Avaliação do potencial osteogênico de células estromais da medula óssea de pacientes com escoliose / Evaluation of the osteogenic potential of bone marrow stromal cells isolated from scoliotic patients

RESUMO

Apesar de descrita há muitos anos em pacientes com escoliose idiopática do adolescente (EIA), a relação entre osteopenia e escoliose ainda é pouco compreendida. Mais recentemente, redução da densidade mineral óssea também foi relatada em associação com a escoliose congênita (EC). Estudos in vitro demonstraram que células estromais da medula óssea (BMSC) de pacientes com EIA apresentam diminuição na capacidade de diferenciação osteogênica e essa pode ser uma das razões pelas quais esses pacientes desenvolvem osteopenia e osteoporose. Apesar do relato da diminuição da massa óssea em pacientes com escoliose congênita (EC), não existem dados na literatura sobre a capacidade de diferenciação de BMSC desses pacientes. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o potencial de formação óssea das BMSC de pacientes com EIA e EC, analisar sua frequência na medula óssea, sua capacidade proliferativa e o potencial de diferenciação in vitro e in vivo. BMSC foram isoladas de amostras ósseas de pacientes com EC e EIA, coletadas durante a cirurgia para correção da curvatura da coluna vertebral, e de indivíduos sem escoliose submetidos ao tratamento cirúrgico de fraturas esqueléticas. O teste de eficiência de formação de colônias mostrou frequência reduzida de BMSC isoladas de pacientes com EIA e também maior tempo de duplicação celular em relação às BMSC de pacientes com EC e controles sem escoliose. A avaliação dos marcadores de superfície CD34, CD45, CD73, CD90 e CD146 por citometria de fluxo demonstrou perfil fenotípico similar entre as BMSC dos três grupos (EC, EIA e controle). Quanto ao potencial de diferenciação in vitro, BMSC dos três grupos foram capazes de originar células das linhagens osteogênica, adipogênica e condrogênica. Os ensaios funcionais para avaliar o potencial de formação de tecido ósseo in vivo mostraram que as BMSC de EIA e as BMSC do grupo controle reproduziram a microarquitetura do tecido ósseo, recapitulando o microambiente da medula óssea. Embora os mecanismos celulares e moleculares que contribuem para a perda de massa óssea na EIA e EC ainda não estejam totalmente definidos, nossos resultados favorecem a hipótese de que deficiências quantitativas e qualitativas da população de BMSC possam estar implicadas, respectivamente, com a patogenia da EIA e da EC

ABSTRACT

Although reported for many years in patients with adolescent idiopathic scoliosis (AIS), the relationship between osteopenia e scoliosis is still poorly understood. Recently, decreased bone mineral density has also been described in congenital scoliosis (CS) patients. In vitro studies have shown that bone marrow stromal cells (BMSC) isolated from patients with EIA present reduced osteogenic differentiation capacity, which may be related to osteopenia. Despite reports of decreased bone mass in patients with congenital scoliosis (CS), there are no data in the literature on the differentiation potential of BMSC of those patients. Thus, the aim of this study was to evaluate the bone forming potential of BMSC of patients with AIS e CS, to analyze their frequency in the bone marrow, its proliferative capacity e the potential for differentiation in vitro e in vivo. BMSC were isolated from EC e EIA bone samples harvested during surgery for spine curvature correction, e from individuals without scoliosis submitted surgical treatment of skeletal trauma. Colony forming efficiency assay showed reduced frequency of BMSC isolated from patients with EIA e also a longer time of cell duplication compared to BMSC of patients with CS e control without scoliosis. The evaluation of the surface markers CD34, CD45, CD73, CD90, e CD146 by flow cytometry demonstrated similar phenotypic profile for BMSC from the three groups (EC, EIA e control). In relation to the potential to differentiate in vitro, BMSC from the three groups differentiated into osteogenic, chondrogenic e adipogenic lineages. Functional assays to evaluate the potential for bone tissue formation in vivo showed that BMSC from AIS e BMSC from control group reproduced the microarchitecture of bone tissue, recapitulating the microenvironment of the bone marrow. Although the cellular e molecular mechanisms contributing to bone mass loss in AIS e CS have not yet been fully established, our results favor the hypothesis that quantitative e qualitative impairment of BMSC population may be, respectively, implicated in the pathogenesis of osteopenia associated with AIS e CS