Effect of radiotherapy on the differentiation and osteogenic activity of mesenchymal stem cells on dental implants

Costa,  Fernanda Herrera da; Dutra,  Mateus José; Vasconcellos,  Luana Marotta Reis de; Vegian, Mariana Raquel da Cruz; Silva, Camila Duarte da; Santos, Hanna Flávia Santana dos; Federico, Claudio Antonio; Prado, Renata Falchete do; Tango, Rubens Nisie; Kaminagakura, Estela

Objective:

to evaluate the differentiation and gene expression of transcripts related to osteogenesis in a primary culture of Mesenchymal Stem Cells (MSCs) derived from rat femurs submitted to radiotherapy and the installation of pure titanium implants.

Material and Methods:

fifty-four rats received titanium implants in both femurs and were divided into three groups: Control: implant surgery (C); Implant + immediate irradiation (IrI), and Implant + late irradiation (IrL). Euthanasia occurred 3, 14, and 49 days after surgery. The bone marrow MSCs from the femurs were isolated and cultivated. The cell viability, total protein content, alkaline phosphatase (ALP) activity, and the formation of mineralization nodules and cellular genotoxicity were analyzed. The gene expression of Alkaline Phosphatase (phoA), Collagen 1 (COL1), Runt-related transcription factor 2 (RUNX2), Osterix (OSX), Osteopontin (OPN), Integrin β1(ITGB1), Bone Sialoprotein (BSP), Osteonectin (SPARC), Osteocalcin (Bglap), Transforming Growth Factor β-type (TGF-β), Granulocyte Macrophage Colony Stimulating Factor (GM-CSF), Interleukin-6 (IL-6), Apolipoprotein E (APOE) and Prostaglandin E2 synthase (PGE2) were evaluated by qRT- PCR.

Results:

ionizing radiation suppresses the gene expression of essential transcripts for bone regeneration, as well as cellular viability, as observed in the IrI and IrL groups.

Conclusion:

although this can lead to the loss of osseointegration and failure of the implant, the MSCs showed more activity at 49 days than at 3 and 14 days. (AU)

Objetivo:

avaliar a diferenciação e expressão gênica de transcritos relacionados à osteogênese em cultura primária de MSCs derivadas de fêmures de ratos submetidos à radioterapia e instalação de implantes de titânio puro.

Material e Métodos:

cinquenta e quatro ratos receberam implantes de titânio em ambos os fêmures e foram divididos em três grupos: Controle: cirurgia de implante (C); Implante + irradiação imediata (IrI) e Implante + irradiação tardia (IrL). A eutanásia ocorreu 3, 14 e 49 dias após a cirurgia. As MSCs de medula óssea dos fêmures foram isoladas e cultivadas. Foram analisadas a viabilidade celular, teor de proteína total, atividade da fosfatase alcalina (ALP), formação de nódulos de mineralização e genotoxicidade celular. A expressão gênica de Fosfatase Alcalina (phoA), Colágeno 1 (COL1), fator de transcrição relacionado a Runt 2 (RUNX2), Osterix (OSX), Osteopontina (OPN), Integrina β1 (ITGB1), Sialoproteína Óssea (BSP), Osteonectina (SPARC), Osteocalcina (Bglap), Fator de Crescimento Transformador tipo β (TGF-β), Fator Estimulante de Colônia de Granulócitos-Macrófagos (GM-CSF), Interleucina-6 (IL-6), Apolipoproteína E (APOE) e Prostaglandina E2 sintase (PGE2) foram avaliados por qRT-PCR.

Resultados:

a radiação ionizante suprime a expressão gênica de transcritos essenciais para a regeneração óssea, bem como a viabilidade celular, como observado nos grupos IrI e IrL.

Conclusão:

embora isso possa levar à perda da osseointegração e falha do implante, as MSCs apresentaram maior atividade aos 49 dias do que aos 3 e 14 dias (AU)