Sinalização redox na diferenciação osteogênica

• Main Author: Vanessa Simões
• Other Authors: Luis Eduardo Soares Netto
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2016
• Subjects: Diferenciação celular; Peroxirredoxinas; Sinalização redox; Cell differentiation; Peroxiredoxin; Redox signaling
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41131/tde-29082016-105249/

Mecanismos redox estão envolvidos em diversos processos, como sobrevivência, proliferação e diferenciação celular, pela modulação da atividade de quinases, fosfatases e fatores de transcrição, entre outros, através da modificação oxidativa e reversível de resíduos de cisteína. Neste trabalho, nós estudamos processos redox subjacentes a diferenciação osteogênica induzida por BMP2, utilizando linhagens de células MC3T3-E1. Nosso objetivo foi investigar modificações redox como possíveis moduladores do processo de diferenciação osteogênica. Para isso, nós primeiramente caracterizamos a diferenciação osteogênica nas células MC3T3-E1 após o tratamento com BMP2, através da expressão do marcador osteogênico Osteocalcina, da fosforilação do complexo Smad 1/5/8 e da deposição de matriz extracelular calcificada. Análises de expressão gênica por qPCR mostraram que o tratamento com BMP2 resultou no aumento de expressão de NOX4, o que provavelmente leva ao aumento na produção de peróxido de hidrogênio intracelular. Nós investigamos também a modulação de peroxiredoxinas nesse processo e análises de expressão gênica mostraram que não há alterações nos níveis de expressão de Prx1 e 2 durante a diferenciação, mas os ensaios de western blot redox indicam que a Prx1 pode ser oxidada após o tratamento com BMP2, de maneira dose dependente. Outras análises in vitro mostram que células expostas a N-acetilcisteína (NAC) e PEG-catalase apresentam diferenciação osteogênica prejudicada, detectada por baixos níveis de deposição de matriz extracelular calcificada, comparado com células não-tratadas. Além disso, a fosforilação de Smad 1/5/8 são reduzidas nessas condições. Nossos dados sugerem que processos redox podem modular a sinalização celular durante o processo de diferenciação osteogência === Redox mechanisms are involved in several processes, such as cell survival, proliferation and differentiation, among other ways by modulating kinases, phosphatases and transcription factors activity that can occur through reversible and oxidative modification of cysteine residues. We were interested in studying redox processes underlying osteogenic differentiation induced by BMP-2, using MC3T3-E1 cell lineage. Our objective was to investigate redox modifications as possible modulators of the osteogenic differentiation process. We first characterized osteogenic differentiation in MC3T3-E1 cells upon BMP2 treatment, through gene expression of the osteogenic marker Osteocalcin, Smad 1/5/8 (belonging to the BMP-2 pathway) protein phosphorylation and extracellular matrix calcification. Gene expression analysis by qPCR showed that BMP2 treatment resulted in NOX4 upregulation, which probably also leads to hydrogen peroxide production. We have investigated peroxiredoxin modulation in this process, and gene expression analysis shows no significant change in peroxiredoxin 1 and 2 expression levels, but redox western blotting assays indicate that Prx1 can be oxidized after BMP2 treatment, in a dose dependent manner. In vitro analysis shows that cells exposed to N-acetyl-L-cysteine (NAC) and PEG-catalase display impaired osteogenic differentiation, detected by lower levels of calcified extracellular matrix deposition compared with non-treated cells. Moreover, phosphorylation of Smad 1/5/8 complex is reduced under these redox treatments. Our data suggest that redox pathways can modulate cell signaling during the osteogenic differentiation process