Mesenchymal stem cell-based differentiation of smooth muscle cells

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Amaral, Luis Manuel Fonseca
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1822/34059
Resumo: Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Engenharia Clinica)
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spelling Mesenchymal stem cell-based differentiation of smooth muscle cellsDiferenciação celular de células estaminais mesenquimatosas em células do músculo liso611-018Domínio/Área científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia MédicaDissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Engenharia Clinica)Valvular heart disease is a major health and socioeconomic problem worldwide with approximately 300 000 valve replacements performed annually. Tissue-engineered heart valves with repair and remodelling capabilities could overcome the limitations of today’s valvular prostheses. One major limitation to this approach has been finding a reliable source of smooth muscle cells (SMC) because biopsies of these cells can be impractical and morbid as also present limited replicative capacity. The ideal cell source should be harvested in a non-or minimally invasive way and should deliver an initial high number of cells in order to drastically reduce the time needed for cell expansion. For these reasons there are many studies endeavoured to explore whether functional SMC could be generated from various types of adult mesenchymal stem cells (MSC): Umbilical cord (UC-MSC), bone marrow (BM-MSC), adipose derived (AD-MSC) and chorionic villi (CV-MSC) as possible sources for heart valve therapy. The MSC from different sources were isolated and expanded of healthy and different donor. In this study an isolation protocol was established for the CV-MSC, because it was never performed on this research group. Since the CV-MSC are barely reported in studies, this MSC source was characterized by flow cytometry to compare with other sources that are well-characterized in literature. After that, the MSC were differentiated by culture them in a culture medium containing transforming growth factor-β1 (TGF-β1) and bone morphogenetic protein 4 (BMP4), based on a published 7-day differentiation protocol. The differentiation was analysed using 4 different smooth muscle markers (α-SMA, SM22α, Calponin and SM-MHC) by immunofluorescence (IF) and immunohistochemistry (IHC). A more extensively analysis was performed by flow cytometry using the smooth muscle markers and the other markers used on different studies to characterize the MSC population for a complete phenotype characterization before and after differentiation. The IF showed promising results as the smooth muscle markers stained positive for the differentiated MSC and negative for the undifferentiated MSC. On the other hand, the IHC and flow cytometry show some contradicting results for differentiation, since the expression is not consistent within the undifferentiated and differentiated MSC. These results highlight the concept that MSC represent an easily accessible, novel cell source for heart valve therapy, but despite of the wide experiments and results in this work, it is necessary further research in this field due to the conflicting evidence and inadequate information about several cell surface markers.As doenças valvulares cardíacas são um problema social, económico e de saúde grave no mundo, com a realização de aproximadamente 300 000 cirurgias para substituição de válvulas cardíacas. A Engenharia de Tecidos na investigação e desenvolvimento de células cardíacas com capacidades para reparar e substituir válvulas cardíacas, pode vir a ultrapassar as limitações das atuais próteses valvulares. Contudo uma das maiores dificuldades desta investigação, tem sido encontrar uma fonte válida de células do músculo liso. A fonte ideal de colheita de células deve resultar de uma técnica minimamente invasiva e deve disponibilizar inicialmente um número elevado de células de modo a reduzir drasticamente o tempo necessário para a proliferação. Por estas razões há muitos estudos em curso de modo a investigar se as células do músculo liso podem ser obtidas a partir de vários tipos de células mesenquimatosas adultas (MSC): células do cordão umbilical (UC-MSC), medula óssea (“BM-MSC), tecido adiposo (AD-MSC) e vilosidades coriónicas (CV-MSC), como possíveis fontes para a terapêutica de válvulas cardíacas patológicas. As MSC de diferentes fontes, foram isoladas e cultivadas a partir de diferentes dadores saudáveis. Neste estudo foi estabelecido um protocolo independente para as células CV-MSC porque nunca tinha sido realizado neste grupo de investigação. Uma vez que as células CV-MSC são raramente descritas em estudos, esta fonte de MSC foi caracterizada por citometria de fluxo, para possível comparação com outro tipo de MSC que estão bem caracterizadas na literatura. Posteriormente, as MSC foram diferenciadas, isoladas e cultivadas num meio de cultura contendo o factor de crescimento TGF-β1 e BMP4 baseado num protocolo de diferenciação de 7 dias. A diferenciação foi analisada usando quatro marcadores diferentes de músculo liso (α-SMA, SM22α, Calponin and SM-MHC) através de imunofluorescência (IF) e imunohistoquímica (IHC). Para uma caracterização completa do fenótipo antes e depois da diferenciação, foi também realizada por citometria de fluxo uma análise mais extensa usando os marcadores de músculo liso e os outros marcadores utilizados por diferentes estudos na caracterização das MSC. A IF mostra bons resultados uma vez que as células diferenciadas mostraram ser positivas para os marcadores musculares enquanto que as células não diferenciadas não mostraram evidência dos marcadores. Por outro lado, a IHC e a citometria mostraram resultados contraditórios para a diferenciação, uma vez que a expressão não foi consistente nas MSC não diferenciadas e diferenciadas. Os resultados mostram que que as MSC são facilmente acessíveis e podem ser um boa alternativa para tratamento de válvulas cardíacas e apesar de se ter realizado uma análise extensiva, é necessário mais investigação para clarificar alguns pontos poucos claros que ficaram para responder em relação aos marcadores.Jahnen-Dechent, WilliGama, F. M.Universidade do MinhoAmaral, Luis Manuel Fonseca20142014-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1822/34059eng201143160info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T11:56:00Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/34059Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T18:45:36.023344Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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