BMP-2 and asporin expression regulate 5-aza-dC-mediated osteoblast/cementoblast differentiation of periodontal dental ligament mesenchymal progenitor cells

Resumo

O ligamento periodontal (LP) é composto por uma população heterogênea de células progenitoras mesenquimais. Os mecanismos que regulam a diferenciação dessas células em direção ao fenótipo de osteoblastos/cementoblastos ainda não são completamente compreendidos. Alguns estudos demonstraram que é possível modificar o padrão de diferenciação celular por meio de mecanismos epigenéticos. O objetivo deste estudo foi investigar se o tratamento com 5-aza-2'-desoxicitidina (5-aza-dC) seria capaz de estimular a diferenciação osteoblástica/cementoblástica de células progenitoras mesenquimais do ligamento periodontal enriquecidas para CD105 (PDL-CD105+), caracterizadas por apresentarem baixo potencial osteoblástico, por meio da modulação da proteína morfogenética óssea 2 (BMP-2). As células PDL-CD105+, provenientes de um único doador, foram clonadas e caracterizadas em duas populações: alto potencial osteoblástico/cementoblástico (HOP) e baixo potencial osteoblástico/cementoblástico (LOP), com base na capacidade de mineralização in vitro e na expressão de marcadores osteogênicos, incluindo RUNX2 (runt-related transcription factor 2), fosfatase alcalina (ALP), osteocalcina (OCN), BMP-2 e asporina (ASPN). Em seguida, dois clones LOP (L1 e L2) foram pré-tratados com 5-aza-dC (10 μM) durante 48 horas, cultivados em condições osteogênicas e avaliados quanto à formação de matriz mineralizada in vitro, modulação da expressão de genes osteogênicos, níveis de DNA metilado e hidroximetilado dos genes BMP-2 e ASPN, bem como à expressão intracelular e extracelular da proteína BMP-2. Os clones LOP apresentaram elevada expressão dos transcritos de ASPN, associada a baixos níveis de RNAm de BMP-2, RUNX2, ALP e OCN. O tratamento com 5-aza-dC aumentou os níveis de DNA hidroximetilado do gene BMP-2 e elevou a expressão de seus transcritos em ambos os clones LOP. Entretanto, a proteína BMP-2, tanto na forma intracelular quanto secretada, foi detectada apenas nos clones L1, nos quais também foi observado aumento da expressão dos marcadores osteoblásticos/cementoblásticos (RUNX2, ALP e OCN), associado a maior formação de matriz mineralizada in vitro. Nos clones L2, o tratamento com 5-aza-dC promoveu aumento da expressão gênica de ASPN, sem provocar alterações expressivas no potencial de diferenciação osteoblástica/cementoblástica. Esses resultados demonstram que o 5-aza-2'-desoxicitidina melhora a diferenciação osteoblástica/cementoblástica de células PDL-CD105+ por meio da estimulação da secreção de BMP-2, sendo esse efeito dependente de baixos níveis de expressão de ASPN.