DMSO como modulador transcricional em células do ligamento periodontal de humanos durante a osteogênese

Resumo

Introdução: Compreender mecanismos moleculares na formação do tecido ósseo é fundamental para o sucesso das terapias de regeneração tecidual, impulsionando o desenvolvimento de novas abordagens médicas. Pesquisas têm demonstrado o potencial de células mesenquimais do ligamento periodontal humano (PDLCs) na reparação tecidual; porém, sua heterogeneidade no potencial osteogênico pode impactar nos resultados clínicos esperados. Dimetilsulfóxido (DMSO) difunde-se pelas membranas biológicas e, embora a literatura forneça informações sobre sua ação como agente osteoindutor, mecanismos e vias não foram totalmente caracterizados. Objetivo: Nesse sentido, o objetivo foi investigar mecanismos regulatórios associados ao baixo potencial osteogênico de PDLCs (l-PDLCs) e definir se genes e vias de sinalização relacionadas à osteogênese podem ser ativadas pelo DMSO. Método: Inicialmente, as l-PDLCs foram caracterizadas quanto ao tempo de duplicação celular (PDT), multipotencialidade (citometria de fluxo) e potencial osteogênico (Alizarin Red - AR). Após plaqueamento e adesão celular, as l-PDLCs ou foram induzidas à diferenciação osteogênica somente (OM_low) ou foram pré-tratadas com DMSO 0.025 % por 72 h (OM_DMSO_low) e então induzidas à diferenciação osteogênica. Após 21 dias, foi realizada a coloração com AR. Após 10 dias, foi extraído RNA de 3 experimentos independentes, o sequenciamento foi realizado e as análises de Bioinformática foram conduzidas. Para ser classificada como l-PDLCs, esta população celular foi comparada a outra PDLCs, que demonstrou maior potencial para deposição de nódulos minerais in vitro (p ≤ 0.01). Resultados: A fenotipagem mostrou a presença dos marcadores de superfície celular CD105 e CD166 e ausência de CD34 e CD45, indicando presença de células mesenquimais indiferenciadas; o PDT foi avaliado em 29,78 h. AR aos 21 dias demonstrou aumento de nódulos minerais in vitro, no grupo OM_DMSO_low (p ≤ 0.01 x OM_low). O transcriptoma revelou que, dos genes que apresentaram log2FoldChange 1.5 (genes diferencialmente expressos - DGEs), 824 eram do grupo OM_DMSO_low e 963 no grupo OM_low, sendo 46 DGEs em comum. Com relação a genes que participam de vias de sinalização envolvidas na diferenciação osteogênica, ALPL, BGLAP, COL1A1 e SP7 foram mais expressos em OM_DMSO_low (log2FoldChange). As análises de enriquecimento gênico destacaram o DMSO como modulador de várias vias de sinalização associadas à osteogênese, como Hedgehog (Hh) e Notch. Nas análises Hallmarks, KEGG e WikiPathways, os ligantes da via Hh (DHH, IHH e SHH), os receptores de membrana (PTCH1 e SMO) e os fatores de transcrição (FTs) GLI1, GLI2 e GLI3 foram mais enriquecidos, enquanto que o regulador negativo da via, o RAB23, foi menos enriquecido em OM_DMSO_low, de acordo com o NOM p value ≤ 0,05 e FDR q value ≤ 0,25. De acordo com esses mesmos parâmetros, os receptores da via Notch (NOTCH1, NOTCH2 e NOTCH3), os ligantes JAG1 e DLL3 e o FT HES1 também foram mais enriquecidos em OM_DMSO_low. O DMSO modula vias de sinalização e genes ligados à osteogênese, o que pode estar relacionado ao aumento do potencial osteogênico de PDLCs com baixo potencial osteogênico observado in vitro.

O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001.