Estudo da influência da secreção cutânea do anfíbio Rhinella diptycha (Rhinella schneideri) sobre o processo de formação in vitro de osteoclastos
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Publication type
Master thesis
Language
Portuguese
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Abstract
Osteoclasts (OCs) are multinucleated cells, specialized in reabsorbing calcified bone
matrix. OCs are derived from hematopoietic precursor cells and can be generated in
vitro by stimulation of peripheral blood mononuclear cells (PBMC) with the cytokines
M-CSF and RANKL. Abnormal activation of OCs occurs in pathologies such as
osteoporosis, rheumatoid arthritis, osteoarthritis, periodontal disease, Paget's disease,
metastatic cancers and others, causing morbidity and promoting physical limitations.
Chronic inflammation leads to the secretion of many pro-inflammatory cytokines and
RANKL among them. These cytokines are primarily responsible for osteoclast
activation and subsequent bone destruction. Poisoning, caused by different animal
species (bees, frogs, scorpions, snakes, etc.), is also known to induce a local and acute
inflammatory process. The effect of the venoms of these animals on the differentiation,
maturation and degeneration of OCs is unknown. To improve the understanding of the
physiology of OCs, and a possible interference in their formation and function
processes, we used a model of differentiation from human PBMCs. PBMCs were
induced for osteogenic differentiation using the routine protocol. Then we treated the
PBMCs with the cutaneous secretion of the amphibian Rhinella dypticha (Rhinella
schneideri) to evaluate its effect on the OC differentiation process, which can be
divided into three stages, pre-osteclasts, OCs and mature multinucleated OCs. When
we used amphibian skin secretion at concentrations of 25 ng/mL and 2.5 ng/mL, we
observed a statistically significant decrease in the viability of these cells. Additionally,
we showed that the lower concentrations of 0.25 ng/mL and 0.125 ng/mL, although not
toxic, induced a decrease in the formation of OCs, which was evidenced by a positive
Tartrate-Resistant Acid Phosphatase (TRAP), which is a marker of OCs. mature. With
the labeling with Phalloidin conjugated, we saw that the concentration of 0.25 ng/mL
affected the formation of multinucleated OCs due to the decrease in the number of
cells with 2 and 3 - 5 nuclei. The results obtained suggest the presence of molecules
in the cutaneous secretion of Rhinella diptycha that influence the differentiation of OCs
in vitro, decreasing the formation of TRAP-positive OCs – mature and affecting the
process of formation of multinucleated OCs with 2 to 5 nuclei.
Abstract in Portuguese
Os osteoclastos (OCs) são células multinucleadas, especializadas em
reabsorver a matriz óssea calcificada. OCs se derivam de células precursoras
hematopoiéticas e podem ser gerados in vitro pela estimulação de células
mononucleares do sangue periférico (PBMC) com as citocinas M-CSF e RANKL.
Ativação anormal dos OCs ocorre em patologias como osteoporose, artrite
reumatoide, osteoartrite, doença periodontal, doença de Paget, cânceres metastáticos
e outras, causando morbidade e promovendo limitações físicas. A inflamação crônica
leva à secreção de muitas citocinas pró-inflamatórias e RANKL entre elas. Estas
citocinas são as principais responsáveis pela ativação dos osteoclastos e
subsequente destruição óssea. O envenenamento, causado por diferentes espécies
animais (abelhas, rãs, escorpiões, cobras etc.), é conhecido também por induzir um
processo inflamatório local e agudo. O efeito dos venenos destes animais na
diferenciação, maturação e degeneração dos OCs é desconhecido. Para melhorar a
compreensão da fisiologia dos OCs, e de uma possível interferência em seus
processos de formação e função, utilizamos um modelo de diferenciação a partir das
PBMCs humanas. As PBMCs foram induzidas para diferenciação osteogênica
utilizando o protocolo de rotina. Em seguida tratamos as PBMCs com a secreção
cutânea do anfíbio Rhinella dypticha (Rhinella schneideri) para avaliar o seu efeito no
processo de diferenciação dos OCs que pode ser dividida em três fases, pré-
osteclastos, OCs e OCs maduros multinucleados. Quando utilizamos a secreção
cutânea do anfíbio nas concentrações de 25 ng/mL e 2,5 ng/mL observamos a
diminuição estatisticamente significativa na viabilidade dessas células.
Adicionalmente mostramos que, as concentrações mais baixas de 0,25 ng/mL e 0,125
ng/mL embora não tenham sido tóxicas induziram a diminuição de formação dos OCs
que foi evidenciado pela Fosfatase Acida Resistente ao Tartarato (TRAP) positivo que
é um marcador de OCs maduros. Já com a marcação com Faloidina conjugada, vimos
que a concentração de 0,25 ng/mL afetou a formação dos OCs multinucleadas devido
a diminuição do número de células de 2 e de 3 - 5 núcleos. Os resultados obtidos
sugerem a presença de moléculas na secreção cutânea de Rhinella diptycha que
influenciam a diferenciação de OCs in vitro diminuindo a formação dos OCs TRAP
positivas – maduras e afetam o processo de formação das OCs multinucleadas de 2
a 5 núcleos.
Link to cite this reference
https://repositorio.butantan.gov.br/handle/butantan/5274
Keywords
Funding agency
Issue Date
2023
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