Las cargas mecánicas, clave para el desarrollo del cartílago

Comparison of Simulated Microgravity and Hydrostatic Pressure for Chondrogenesis of hASC.

 

Fuente

Este artículo es originalmente publicado en:

 

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28518000

http://www.ingentaconnect.com/content/asma/amhp/2017/00000088/00000004/art00004;jsessionid=8wy632ew4efd.x-ic-live-02

 

De:

Mellor LF1Steward AJNordberg RCTaylor MALoboa EG.

 2017 Apr 1;88(4):377-384. doi: 10.3357/AMHP.4743.2017.

 

Un estudio de la Universidad de Missouri (EE. UU) confirma que las cargas mecánicas son clave para un correcto desarrollo del cartílago. Esta noticia resulta de gran importancia para determinar cuál es el método más efectivo para producir in vitro las enormes cantidades de células de cartílago humano que serán necesarias para futuras terapias de regeneración articular.

 

Abstract
BACKGROUND:
Cartilage tissue engineering is a growing field due to the lack of regenerative capacity of native tissue. The use of bioreactors for cartilage tissue engineering is common, but the results are controversial. Some studies suggest that microgravity bioreactors are ideal for chondrogenesis, while others show that mimicking hydrostatic pressure is crucial for cartilage formation. A parallel study comparing the effects of loading and unloading on chondrogenesis has not been performed.

METHODS:
The goal of this study was to evaluate chondrogenesis of human adipose-derived stem cells (hASC) under two different mechanical stimuli relative to static culture: microgravity and cyclic hydrostatic pressure (CHP). Pellets of hASC were cultured for 14 d under simulated microgravity using a rotating wall vessel bioreactor or under CHP (7.5 MPa, 1 Hz, 4 h · d-1) using a hydrostatic pressure vessel.

RESULTS:
We found that CHP increased mRNA expression of Aggrecan, Sox9, and Collagen II, caused a threefold increase in sulfated glycosaminoglycan production, and resulted in stronger vimentin staining intensity and organization relative to microgravity. In addition, Wnt-signaling patterns were altered in a manner that suggests that simulated microgravity decreases chondrogenic differentiation when compared to CHP.

DISCUSSION:
Our goal was to compare chondrogenic differentiation of hASC using a microgravity bioreactor and a hydrostatic pressure vessel, two commonly used bioreactors in cartilage tissue engineering. Our results indicate that CHP promotes hASC chondrogenesis and that microgravity may inhibit hASC chondrogenesis. Our findings further suggest that cartilage formation and regeneration might be compromised in space due to the lack of mechanical loading.Mellor LF, Steward AJ, Nordberg RC, Taylor MA, Loboa EG. Comparison of simulated microgravity and hydrostatic pressure for chondrogenesis of hASC. Aerosp Med Hum Perform. 2017; 88(4):377-384.

 

 

Resumen

 

ANTECEDENTES:

La ingeniería de tejidos de cartílago es un campo en crecimiento debido a la falta de capacidad regenerativa del tejido nativo. El uso de biorreactores para la ingeniería de tejidos de cartílago es común, pero los resultados son controvertidos. Algunos estudios sugieren que los biorreactores de microgravedad son ideales para la condrogénesis, mientras que otros muestran que imitar la presión hidrostática es crucial para la formación de cartílago. No se ha realizado un estudio paralelo que compare los efectos de la carga y la descarga en la condrogénesis.

 

MÉTODOS:

El objetivo de este estudio fue evaluar la condrogénesis de células madre derivadas de tejido adiposo humano (hASC) en dos estímulos mecánicos diferentes en relación con el cultivo estático: microgravedad y presión hidrostática cíclica (CHP). Los sedimentos de hASC se cultivaron durante 14 d bajo microgravedad simulada usando un biorreactor de recipiente de pared giratorio o bajo CHP (7,5 MPa, 1 Hz, 4 h · d-1) usando un recipiente de presión hidrostática.

 

RESULTADOS:

Encontramos que CHP aumentó la expresión de mRNA de Aggrecan, Sox9 y Collagen II, causó un aumento de tres veces en la producción de glicosaminoglicanos sulfatados, y dio como resultado una intensidad de tinción de vimentina más fuerte y una organización relativa a la microgravedad. Además, los patrones de señalización Wnt se alteraron de una manera que sugiere que la microgravedad simulada disminuye la diferenciación condrogénica en comparación con la CHP.

 

DISCUSIÓN:

Nuestro objetivo fue comparar la diferenciación condrogénica de hASC utilizando un biorreactor de microgravedad y un recipiente de presión hidrostática, dos biorreactores de uso común en la ingeniería de tejidos de cartílago. Nuestros resultados indican que CHP promueve la condrogénesis hASC y que la microgravedad puede inhibir la condrogénesis hASC. Nuestros hallazgos sugieren además que la formación y regeneración del cartílago podría verse comprometida en el espacio debido a la falta de carga mecánica.

 

PMID: 28518000 DOI: 10.3357/AMHP.4743.2017
[Indexed for MEDLINE]