Venous Endothelial Cells Promote Osteoblast Differentiation More Effectively Than Arterial Cells via TGF-β/BMP9 and Notch Pathway-Related Gene Expression.

Resumo

A relação entre angiogênese e osteogênese é um determinante fundamental da homeostase esquelética, contudo, a influência da origem das células endoteliais na diferenciação dos osteoblastos permanece pouco explorada. Neste estudo, investigamos como as células endoteliais venosas (HUVECs) e arteriais (HCAECs) modulam diferencialmente o fenótipo osteogênico de osteoblastos humanos por meio de sinalização parácrina. Para melhor abordar essa questão, o meio condicionado (MC) de HUVECs promoveu significativamente a diferenciação de osteoblastos, como evidenciado pelo aumento da atividade da fosfatase alcalina, pela regulação positiva de marcadores canônicos como Runx2, Osterix e Osteocalcina, e pela ativação de genes de mineralização da matriz (Tnap, Bsp, Col1a1). Em contraste, o MC de HCAECs induziu uma resposta marcadamente mais fraca. A análise por qPCR revelou que o meio condicionado de células endoteliais da veia umbilical humana (HUVEC-CM) estimulou fortemente vias osteoindutivas chave, incluindo TGF-β/BMP9 e Notch, com ativação pronunciada dos receptores SMAD, Jagged e Notch. Além disso, o HUVEC-CM promoveu a remodelação do citoesqueleto por meio do aumento da expressão de Integrina-β1, FAK, Src e Cofilina, e favoreceu a organização da matriz extracelular (MEC) ao reprimir a atividade de MMP e aumentar a expressão de Reck. Marcadores associados à hipóxia (Hif1α, Vegf) também estavam elevados em osteoblastos tratados com HUVEC, corroborando o acoplamento angiogênico-osteogênico aprimorado. Análises de componentes principais e de redes confirmaram um agrupamento molecular distinto para genes responsivos a HUVEC. Em conjunto, nossos dados demonstram que as células endoteliais venosas, por meio de seu secretoma específico, fornecem um microambiente mais adequado para a diferenciação e mineralização de osteoblastos em comparação com suas contrapartes arteriais. Essas descobertas ressaltam a relevância funcional da plasticidade endotelial na regeneração óssea e apoiam o uso de fatores endoteliais derivados de veias em estratégias de engenharia de tecido ósseo.