Aplicando um sistema bioreator de estimulação mecânica uniaxial tridimensional para induzir a diferenciação tenogênica de células-tronco derivadas do tendão

Ziming Chen; Peilin Chen; Rui Ruan; Lianzhi Chen; Jun Yuan; David Wood; Tao Wang; Ming  Hao Zheng

doi:10.3791/61278

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Artigo de método

Aplicando um sistema bioreator de estimulação mecânica uniaxial tridimensional para induzir a diferenciação tenogênica de células-tronco derivadas do tendão

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DOI:

10.3791/61278

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1 de agosto de 2020

Ziming Chen^*¹ , Peilin Chen^*¹ , Rui Ruan^*¹ , Lianzhi Chen¹ , Jun Yuan¹ , David Wood¹ , Tao Wang¹ , Ming Hao Zheng¹

¹Centre of Orthopaedic Translational Research, Medical School, University of Western Australia

^* These authors contributed equally

Neste artigo

Resumo

Um sistema bioreator de estimulação mecânica uniaxial tridimensional é um bioreator ideal para diferenciação tenogênica específica de células-tronco derivadas do tendão e formação de neo-tendões.

Resumo

Tendinopatia é uma doença crônica comum relacionada à inflamação e degeneração em uma área ortopédica. Com alta morbidade, capacidade limitada de auto-reparação e, o mais importante, sem tratamentos definitivos, a tendinopatia ainda influencia negativamente a qualidade de vida dos pacientes. As células-tronco derivadas do tendão (TDSCs), como células precursoras primárias das células tendinosas, desempenham um papel essencial tanto no desenvolvimento da tendinopatia, quanto na restauração funcional e estrutural após a tendinopatia. Assim, um método que pode imitar in vitro a diferenciação in vivo de TDSCs em células tendinosas seria útil. Aqui, o presente protocolo descreve um método baseado em um sistema de alongamento uniaxial tridimensional (3D) para estimular os TDSCs a se diferenciarem em tecidos semelhantes a tendões. São sete estágios do presente protocolo: isolamento de TDSCs camundongos, cultura e expansão de TDSCs de camundongos, preparação de meio de cultura de estimulação para formação de folhas de células, formação de folhas de células por cultivo em meio de estimulação, preparação de construção de células-tronco tendinosas 3D, montagem do complexo de estimulação mecânica de alongamento uniaxial e avaliação do tecido mecânico estimulado in vitro como tendão. A eficácia foi demonstrada pela histologia. Todo o procedimento leva menos de 3 semanas. Para promover a deposição da matriz extracelular, utilizou-se ácido ascórbico de 4,4 mg/mL no meio da cultura de estimulação. Uma câmara separada com motor linear fornece carregamento mecânico preciso e é portátil e facilmente ajustada, que é aplicada para o bioreator. O regime de carregamento no presente protocolo foi de 6% de tensão, 0,25 Hz, 8h, seguido de repouso de 16h durante 6 dias. Esse protocolo poderia imitar a diferenciação celular no tendão, o que é útil para a investigação do processo patológico da tendinopatia. Além disso, o tecido semelhante ao tendão é potencialmente usado para promover a cicatrização do tendão na lesão tendinosa como um enxerto autólogo projetado. Resumindo, o presente protocolo é simples, econômico, reproduzível e válido.

Introdução

Tendinopatia é uma das lesões esportivas comuns. Manifesta-se principalmente por dor, inchaço local, diminuição da tensão muscular na área afetada e disfunção. A incidência de tendinopatia é alta. A presença de tendinopatia de Aquiles é mais comum para corredores de média e longa distância (até 29%), enquanto a presença de tendinopatia patelar também é alta em atletas de vôlei (45%), basquete (32%), atletismo (23%), handebol (15%) e futebol (13%)¹^,^2,^,^3,^,⁴^,⁵. No entanto, devido à limitada capacidade de auto-....