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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.58.2014.tde-09032015-092843
Document
Author
Full name
Maidy Rehder Wimmers Ferreira Margarido
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2014
Supervisor
Committee
Prado, Karina Fittipaldi Bombonato (President)
Faloni, Ana Paula de Souza
Santos, Daniela Micheline dos
Siessere, Selma
Title in Portuguese
Identificação de genes diferencialmente expressos em células humanas do osso alveolar cultivadas sobre diferentes superfícies de titânio
Keywords in Portuguese
Células osteoblásticas
Expressão gênica
Modificação de superfície
Oligo microarrays
Abstract in Portuguese
Implantes de titânio têm sido extensivamente utilizados na Ortopedia e na Odontologia, principalmente como substitutos de elementos dentários ausentes. O titânio é um implante metálico de escolha devido à sua alta biocompatibilidade e resistência à corrosão, e também porque não provoca reações imunológicas, ao mesmo tempo em que promove a osseointegração. A biocompatibilidade do implante depende da resposta celular em contato com a sua superfície; sendo assim, mudanças nesta superfície podem provocar impactos benéficos na osseointegração através de alterações nas interações com as células presentes no local do implante, como, por exemplo, células osteoblásticas. O objetivo do presente trabalho foi caracterizar a resposta celular de células osteoblásticas humanas provenientes da crista óssea alveolar em contato com diferentes superfícies de titânio: controle (polido), nanotextura, nano+submicrotextura e microtextura rugosa. Os ensaios bioquímicos realizados foram: proliferação e viabilidade celular, quantidade de proteína total e atividade de fosfatase alcalina, além da detecção e quantificação de nódulos mineralizados, com a utilização do teste estatístico não paramétrico de Kruskal-Wallis e de Mann-Whitney com p≤0,05. Também foi realizada a avaliação da modulação gênica nas células em contato com as diferentes superfícies de titânio por meio do método de oligo microarray, utilizando lâminas Agilent formato 4x44 K e análise de microRNAs utilizando lâminas Agilent 8x15 K. A fim de identificar alterações na expressão gênica foi utilizado o programa GeneSpring GX. A expressão gênica foi validada pela reação de PCR quantitativa em tempo real (qRT-PCR). Observamos um pico na proliferação celular aos 10 dias de cultura e um aumento gradual da viabilidade celular ao longo do tempo. Entre as superfícies tratadas observou-se maior quantidade de proteína total na nanotextura em relação à nano+submicrotextura aos 10 dias de cultura (p≤0,05) e um aumento progressivo da atividade de fosfatase alcalina, com maior atividade na nanotextura em relação à nano+submicrotextura aos 14 dias de cultura (p≤0,05). Não houve diferença qualitativa na formação dos nódulos mineralizados, apesar de a microtextura rugosa apresentar maior quantidade de cálcio que a nanotextura (p≤0,05). Os resultados encontrados evidenciaram expressão diferenciada de 716 mRNAs (fold change≥2,0 e p≤0,05) e 32 microRNAs (fold change≥1,5 e p≤0,01) com funções associadas ao processo de osteogênese, principalmente mineralização, adesão celular, apoptose, proliferação e diferenciação celular. Os resultados sugerem que, diante do protocolo utilizado neste trabalho, o tratamento químico realizado na superfície do titânio provoca variações no metabolismo de células osteoblásticas tanto em nível celular como de expressão gênica
Title in English
Identification of differentially expressed genes in human alveolar bone cells cultured on different titanium surfaces
Keywords in English
Gene expression
Oligo microarrays
Osteoblastic cells
Surface modification
Abstract in English
Titanium implants have been extensively used in orthopedics and dentistry, mainly as a replacement for missing teeth. Titanium is the metal implant of choice due to its high biocompatibility and corrosion resistance, as well as absence of immune response, while promoting osseointegration. The biocompatibility of the material depends on cellular response in contact with the surface; therefore, changes on this surface can have beneficial impacts on osseointegration through changes in interactions with cells at the implant site, such as osteoblastic cells. The objective of this study was to characterize the cellular response of osteoblastic cells from human alveolar crest in contact with different titanium surfaces: control (polished), nanotextured, nano+submicrotextured and rough microtexture. The performed biochemical assays included cell proliferation and viability, total protein content and alkaline phosphatase activity, in addition to the detection and quantification of mineralized nodules, using the non-parametric statistical tests of Kruskal-Wallis and Mann-Whitney (p≤0,05). Osteoblastic gene modulation was evaluated by means of an oligo microarray method using Agilent format 4 x 44 K slides and Agilent 8x15 K slides for microRNAs analysis. In order to identify changes in gene expression, it was used the GeneSpring GX program. Gene expression was validated by quantitative PCR real time (qRT-PCR). It was observed a peak in cell culture proliferation at 10 days and a gradual increase in cell viability over the periods. Among the treated surfaces, we observed an increase in the amount of total protein in nanotextured when compared to nano+submicrotextured at 10 days of culture (p≤0,05), and a progressive increase of alkaline phosphatase activity, with higher activity in nanotextured compared to nano+submicrotextured at 14 days of culture (p≤0,05). There was no qualitative difference among the groups with regards to mineralized nodules, although the rough microtexture group showed higher amounts of calcium than the nanotextured group (p≤0,05). Our results showed a differential expression of 716 mRNAs (fold change≥2,0 and p≤0,05) and 32 microRNAs (fold change≥1,5 and p≤0,01), with functions associated to the osteogenesis process, mainly mineralization, cell adhesion, apoptosis, cell proliferation and differentiation. The results suggest that, with the protocols used in this investigation, the treatments performed in the titanium surface induce changes in the metabolism of osteoblastic cells, both at the cellular as well as at the gene expression levels
 
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Publishing Date
2015-11-27
 
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