida a análise em HE e morfometria digital. RESULTADOS:Os T7 tratados com terapia celular apresentaram mediana de área obstruída do enxerto de 0 contra 0,54 dos controles (p=0,635). Os T21 tratados apresentaram mediana de área obstruída da luz do enxerto de 0,25 nos tratados e 0 nos controles (p=0,041). CONCLUSÃO: A terapia celular injetada sistemicamente em modelo experimental murino de bronquiolite obliterante não reduziu a gravidade do processo inflamatório no aloenxerto de forma estatisticamente significativa em sete dias; de modo contrário, em 21 dias, aumentou o processo inflamatório no aloenxerto.