Estudo da bioactividade de péptidos - proteínas para a regeneração de tecidos

Dissertação de mestrado em Micro-Nano TecnologiasO principal objectivo da medicina regenerativa e engenharia de tecidos é restaurar a função de tecidos danificados. Por esta razão, o desenvolvimento de biomateriais nestas áreas pode contemplar a incorporação de proteínas para mimetizar comportamentos endógenos. Alguns dos péptidos/proteínas bioactivas que têm sido utilizados para facilitar a reparação e reconstrução duma variedade de tecidos, evitando a formação de cicatrizes, são as matriquinas e a eritropoetina (EPO). As matriquinas podem ser obtidas a partir da matriz extracelular (MEC), através da descelularização de tecidos ou órgãos, sendo que neste trabalho será utilizada a MEC do urotélio da bexiga de porco (UBM). As matriquinas têm demonstrado efeitos quimiotáticos e mitogénicos em células progenitoras/estaminais. Também a EPO para além da sua actividade na eritropoiese, revelou possuir actividade quimiotática para este tipo de células. Como tem sido demonstrada a participação de células estaminais na remodelação dos tecidos in vivo, torna-se interessante examinar a resposta das células indiferenciadas aos péptidos derivados da UBM. Assim, o objectivo deste trabalho recai sobre a avaliação da actividade quimiotática e mitogénica de matriquinas nas células progenitoras/estaminais através de estudos in vitro e da avaliação da reparação de feridas in vivo. Foi ainda testada a incorporação da EPO num nanogel de dextrino, uma vez que um sistema de libertação controlada da proteína pode trazer vantagens para posteriores aplicações in vivo. Os resultados obtidos, embora preliminares, não confirmam o efeito na proliferação das células mesenquimais, ao contrário do esperado e do descrito na literatura. Por outro lado, nos ensaios de migração in vitro obtiveram-se resultados promissores, assim como nos estudos, in vivo, usando o modelo de feridas. Embora macroscopicamente não fossem visíveis diferenças nas feridas, a avaliação histológica sugere que nos animas tratados com o hidrolisado da UBM parece haver uma regeneração mais eficaz da pele lesada. No estudo de incorporação da EPO, os resultados sugerem que a proteína foi incorporada no nanogel de dextrino, sendo posteriormente libertada na presença de soro. Os estudos efectuados reforçam a ideia de que as matriquinas promovem a migração de células estaminais in vitro e que o recrutamento, in vivo, deste tipo de células para o local da lesão poderá ser fundamental para a regeneração dos tecidos, evitando a formação de cicatriz. A incorporação da EPO no nanogel dextrino abre novas possibilidades de estudo para o desenvolvimento de um novo método terapêutico na medicina regenerativa.The main goal of regenerative medicine and tissue engineering is to restore the function of damaged tissues. For this reason, the development of biomaterials for these applications can include the incorporation of proteins to mimic endogenous behaviors. Some of the bioactive peptides/proteins that have been used to facilitate the repair and reconstruction of a variety of tissues, preventing scar formation, are the matrikines and the erythropoietin (EPO). The matrikines are obtained from the extracellular matrix (ECM) through decellularization of tissues or organs and, in this work, the ECM used was from pig’s urinary bladder (UBM). The matrikines have shown chemotactic and mitogenic effects on progenitor/stem cells, as well as, EPO protein that beside its function on the red blood cells formation, it also showed chemotactic activity for MSCs. Since the participation of stem cells has been demonstrated in tissue remodeling in vivo, it is interesting to evaluate the response of undifferentiated cells to UBM’s peptides. Thus, the aim of this work falls on the evaluation of the mitogenic and chemotactic activity of matrikines in progenitor/stem cells through in vitro studies and assessment of wound repair in vivo. The incorporation of an EPO into a dextrin nanogel was also tested, in order to develop a protein delivery system, which can provide benefits for future in vivo applications. Preliminary the results do not confirm the effect on the proliferation of MSCs described in the literature. Nevertheless, promising results were obtained in the in vitro migration assays, as well as, in the in vivo wound regeneration studies. Although macroscopic differences were not detected, the histological evaluation suggests that the wounds of animals treated with UBM hydrolysates showed a more effective regeneration of damaged skin. Concerning of the EPO incorporation assays, the results suggest that EPO has been efficiently incorporated into dextrin nanogel, and its release was achieved in the presence of serum. These studies support the idea that matrikines are important factors in stem cells migration in vitro, and that the recruitment of this type of cells in vivo to the injury site could promote the tissue regeneration, preventing scar formation. The use dextrin nanogel as delivery system for EPO opens new possibilities to the development of a new therapeutic method in regenerative medicine