O Papel da proteína ASC no metabolismo ósseo associada ao uso de diferentes biomateriais

Abstract

Uma das estratégias principais na medicina regenerativa é o preenchimento de defeitos ósseos com materiais biocompatíveis, a fim de otimizar o reparo ósseo funcional. Em particular, as propriedades como osteocondução e bioabsorção são melhoradas pela substituição parcial de CO 3-2 e PO 3-2 na hidroxiapatita (HA), um dos materiais mais utilizados mundialmente nas aplicações médicas. No entanto, a implantação de biomateriais pode apresentar reações inflamatórias nos estágios iniciais. Estudos recentes identificaram o papel da proteína ASC como mediador da resposta inflamatória devido ao recrutamento e formação do complexo inflamassoma. Os camundongos nocauteados para a proteína ASC (KO) apresentam resistência a doenças inflamatórias, como a artrite reumatóide e a esclerose múltipla, mas as contribuições da proteína ASC no reparo ósseo e na resposta biológica durante a implantação de biomateriais inorgânicos ainda não foram investigadas. Objetivou-se investigar a função de ASC na deposição de osso de novo avaliando a expressão genética do mRNA dos diferentes genes envolvidos na inflamação e reparo ósseo em resposta a HA, HA contendo carbonato (CHA) ou estrôncio e carbonato (SrCHA). Em seguida, células osteoprogenitoras primárias de camundongos do tipo selvagem/C57BL/6 e ASC KO foram coletadas e expostas aos meios condicionados pelos biomateriais. Através de análise histoquímica a coloração positiva para osteoblastos, fosfatase alcalina (ALP) e para osteoclastos, fosfatase ácida resistente ao tartarato (TRAcP) foram detectadas. Posteriormente, para validar a hipótese de que a ASC regula a diferenciação de osteoblastos e a deposição de osso de novo, camundongos de ambos os genótipos foram submetidos a implantação de HA, CHA e SrCHA na região de subcutâneo e tíbia. A análise semiquatitativa da resposta inflamatória foi avaliada segundo a Norma ISO 10993:6:2016. O processo de reparo ósseo em tíbia foi avaliado através de análises histológica, histomorfométrica e imuno-histoquímica. A microtomografia computadorizada (µCT) foi utilizada para confirmar os dados. Testes de Elisa para identificação de RANKL e BALP circulantes foram realizados. A cultura primária de osteoblastos do grupo ASC KO apresentou níveis menores de ALP quando comparada com as células do tipo selvagem, independente da exposição indireta aos diferentes biomateriais, sugerindo ASC como uma nova proteína envolvida na diferenciação dos osteoblastos in vitro. Os resultados in vivo mostraram que os camundongos ASC KO não foram capazes de curar completamente os defeitos em tíbia aos 28 dias, independente do biomaterial utilizado, enquanto os defeitos da tíbia de tipo selvagem apresentavaram maior volume de osso novo na análise histomorfométrica (p=0.03), confirmado pela marcação de RUNX2. Em conjunto, nossos resultados sugerem fortemente que a deposição de osso de novo é um evento biológico ASC-dependente, que deve ser explorado no campo da bioengenharia óssea.