Potencial regenerativo do tecido cartilaginoso por células-tronco mesenquimais: atualizac¸ão, limitac¸ões e desafios

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r e v b r a s o r t o p . 2 0 1 7;5 2(1):2–10
SOCIEDADE BRASILEIRA DE
ORTOPEDIA E TRAUMATOLOGIA
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Palavras-cha
Células-tron
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0102-3616/©
Open Acces
e Atualizac¸ão
cial regenerativo do tecido cartilaginoso
lulas-tronco mesenquimais: atualizac¸ão,
c¸ões e desafios�
eatrice Mânica da Cruza,b, Antônio Lourenc¸o Severoc, Verônica Farina Azzolinb,
pe Machado Garciab, André Kuhnc e Osvandré Lechc,∗
de Federal de Santa Maria (UFSM), Centro de Ciências da Saúde, Santa Maria, RS, Brasil
de Federal de Santa Maria (UFSM), Laboratório de Biogenômica, Santa Maria, RS, Brasil
de Federal da Fronteira Sul (UFFS), Hospital São Vicente de Paulo, Instituto de Ortopedia e Traumatologia, Passo Fundo, RS,
ões sobre o artigo
rtigo:
 12 de fevereiro de 2016
5 de fevereiro de 2016
8 de julho de 2016
ve:
co
laginoso
generativo
r e s u m o
Os avanc¸os nos estudos com células-tronco mesenquimais (CTMs) adultas tornou a terapia
regenerativa tecidual uma ferramenta promissora em diversas áreas da medicina. Na orto-
pedia, um dos principais desafios tem sido a regenerac¸ão do tecido cartilaginoso, sobretudo
em diartroses. Na induc¸ão de CTMs, além da citodiferenciac¸ão, o contexto microambien-
tal do tecido a ser regenerado, bem como uma disposic¸ão espacial adequada, são fatores
de extrema importância. Além disso, sabe-se que a diferenciac¸ão das CTMs é basicamente
determinada por mecanismos como proliferac¸ão celular (mitose), interac¸ões bioquímico-
-moleculares, movimento, adesão celular e apoptose. Apesar de o uso de CTMs para a
regenerac¸ão da cartilagem estar ainda em âmbito de pesquisa, existem questões importan-
tes a serem resolvidas para tornar essa terapêutica eficaz e segura. Sabe-se, por exemplo,
que a expansão de condrócitos em cultura, necessária para aumentar o número de células,
pode produzir fibrocartilagem, e não cartilagem hialina. No entanto, os últimos resulta-
dos são promissores. Em 2014, foi publicado o primeiro ensaio clínico fase I/II para avaliar a
eficácia e a seguranc¸a da injec¸ão intra-articular de CTMs na regenerac¸ão de cartilagem femo-
rotibial e houve uma diminuic¸ão das áreas lesadas. Uma questão a ser explorada é o quanto
modificac¸ões no próprio ambiente inflamatório articular poderiam induzir a diferenciac¸ão
de CTMs já alocadas naquela região. Tal incógnita parte do princípio de estudos que suge-
rem que a supressão da inflamac¸ão articular aumentaria, potencialmente, a eficiência da
regenerac¸ão tecidual. Considerando a complexidade dos eventos relacionados à condrogê-
nese e ao reparo da cartilagem, conclui-se que o caminho ainda é longo, são necessárias
pesquisas complementares.
© 2016 Publicado por Elsevier Editora Ltda. em nome de Sociedade Brasileira de
Ortopedia e Traumatologia. Este e´ um artigo Open Access sob uma licenc¸a CC BY-NC-ND
(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).
 desenvolvido no Instituto de Ortopedia e Traumatologia de Passo Fundo, Passo Fundo, e pelo Centro de Ciências da Saúde,
e Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria, RS, Brasil.
a correspondência.
 lech@lech.med.br, ensino@iotrs.com.br (O. Lech).
i.org/10.1016/j.rbo.2016.02.007
 2016 Publicado por Elsevier Editora Ltda. em nome de Sociedade Brasileira de Ortopedia e Traumatologia. Este e´ um artigo
s sob uma licenc¸a CC BY-NC-ND (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).
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Regenerative potential of the cartilaginous tissue in mesenchymal stem
cells: update, limitations, and challenges
Keywords:
Stem cells
Cartilaginou
Regenerativ
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context of the tissue to be regen
mely important factors. Furtherm
determined by mechanisms su
interactions, movement, cell ad
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resolved in order to make this 
the expansion of chondrocytes
could end up producing fibroc
results are promising. In 2014, t
safety of the intra-articular inje
published, indicating a decrease
modifications in the articulate
of MSCs already allocated in th
that the suppression of the infl
tion. Considering the complexit
repair, it can be concluded that
needed.
© 2016 Published b
Ortopedia e Traumatologia. Th
o
mano se origina basicamente de células-tronco
as, ectoderme, mesoderme e endoderme. É a
es três folhetos que os 230 tipos de células
s no organismo se diferenciam. No organismo
o, muitos tecidos mantêm linhagens de células-
ltas que funcionam na reposic¸ão e regenerac¸ão
ão as mais abundantes as de origem mesodér-
adas células-tronco mesenquimais (CTMs). As
ncontradas em diversos locais do corpo, como a
ea vermelha, folículos capilares, músculo, cordão
polpa dentária, tecido adiposo, ósseo e cartila-
tre outros.1 Com os avanc¸os do conhecimento
s adultas, o uso clínico para fins de regenerac¸ão
 tornou bastante atrativo. Porém, conhecer e
CTMs de modo eficaz e seguro é ainda um
afio, principalmente quando se trata de tecidos
ifícil regenerac¸ão, como é o caso da cartila-
ontexto, a presente revisão tem como objetivo
atualizac¸ão sobre os principais processos rela-
om a morfodiferenciac¸ão e seu potencial papel
rac¸ão do tecido cartilaginoso. Para tanto, as
s aqui contidas foram baseadas em artigos cien-
vistas indexadas nas bases do Pubmed-Medline e
O tecido c
para a reg
Em termos
extracelula
isolados ou
nias celular
dos compo
glicoproteín
noso ocorre
conjuntivo 
chamadas 
Entretan
das articula
é feita pel
culares. O 
plasma qu
mucopoliss
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genas, a pe
tecido cart
lesões artic
cronificac¸ã
Para qu
regenerac¸ã
organismo 
esenchymal stem cells (MSCs) have turned the tissue
g tool in many areas of medicine. In orthopedics, one
egeneration of cartilage tissue, mainly in diarthroses.
ition to cytodifferentiation, the microenvironmental
d and an appropriate spatial arrangement are extre-
 it is known that MSCs differentiation is fundamentally
s cell proliferation (mitosis), biochemical-molecular
n, and apoptosis. Although the use of MSCs for the
research level, there are important questions to be
py efficient and safe. It is known, for instance, that
ultivation, needed to increase the number of cells,
ge instead of hyaline cartilage. However, the latest
rst stage I/II clinical trial to evaluate the efficacy and
 of MSCs in femorotibial cartilage regeneration was
njured areas. One issue to be explored is how many
mmatory environment could induce differentiation
gion. Such issue arose from studies that suggested
ation may increase the efficiency of tissue regenera-
he events related to the chondrogenesis and cartilage
road ahead is still long, and that further studies are
vier Editora Ltda. on behalf of Sociedade Brasileira den open access article under the CC BY-NC-ND license
(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).
artilaginoso e os desafios
enerac¸ão
 estruturais, a cartilagem articular é rica em matriz
r, na qual se encontram distribuídos condrócitos
 em grupos clonais organizados em pequenas colô-
es.2 Os condrócitos são responsáveis pela secrec¸ão
nentes da matriz cartilaginosa, como colágeno,
as e proteoglicanas. A nutric¸ão do tecido cartilagi-
 via capilares contidos no pericôndrio, um tecido
que envolve a cartilagem e que tem CTMs adultas
condroblastos.
to, como as cartilagens que revestem os ossos
c¸ões móveis não têm pericôndrio, a sua nutric¸ão
o líquido sinovial presente nas cavidades arti-
líquido sinovial representa um ultrafiltrado de
e atravessa a membrana sinovial, na qual recebe
acarídeos que contêm ácido hialurônico e uma
uantidade de proteínas de alto peso molecular.
mo com uma grande quantidade de proteínas colá-
quena quantidade de componentes celulares no
ilaginoso dificulta sua regenerac¸ão e faz com que
ulares repetitivas tenham uma maior tendência à
o.3
e se possa entender o papel das CTMs na
o do tecido adulto é importante lembrar que o
humano é formado por células que apresentam
4 r e v b r a s o r t o p . 2 0 1 7;5 2(1):2–10
diferenciac¸ão e func¸ão distintas.4 Convém salientar que a
regenerac¸ão tecidual não está somente centrada na induc¸ão
da CTM in
tipo de te
fundament
microambi
rado precis
Cinco m
a diferenc
assim com
dual. Esse
bioquímico
tose. Como
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de técnicas
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Proliferac¸
Para se ente
é preciso co
ciclo celula
dividem po
as duas cé
func¸ões me
No enta
A maioria d
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(G1) da mito
Novos cond
pericôndrio
se renova, a
com o tecid
das adultas
a capacida
senescênci
O envel
que ocorre
como telôm
desoxirribo
tura dupla-
DNA telom
deos – tim
(TTAGGG) –
cromossôm
(sintetiza D
nucleico [R
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lizadas o ge
quando oc
sibilidade d
divisões (a
muito curt
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Ao cont
tam o gene
do organismo essas células não apresentam envelhecimento
celular acentuado. Entretanto, a taxa de proliferac¸ão das CTMs
mam
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ativa
rogên
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de o
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ular,
A, qu
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ras m
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 e au
t-4, N
diferenciada em uma célula diferenciada. Cada
cido tem uma matriz extracelular com papel
al na homeostase corporal. Assim, o contexto
ental (matriz extracelular) do tecido a ser regene-
a ser levado em considerac¸ão.
ecanismos causais são cruciais para que ocorra
iac¸ão celular em tecidos e órgãos corporais,
o no próprio processo de regenerac¸ão teci-
s são: proliferac¸ão celular (mitose), interac¸ões
-moleculares, movimento, adesão celular e apop-
 esses mecanismos são de grande relevância para a
ão de CTMs com a perspectiva de desenvolvimento
 de regenerac¸ão do tecido cartilaginoso, serão o
pal desta revisão.
ão e senescência celular
nder com maior profundidade a biologia das CTMs
mpreender alguns mecanismos associados ao seu
r. Como já conhecido, as células eucarióticas se
r mitose, considerada a fase final do ciclo, no qual
lulas-filhas formadas exercerão suas respectivas
tabólicas.
nto, a divisão mitótica não é um processo ilimitado.
as células especializadas, à medida que se dividem,
 capacidade proliferativa. Algumas células que não
 dividir permanecem constantemente na fase gap1
se, como é o caso da vasta maioria dos condrócitos.
rócitos são formados a partir dos condroblastos do
 e é por esse mecanismo que o tecido cartilaginoso
inda que lentamente se comparado, por exemplo,
o ósseo. Por outro lado, existem células especializa-
 que fazem o ciclo celular completo até que perdem
de de se proliferar, por um processo denominado
a replicativa ou envelhecimento celular (fig. 1).
hecimento celular é desencadeado por mudanc¸as
m na região terminal do cromossomo conhecida
ero, que é constituído por uma molécula de ácido
nucleico (DNA) simples-fita (ao contrário da estru-
fita presente no restante do material genético). O
érico é formado pela sequência de seis nucleotí-
ina, timina, adenina, guanina, guanina, guanina
 a qual se repete milhares de vezes. Essa região
ica é sintetizada pela enzima transcriptase reversa
NA e tem como molde uma molécula de ácido ribo-
NA]) chamada telomerase.
ão celular ocorre sempre um pequeno encurta-
mérico. Em células embrionárias, o telômero é
do pela ac¸ão da telomerase. Nas células especia-
ne da enzima telomerase é silenciado e, portanto,
orre encurtamento telomérico não existe a pos-
e reconstituic¸ão do telômero. Com o passar das
proximadamente 50-80 mitoses) o telômero fica
o, passa a inibir a mitose e constitui assim a cha-
scência celular ou limite de Hayflick.
rário das células especializadas, as CTMs apresen-
 da enzima telomerase ativo e, portanto, dentro
é extre
tecido
ser con
Alg
CTMs 
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óssea 
celular
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Em
na pre
cida. E
lesiona
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quand
dos co
Out
indifer
lidade
da Oc
ente baixa e, por isso, o número dessas células nos
porais é bastante limitado, é um grande desafio a
ado na terapia regenerativa.
studos sugeriram que a induc¸ão da proliferac¸ão de
ro pode ser feita via exposic¸ão a moléculas de espé-
s de oxigênio (EROs), como é o caso do peróxido
io. A investigac¸ão feita por Bornes et al.5 mostrou
rogênese in vitro induzida em CTMs da medula
vinos aumentou a proliferac¸ão e a diferenciac¸ão
retanto, parece que, apesar do aumento da expan-
 as células passam a apresentar importantes danos
e indica instabilidade cromossômica.6 O estudo de
 al.6 corrobora a investigac¸ão conduzida por Brand
ugeriu que a exposic¸ão in vitro ao estresse oxidativo
enescência celular de condrócitos.
o lado, o estudo de Machado et al.6 mostrou rever-
icadores de senescência replicativa de CTMs de
os humanos por meio da suplementac¸ão do meio
com extrato hidroalcoólico de guaraná (Paullinia
semente de guaraná usada para a produc¸ão do
ma planta rica em cafeína, teofilina, teobromina
s.
sultado bastante surpreendente foi descrito por
t al.,8 que investigaram o efeito da suplementac¸ão
ênio na condrogênese induzida em CTMs oriundas
diposo. Foi observado que a presenc¸a de estrogê-
eitos negativos no processo de condrogênese via
 expressão do gene do colágeno 2 e reduc¸ão na
o gene da proteína agrecan.
ac¸ão celular
 zigoto, todas as células corporais e tecidos são
em um processo de regulac¸ão transcricional alta-
trolado. Em geral, o DNA do gene eucariótico tem
ncia inicial de nucleotídeos conhecida como região
 É nela que moléculas sinalizadoras se ligam, per-
não a transcric¸ão e determinam a quantidade de
rito. Essa modulac¸ão é conhecida como regulac¸ão
 mecanismo pelo qual cada tipo de célula é formado
ão de diferentes formas e quantidades de proteí-
 moléculas endógenas, como hormônios e fatores
c¸ão, que podem regular diferencialmente os genes.
 forma, moléculas oriundas da dieta, como o res-
esente na uva), induzem a produc¸ão de sirtuínas,
ue aumentam o tempo de vida celular.
ic¸ões in vitro a induc¸ão da diferenciac¸ão de CTMs
a de determinadas moléculas já é bastante conhe-
tanto, quando as CTMs são colocadas no órgão
em sempre é possível saber se as condic¸ões micro-
 vão favorecera induc¸ão da diferenciac¸ão (mesmo
agentes indutores são concomitantemente inseri-
 células).
oléculas reguladoras da manutenc¸ão do estado
ado das CTMs que garantem a sua pluripotenci-
torrenovac¸ão foram identificadas. Esse é o caso
anog e Sox-2, encontradas tanto em humanos
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Célula epitelialA Condrócito
C
Figura 1 – C
(A) Em um 
condrócito
ciclo celula
secretam c
hialurônico
quanto em
ser expres
diferenciac¸
Para ind
cultivadas 
gem anima
as células,
Assim, as c
extracelula
14 dias, as
característi
marcadores
celulares tí
Go/G1
G2/M
Fase S
Cé
lu
la
s 
(nú
m
er
o)
Cé
lu
la
s 
(nú
m
er
o)
Conteúdo DNA (fluorescência)
B
Condrócito
Proteoglicano
Ácido
hialurônico
Agreg
com
Compos
omparac¸ão entre o ciclo celular de uma célula epitelial e o de u
tecido epitelial serão encontradas células nas fases G0/G1, S e G
s estarão na sua extensa maioria na fase G1. Somente os condro
r completo. (B) O condrócitos, uma vez que seja formado, geralm
onstantemente a matriz extracelular, composta principalmente p
.
 camundongos.9 Quando essa proteína deixa de
sa indica que a célula entrou no processo de
ão.10
uzir a diferenciac¸ão condrogênica as CTMs são
sem a presenc¸a de soro fetal ou adulto (de ori-
l ou humana), que geralmente é usado para nutrir
 e sob exposic¸ão ao fator de crescimento b3.11
élulas desenvolvem uma multicamada com matriz
r rica em proteoglicanas. Em culturas de 10 a
 células passam a produzir colágeno do tipo 2,
co da cartilagem articular. Além disso, apresentam
 de superfície positivos para condrócitos e lacunas
picas visíveis à microscopia ótica. Os condrócitos
permanece
diferenciac¸
A induc¸ã
sas molécu
do meio d
confirmac¸ã
identificac¸ã
can via aná
cadeia da p
quantitativ
Além d
metilac¸ão 
ocorre na 
onteúdo DNA (fluorescência)
Colágeno do tipo 2
ado de proteoglicano
ponente da matriz
Proteina de
ligação
H2O
ição da cartilagem articular
m condrócito avaliado por citometria de fluxo.
2/M, enquanto que no tecido cartilaginoso os
blastos oriundos do pericôndrio apresentarão
ente está agrupado em cerca de oito células que
or colágeno do tipo 2, proteoglicano e ácido
m viáveis até cerca de 90 dias após o início da
ão.12
o da condrogênese é feita por meio do uso de diver-
las indutoras, especialmente pela suplementac¸ão
e cultivo com TFN-�3, IGF-1, BMP-2 e BMP-6. A
o da induc¸ão da condrodiferenciac¸ão é feita pela
o de marcadores como colágeno 2, Sox-9 e agre-
lise da expressão de genes por técnica de reac¸ão em
olimerase (PCR, do inglês polymerase chain reaction)
a em tempo real.
a regulac¸ão diferencial da expressão gênica, a
é uma modificac¸ão epigenética que geralmente
região promotora dos genes que devem ser
6 r e v b r a s o r t o p . 2 0 1 7;5 2(1):2–10
silenciados. Esse processo é mediado pelas enzimas DNA-
-metilases (DNMTs). Genes também podem ser silenciados
via proces
fiquem rela
transcricio
Adesão e
de molde
Ao longo d
diferenciac¸
local espec
suas func¸õ
ocorrem po
importânci
dimension
Os meca
ao longo da
meio da pro
e migrac¸ão
A adesã
dos com a
Estudos in 
do seu am
diferenciac¸
que estão 
de engenha
uso de biom
vra inglesa
compatívei
o crescimen
nos quais a
in vitro.
A estrut
nica e orien
celular, dev
tos, fatores
importante
scaffolds po
ou sintétic
-se o colág
glicosamin
A produ
formados p
uma matriz
ambiente a
A criac¸ão 
ning é feita
a um cam
lico (PLGA)
na produc¸ã
gradável, b
à base de 
agência reg
(FDA). Inve
gue induzir
fibroblastos
Outra t
-electrospinn
celulares que são submetidas a um campo elétrico de alta
intensidade e induzidas a passar por uma agulha fina, o
ra p
old é
a per
 e, p
erarm
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pc¸ão
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s têm
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ivac¸ã
se p
acró
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s com
gem
osteo
inov
 da
s. Du
flam
 efe
cond
m a
so de acetilac¸ão, que impede que as histonas
xadas assim que o DNA fique exposto à regulac¸ão
nal.13
 movimento celular e a produc¸ão
s (scaffolds)
a embriogênese, as células, além do processo de
ão, necessitam migrar ou crescer em direc¸ão a um
ífico e ali permanecerem para o desempenho de
es. Eventos de adesão e movimento celular, que
r sinalizac¸ões químicas e espaciais, são de vital
a por unir células individuais em um formato tri-
al, tal como nos tecidos e órgãos corporais.
nismos de adesão celular são altamente regulados
 morfogênese tecidual. A fosforilac¸ão reversível por
teína quinase C (PKC) é um evento chave na adesão
 celular durante a condrogênese.14
o e o movimento celular também estão relaciona-
 constituic¸ão arquitetônica dos tecidos e órgãos.
vitro mostram que as CTMs respondem ao formato
biente e in vivo células também são induzidas à
ão pelas características topográficas do tecido em
dispostas. Tais evidências impulsionaram a área
ria de tecidos que combina terapia celular com o
ateriais (moldes, também conhecidos pela pala-
 scaffold). Essa área envolve o uso de materiais
s e biodegradáveis que atuam como matriz para
to celular. Os scaffolds nada mais são que suportes
s células são cultivadas para construir um tecido
ura do scaffold, além de fornecer sustentac¸ão mecâ-
tac¸ão espacial para o crescimento e a diferenciac¸ão
e permitir o transporte de nutrientes, metabóli-
 de crescimento e outras moléculas regulatórias
s para as células e para a matriz extracelular. Os
dem ser produzidos a partir de moléculas naturais
as. Entre os biomateriais naturais encontram-
eno, o ácido hialurônico, a hidroxiapatita e os
oglicanos.15
c¸ão de scaffolds por eletrospinning produz moldes
or fibras que conseguem mimetizar fisicamente
 extracelular natural. Essa condic¸ão cria um micro-
dequado para a diferenciac¸ão celular e tecidual.
das fibras de diferentes diâmetros por eletrospin-
 a partir do uso de soluc¸ões poliméricas aplicadas
po magnético. O poliácido láctico-co-ácido glicó-
 é um polímero que tem sido amplamente usado
o de scaffolds por electrospinning, porque é biode-
ioabsorvível e biocompatível. O uso de scaffolds
PLGA já foi aprovado para seres humanos pela
ulatória americana Food and Drug Administration
stigac¸ões mostraram que esse biomaterial conse-
 o crescimento de diferentes tipos de células, como
, osteoblastos e condrócitos.16
ecnologia derivada do electrospinning é o bio-
ing, que usa o processamento de suspensões
que ge
o scaff
técnic
molde
consid
cartila
ser a o
estudo
Apop
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Célula
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muitas
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Nes
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um rep
tecido
cartila
Na 
com s
origem
olítica
pró-in
têm um
pelos 
induze
equenas gotículas que contêm as células. Assim,
 construído já com as células integradas. Essa
mite uma distribuic¸ão homogênea das CTMs no
ortanto, um maior potencial regenerativo.15 Se
os a capacidade regenerativa limitada do tecido
so, a mescla de biomateriais e células-tronco parece
 mais promissora, ainda que haja necessidade de
plementares de eficácia e seguranc¸a.
 e inflamac¸ão na degenerac¸ão
ac¸ão da cartilagem
 a capacidade de autorregular não só a taxa de
o e diferenciac¸ão, mas também a sua morte em
ac¸ões, a partir de um evento conhecido como apop-
rte celular programada. Ao contrário da necrose e
ia, a apoptose é um mecanismo altamente coor-
ue não causa processo inflamatório específico.17
 evidências mostramque processos inflamatórios
duzem a desorganizac¸ão da matriz extracelular e
os condrócitos, o que leva, consequentemente à
da cartilagem. Isso ocorre em muitas doenc¸as dege-
omo a artrite reumatoide e a osteoartrite.18
 que os monócitos/macrófagos são componentes
do sistema imune inato e têm uma grande vari-
unc¸ões. Eles controlam o início e a resoluc¸ão da
 por meio da fagocitose, liberac¸ão de citocinas infla-
spécies reativas de oxigênio (EROs) e ativac¸ão do
une adquirido. Sob circunstâncias normais, monó-
am na corrente sanguínea por curto período antes
spontaneamente em apoptose. A presenc¸a de fato-
latórios inibe a apoptose dos monócitos, que se
 em macrófagos, os quais podem viver por um
do nos tecidos.19,20
rófagos produzem muitas substâncias relevantes
 imunológica e que coordenam o processo de
 (citocinas inflamatórias IL-1�, IL-6, TNF� e a cito-
flamatória IL-10). Além disso, produzem fatores
icos no combate a microrganismos, como os meta-
oxigênio e óxido nítrico, fatores que promovem o
dual, como o fator de crescimento de fibroblasto,
s.21 Hoje são reconhecidos dois tipos de ativac¸ão
agos na resposta inflamatória: a “ativac¸ão clássica”
o alternativa” (fig. 2).
rocesso, quando ocorre um aumento da ativac¸ão
fagos M1 em relac¸ão aos macrófagos M2, haverá
tecidual deficiente com destruic¸ão continuada em
 baixa capacidade regenerativa, como no caso da
.
artrite, a ocorrência de inflamac¸ão intra-articular
ite indica que o líquido sinovial pode ser a
s citocinas inflamatórias e das enzimas prote-
rante a sinovite, ocorre liberac¸ão de citocinas
atórias, como a IL-1� e a TNF�, e tais moléculas
ito inibitório na produc¸ão de colágeno 2 e agrecan
rócitos. Além disso, essas citocinas inflamatórias
 liberac¸ão de metaloproteinases e de agrecanases
r e v b r a s o r t o p . 2 0 1 7;5 2(1):2–10 7
Figura 2 – M tores
macrófago Estu
macrófago s po
o interferon icrob
secretar gr rios.
liberam cit rodu
o ânion su rios 
processo d mad
alternativa inter
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Processo
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do gene So
(um impor
drócitos) e
(inibitória d
Antígeno +
células natural-killers
Interferon gama
(INFy) Monócito
Via clássica
1
3
Macrófagos M1
Fagocitose
dano tecidual
IL-1B
IL-10
TNFa
acrófagos ativados pela via clássica participam como indu
s produzem níveis elevados de IL-2 e baixos níveis de IL-10.
s depende do estímulo de citocinas inflamatórias produzida
 gama (INF�). Os macrófagos ativados que têm atividade m
andes quantidades de citocinas e mediadores pró-inflamató
ocinas pró-inflamatórias, como IL-1, IL-6, TNF�, e também p
peróxido e o peróxido de hidrogênio, bem como intermediá
e fagocitose os macrófagos morrem por morte celular progra
” envolve o estímulo de macrófagos por moléculas como as 
itocina anti-inflamatória IL-10 e que induz o reparo tecidual
unológica pró-inflamatória geralmente é seguida pela resposta
aja reparo tecidual após uma infecc¸ão microbiana ou uma injúri
 doenc¸as crônicas, como a osteoartrite.
am a matriz, o que resulta na destruic¸ão da carti-
ras moléculas também podem estar envolvidas na
os condrócitos, tais como M IL-1� e TNF�, por meio
o da liberac¸ão de óxido nítrico, e a prostaglandina
ue existam CTMs nos tecidos articulares, na mem-
ial, no tendão e na cartilagem articular, a induc¸ão
las para regenerar o tecido cartilaginoso ainda
talmente elucidada. Sabe-se que o processo de
se é desencadeado por fatores como proteínas
ticas do osso (BMPS) e fatores de crescimento,
F-�. Esses fatores agem sobre genes, como o
nscric¸ão SRY-box 9 (Sox9), que é essencial para a
ão dos condrócitos. O Sox9 controla a transcric¸ão
ue sintetizam moléculas da matriz extracelular,
ágeno do tipo 2 e o agregan, ao mesmo tempo em
 suprimem a formac¸ão de condrócitos hipertrófi-
s inflamatórios crônicos parecem influenciar
nte a diferenciac¸ão das CTMs em condrócitos. No
cina IL1� e o TNF�a têm efeito supressor da con-
 Isso porque essas citocinas inibem a expressão
x9 via supressão da expressão da molécula TFG-�
tante fator de iniciac¸ão na diferenciac¸ão dos con-
 o aumento na expressão da molécula Smad7
a condrogênese). A citocina inflamatória IL-17, que
é uma mol
também te
molécula s
ac¸ão regen
Portanto
sobre o imp
regenerativ
inflamatóri
CTMs pode
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apoptose a
Aplicac¸õe
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de pesquisa
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condrócitos
Via alternativa
2
Macrófagos M2 Regeneração
tecidual
4
IL-10
 da inflamac¸ão e são denominados M1. Esses
dos também têm mostrado que a ativac¸ão de
r linfócitos auxiliares ou células NK, em especial
iana e tumoricida são caracterizados por
 Nessa resposta inflamatória esses macrófagos
zem espécies reativas de oxigênio (EROs), como
reativos, como o óxido nítrico. Logo após o
a, conhecida como apoptose. A “ativac¸ão
leucinas IL-4 e IL-13 que leva ao aumento nos
posta anti-inflamatória). No organismo a
 imunológica anti-inflamatória. Ela é importante
a física. O desbalanc¸o entre as duas respostas
écula-chave em processos de inflamac¸ão crônica,
m a capacidade de suprimir a condrogênese. Essa
uprime a fosforilac¸ão da proteína Sox9 e impede a
erativa dela.22
, se considerarmos o conjunto das evidências
ortante papel da inflamac¸ão crônica no processo
o da cartilagem, fica claro que em um ambiente
o com níveis elevados de IL-1�, TNF� e IL-17 as
rão não responder adequadamente à terapia rege-
so porque essas células poderão ser induzidas à
ntes mesmo de se diferenciar em condrócitos.
s clínicas de células-tronco
rac¸ão do tecido cartilaginoso
dos pré-clínicos e clínicos que envolvem poten-
ac¸ão da cartilagem com CTMs são conduzidos para
enc¸as, incluindo a osteoartrite. Apesar de o uso de
 a regenerac¸ão da cartilagem estar ainda em nível
, existem questões importantes a serem resolvidas
 essa terapêutica eficaz e segura.
ntac¸ão de condrócitos de uma região do corpo para
ionada tem como desvantagem a necessidade de
imentos cirúrgicos. A necessidade de expansão dos
 em cultura para aumentar o número de células a
8 r e v b r a s o r t o p . 2 0 1 7;5 2(1):2–10
Pacientes elegíveis = 22
 aloca
-articu
Figura 3 – Jo et 
clínico (Fas rac¸ã
As CTMs fo em l
três seman = 1 ×
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células pod
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de CTMs n
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fase 1
03 IIA-CTM
dose baixa
03 IIA-CTM
dose moderada
03 IIA-CTM
dose alta
Seguimento:
6 meses
Seguimento:
6 meses
Seguimento:
6 meses
Delineamento experimental geral do estudo conduzido por 
e I/II), o efeito da injec¸ão intra-articular de joelho na regene
ram obtidas a partir de lipoaspirado abdominal, cultivadas
as. Dose baixa = 1 × 107; dose moderada = 5 × 107; dose alta
ontinuados em relac¸ão à terapia farmacológica, com excec¸ã
tada também é outro grande problema, pois tais
em se desdiferenciar e produzir fibrocartilagem, e
em hialina.23–26
ativa de minimizar esses problemas, alguns auto-
melho
alta co
defeito
ral e t
ram a pesquisar o efeito da injec¸ão intra-articular
o tratamento da osteoartrite. Esse procedimento
ente traz muitas vantagens, jáque poderia evitar
irúrgico em muitos casos.27–32 Entretanto, somente
i publicado por Jo et al.33 o primeiro ensaio clínico
a avaliar a eficácia e a seguranc¸a da injec¸ão intra-
e joelho na regenerac¸ão da cartilagem articular por
álises clínicas, radiológicas, artroscópicas e histo-
 3).
s injetadas foram obtidas de lipossucc¸ão da gor-
inal subcutânea e as CTMs obtidas foram testadas
a viabilidade, sua pureza (com avaliac¸ão dos mar-
31, CD34, CD45), sua identidade (com avaliac¸ão
ores CD73, CD90), esterilidade e não contaminac¸ão
oxinas ou micoplasmas.
dimentos para a injec¸ão intra-articular foram fei-
c¸ão supina e com anestesia espinhal depois de três
m que foi feita a lipossucc¸ão. Um exame artros-
rão foi feito no joelho e as lesões da cartilagem
ram medidas com uma sonda artroscópica cali-
duada de acordo com a classificac¸ão de lesões da
da International Cartilage Repair Society (ICRS). As
das em soluc¸ão salina foram injetadas sem que
debri, sinovectomia ou meniscotomia durante o
to. Não foram relatados efeitos adversos graves e
 da condic¸ão do joelho avaliada por meio do Wes-
 and McMaster Universities Arthritis Index (Womac)
de CTMs. A
-articular d
osteoartrite
reduc¸ão do
similar à ca
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dose alta
03 IIA-CTM
dose alta
Seguimento:
6 meses
09 alocados para
fase 1
al.33 (2014) que avaliou, por meio de um ensaio
o da cartilagem de pacientes com osteoartrite.
aboratório e introduzidas na articulac¸ão após
 108 células em soluc¸ão salina. Os pacientes
 administrac¸ão de cetoprofeno.
significativamente nos pacientes que receberam
ntrac¸ão de CTMs intra-articular. O tamanho do
cartilagem diminuiu nos côndilos medial femu-
e também nos grupos que receberam doses altas
ssim, os autores concluíram que a injec¸ão intra-
e 1 × 108 células melhorou a func¸ão do joelho com
 e a dor no joelho sem causar efeitos adversos via
s defeitos da cartilagem pela regenerac¸ão de tecido
rtilagem hialina.
ac¸ões finais
os resultados de Joet et al.33 serem animadores,
l.,18 na sua revisão sobre o tema, salientam que
de estudos adicionais que envolvem vários proto-
ecessários para realmente se comprovar a eficácia
nc¸a desse procedimento. Além disso, esses últi-
s comentam que são feitas outras investigac¸ões
ara a melhoria da eficiência da diferenciac¸ão de
ondrócitos por meio da análise da suplementac¸ão
 cultura com várias moléculas regulatórias, como
GF-�1–3; BMP-2, -4, -6, -7; FGF-2, IGF-1 etc. Além
uns compostos, como a dexametasona e o ATP, já
 ac¸ão positiva sobre a condrogênese.
estão importante diz respeito às condic¸ões micro-
 inflamatórias do local em que vão ser injetadas as
ências mostram que as CTMs têm efeitos imunos-
s e anti-inflamatórios. Entretanto, uma supressão
c¸ão articular poderia potencialmente aumentar a
a regenerac¸ão tecidual.
r e v b r a s o r t o p . 2 0 1 7;5 2(1):2–10 9
Nesse caso, o que está em aberto e precisa ser explorado em
estudos futuros são o quanto modificac¸ões no próprio ambi-
ente inflam
de CTMs já
onamento 
regenerativ
belecidas, s
partes do co
eventos rel
gem, o cam
quantidade
Conflitos
Os autores 
r e f e r ê n
1. Baksh D
characte
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2. Amorin 
Silva MA
cultivati
applicat
2012;32(
3. Alberts B
Molecul
Publishi
animais
4. Bobis S, 
characte
Cytobiol
5. Bornes T
culture o
cells diff
cell-seed
Stem Ce
6. Machad
Ribeiro E
prolifera
adipocyt
Res Int. 
7. Brandl A
P. Oxida
Orthop R
8. Sadeghi
Shabani
cartilage
adipose-
9. Rodda D
Transcri
Chem. 2
10. Lee J, Kim
isoforms
Chem. 2
11. Mackay 
Pittenge
human m
1998;4(4
12. Pittenge
Mosca JD
mesench
13. Tamburini BA, Tyler JK. Localized histone acetylation and
deacetylation triggered by the homologous recombination
pathway
5;25(
tta C,
tein 
l Sign
g T, G
 futu
4;11(
hlos 
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70–85
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1;12:
atch
sench
atório articular poderiam induzir a diferenciac¸ão
 alocadas naquela região. A resposta a esse questi-
poderia conduzir ao desenvolvimento de técnicas
as associadas às técnicas cirúrgicas já bem esta-
em necessidade de transplante de CTMs de outras
rpo. Porém, se considerarmos a complexidade dos
acionados à condrogênese e ao reparo da cartila-
inho ainda é longo e se faz necessária uma grande
 de pesquisas complementares.
 de interesse
declaram não haver conflitos de interesse.
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16. Sac
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17. Sor
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Inc
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	Potencial regenerativo do tecido cartilaginoso por células‐tronco mesenquimais: atualização, limitações e desafios
	Introdução
	O tecido cartilaginoso e os desafios para a regeneração
	Proliferação e senescência celular
	Diferenciação celular
	Adesão e movimento celular e a produção de moldes (scaffolds)
	Apoptose e inflamação na degeneração e regeneração da cartilagem
	Aplicações clínicas de células‐tronco na regeneração do tecido cartilaginoso
	Considerações finais
	Conflitos de interesse
	Referências