A terapia com células-tronco mesenquimais (MSCs) é uma das estratégias utilizadas em medicina regenerativa e que pode ser aplicada na regeneração óssea. MSCs podem ser isoladas de diversos sítios do organismo, como medula óssea, tecido adiposo, cordão umbilical, músculo e ligamento periodontal. Nosso grupo de pesquisa tem avaliado estratégias para promover a regeneração óssea em modelo de defeitos criados em calvária de ratos e, em estudos recentes, demonstramos que MSCs injetadas localmente são mais efetivas comparadas ao uso de biomaterial isolado ou em combinação com células. A coleta do ligamento periodontal de dentes extraídos é um procedimento simples e esse tecido é fonte de PDLSCs (do inglês, periodontal ligament stem cells). Estudos in vitro e in vivo demonstraram que essas células têm capacidade de diferenciação osteoblástica e de formar matriz mineralizada. Além disso, PDLSCs podem apresentar diferentes potenciais osteogênicos. Nesse contexto, o objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade PDLSCs com alto (AP-PDLSCs) e baixo potencial (BP-PDLSCs) osteogênico, além de ambas as populações de células misturadas (AP-PDLSCs+BP-PDLSCs), para reparar o tecido ósseo, após injeção local em defeitos criados em calvárias de ratos. As células foram obtidas do ligamento periodontal de terceiros molares inclusos extraídos, caracterizadas in vitro quanto à capacidade de proliferação e diferenciação osteoblástica e classificadas como AP-PDLSCs ou BP-PDLSCs. Em seguida, defeitos unilaterais, com 5 mm de diâmetro, foram criados em calvárias de ratos da linhagem Sprague-Dawley e 2 semanas após a criação dos defeitos, 5x106 AP-PDLSCs, BP-PDLSCs ou AP-PDLSCs+BP-PDLSCs (1:1), foram injetadas diretamente em cada defeito ósseo. Como controle, foram utilizados defeitos tratados com veículo (PBS). Quatro semanas após a injeção, foram avaliadas a formação óssea por microtomografia computadorizada, análise histológica, e expressão gênica de Runx2, Sp7, Alp, Bglap, Ibsp, Opg, Rankl, Rank, Cd31, Vegfa e Vegfr2 por PCR em tempo real. Os resultados demonstram que as PDLSCs apresentaram capacidade de adesão ao plástico e fenótipo típico de MSCs, evidenciado pela expressão de marcadores mesenquimais e ausência de marcadores hematopoiéticos na superfície das células. Ainda, as AP-PDLSCs e BPPDLSCs apresentaram in vitro diferentes potenciais de diferenciação osteoblástica, demonstrado pela maior atividade in situ de ALP nas AP-PDLSCs. A formação de matriz mineralizada, no entanto, foi semelhante nas duas culturas. In vivo, não houve diferença na capacidade de induzir o reparo de defeitos ósseo entre AP-PDLSCs, BP-PDLSCs e AP-PDLSCs+BP-PDLSCs e em todos os casos a formação óssea foi maior do que nos defeitos tratados com PBS. O tecido neoformado nos defeitos tratados com células também apresentou características similares. A expressão gênica nos tecidos neoformados indica a ocorrência de remodelação óssea nos defeitos tratados com células, principalmente naqueles tratados com APPDLSCs. Tomados em conjunto, os dados demonstraram que, no período avaliado, independentemente do potencial osteogênico in vitro, as PDLSCs induziram formação óssea semelhante em defeitos criados em calvária de ratos e, portanto, podem ser consideradas para o desenvolvimento de terapias celulares para o tratamento de defeitos ósseos.

Therapy with mesenchymal stem cells (MSCs) is one of the strategies used in regenerative medicine that can be applied to regenerate bone tissue. MSCs can be isolated from several sites of the body, such as bone marrow, adipose tissue, umbilical cord, muscle, and periodontal ligament. Our research group has evaluated strategies to promote bone regeneration in a model of defects created in rat calvaria and, in recent studies, we have shown that locally injected MSCs are more effective compared to the use of biomaterial itself or in combination with cells. The periodontal ligament harvest from extracted teeth is a simple procedure and this tissue is a source of periodontal ligament stem cells (PDLSCs). In vitro and in vivo studies have shown that these cells are capable of osteoblastic differentiation and to form mineralized matrix. In addition, PDLSCs may have different osteogenic potentials. In this context, the aim of this study was to evaluate the capacity of PDLSCs with high (AP-PDLSCs) and low osteogenic potential (BP-PDLSCs), as well as both mixed cell populations (AP-PDLSCs+BP-PDLSCs), to repair the bone tissue after locally injected in defects created in rat calvaria. The cells were obtained from the periodontal ligament of extracted third molars, in vitro characterized in terms of their capacity for osteoblastic proliferation and differentiation, and sorted as AP-PDLSCs or BP-PDLSCs. Then, unilateral defects, 5 mm in diameter, were created in calvaria of Sprague-Dawley rats and 2 weeks after the creation of the defects, 5x106 APPDLSCs, BP-PDLSCs, or AP-PDLSCs + BP-PDLSCs (1:1) were directly injected into bone defects. Defects treated with vehicle (PBS) were used as control. Four weeks post-injection, bone formation was evaluated by computed microtomography, histological analysis, and gene expression of Runx2, Sp7, Alp, Bglap, Ibsp, Opg, Rankl, Rank, Cd31, Vegfa, and Vegfr2 by real-time PCR. The results demonstrated that PDLSCs can adhere to plastic and a typical MSC phenotype, evidenced by the expression of mesenchymal markers and the absence of hematopoietic markers on cell surface. Furthermore, AP-PDLSCs and BP-PDLSCs exhibited distinct in vitro potential to differentiate into osteoblasts, demonstrated by the higher in situ ALP activity of the AP-PDLSCs. The formation of a mineralized matrix was, however, similar in both cell populations. In vivo, the ability to induce repair of bone defects was similar for AP-PDLSCs, BP-PDLSCs, and AP-PDLSCs + BP-PDLSCs and in all cases the bone formation was greater compared to defects treated with PBS. Neoformed tissue in defects treated with cells also exhibited the same histological features. Gene expression in newly formed tissues indicated the occurrence of bone remodeling in defects treated with cells, especially in that ones treated with AP-PDLSCs. Taken together, the data demonstrated that, at the evaluated period, regardless of the in vitro osteogenic potential, PDLSCs induced the similar bone formation in defects created in rat calvaria and therefore they can be considered to the development of cell therapies to treat bone defects.