A mineralização do osso é um processo dirigido por vesículas da matriz (VMs), que produzem e liberam as primeiras partículas de mineral na matriz extracelular colagenosa. Acredita-se que a Anexina A5 (AnxA5) desempenhe um papel importante na nucleação de mineral dentro das VMs influenciada por cálcio e PS. O trabalho buscou avaliar a estabilidade de membranas compostas por DPPC e DPPS em meios contendo íons Ca2+, assim como o efeito da AnxA5 sobre essa estabilidade e sua relevância para o processo de mineralização óssea. O efeito de íons Ca2+ sobre membranas constituídas por DPPC puro, 10%DPPS, 20%DPPS (porcentagens molares) e DPPS puro foi avaliado a partir de monocamadas de Langmuir (isotermas π-A e microscopia de fluorescência) e lipossomos (calorimetria de varredura diferencial, DSC; e espalhamento dinâmico de luz, DLS). Os dados obtidos por meio de DSC e DLS mostram que concentrações de cálcio na faixa de 0,5-2,0 mM induzem a formação de domínios lipídicos ricos em DPPS e que promovem a desestabilização de lipossomos. No entanto, o efeito fusogênico promovido pelos íons Ca2+ é minimizado na presença de AnxA5 (fusão que outrora ocorria em 0,5 mM passa a ocorrer a partir de 1,0 mM na presença da proteína). As imagens de microscopia mostram a formação de pequenos domínios lipídicos em monocamadas de DPPC puro em meio contendo íons Ca2+, que se tornam maiores na presença de DPPS e ainda maiores na presença de AnxA5. Os resultados indicam que a AnxA5 pode ser fundamental para a nucleação de mineral dentro de VMs, atuando na estabilização de regiões abundantes em DPPS para que ocorra acúmulo suficiente de cálcio e fosfato, necessários para a formação e crescimento do mineral.

The mineralization of bone is a process driven by matrix vesicles (MVs), which produce and release the first mineral particles into the collagenous extracellular matrix. Annexin A5 (AnxA5) is believed to play a crucial role in the mineral nucleation inside the MVs influenced by both calcium and PS. We aimed to evaluate the stability of membranes composed of DPPC and DPPS in a medium containing Ca2+ ions, as well as the role of AnxA5 in this phenomenon and its implication for the biomineralization process. We assessed the effect of calcium ions on the organization of membranes constituted by pure DPPC, 10%DPPS, 20%DPPS and pure DPPS (numbers depict molar percentage) formed both as bilayers (liposomes, characterized by differential scanning (DSC) and dynamic light scattering (DLS) and monolayers (Langmuir monolayers, characterized by π-A isotherms and fluorescence microscopy)). Our data revealed that calcium ions in the concentration range of 0.5-2.0 mM induced the formation of DPPS-enriched domains that make liposomes prone to vesicle fusion/aggregation, as observed by DSC and DLS measurements. However, in the presence of AnxA5, these domains are stabilized in such a way that the calcium fusogenic effect is retarded. In fact, fusion was observed only in concentrations higher than 1.0 mM Ca2+ while in the absence of protein it started at 0.5 mM Ca2+. Microscopy images revealed the formation of small condensed lipid domains for pure DPPC, that became larger when DPPS was present and even larger when AnxA5 was present. We believe that this ternary behavior is central to the mineral nucleation inside the MVs that requires a significant amount of calcium and phosphate ions concentrated on a small region of the membrane, since the negatively charged DPPS-membrane associated to AnxA5 facilitates the nucleation, growth and release of mineral.