Regenerative potential of dedifferentiated fat cells and applications in dentistry

Abstract

Introdução: A engenharia de tecidos com recurso a células estaminais é atualmente um campo de investigação e aplicações clínicas abrangente em diversas áreas da medicina, tendo em vista a regeneração dos tecidos danificados ou perdidos. Existem diversos tipos de células estaminais, com diferentes origens, e com diferente capacidade de diferenciação. No entanto, a sua colheita, isolamento e quantidade obtida são uma limitação ao seu uso. Assim, outras fontes de células estaminais têm sido exploradas como alternativas promissoras, entre as quais as células obtidas por desdiferenciação, que correspondem a células somáticas adultas que foram desdiferenciadas para um fenótipo tipo estaminal. Vários tipos celulares foram desdiferenciados com sucesso, entre os quais os adipócitos. Uma vez que o tecido adiposo branco se encontra amplamente distribuído nos mamíferos, a vantagem do processo de desdiferenciação aplicado a adipócitos maduros passa pela obtenção de um grande número de células estaminais a partir de uma pequena amostra de tecido adiposo. As células obtidas são frequentemente denominadas por DFAT (do inglês dedifferentiated adipose tissue), apresentando um elevado potencial para regeneração de tecidos em todas as áreas médicas, sendo a medicina dentária um campo promissor para a sua aplicação. Objetivos: Pretende-se descrever os métodos atualmente utilizados para a obtenção das células DFAT, bem como quais os tipos celulares e tecidos conseguidos a partir da diferenciação destas células. Adicionalmente, pretende-se descrever e testar um protocolo para a obtenção destas células. Por último, pretende-se avaliar as possíveis aplicações destas células na medicina dentária regenerativa. Metodologia: Realizou-se uma pesquisa com a seguinte fórmula na base de dados Medline (consultada através da PubMed): (Dedifferentiated adipocyte-derived progeny cells) OR (dfat cells) OR ("Adipocytes"[Mesh] AND dedifferentiation). Não foram colocados limites cronológicos e usou-se como filtros, artigos publicados em inglês, espanhol ou português.Foi estabelecido um protocolo para obtenção de células DFAT e foi realizada uma avaliação da sua eficácia. Resultados: . De 179 referências selecionaram-se 40 artigos, aos quais se adicionaram mais 4 por referência cruzada. Destes, 6 correspondem a estudos in vivo, 20 in vitro e 18 in vivo e in vitro, não tendo sido encontrados ensaios clínicos. Os resultados mostram a possibilidade de diferenciação de células DFAT obtidas de diferentes animais, em células e tecidos da linhagem mesodérmica e ectodérmica. Para a obtenção destes tipos celulares, diversas técnicas de desdiferenciação são reportadas na literatura. Entre elas encontra-se a técnica "ceiling culture” como a mais explorada, estando descritas várias modificações da mesma, desde cultura em frascos, placas de petri ou com recurso a lamelas. Esta técnica baseia-se na capacidade de flutuação dos adipócitos maduros em meio líquido. Outra técnica descrita foi designada de “non-attached surface”, que tem por base a migração e adesão das células DFAT. Foi possível obter células DFAT com o protocolo proposto, contudo o estabelecimento de uma cultura não foi conseguido. Discussão e Conclusão: Cada técnica de cultura apresenta vantagens e desvantagens inerentes, sendo que a escolha de uma em detrimento das outras, deverá ser feita tendo em conta o objetivo do estudo. O meio de cultura utilizado é responsável por diferenças consideráveis na eficácia de proliferação das células DFAT. Não foi relatada nenhuma superioridade relativa aos suplementos nutritivos dos meios de cultura como soro bovino fetal, soro equino e soro de vitelo no sucesso de obtenção das células DFAT, no entanto, uma maior percentagem foi descrita como sendo mais vantajosa. Relativamente às características dos adipócitos, os resultados encontrados apresentam diferenças relativamente ao potencial de desdiferenciação e diferenciação, relacionadas com o tamanho dos adipócitos, à idade e espécie do animal dador e zona de colheita do tecido adiposo. As dificuldades encontradas com o estabelecimento de uma cultura de células DFAT devem-se provavelmente aos restos celulares e lípidos na cultura. Este protocolo deve ser otimizado para futuros estudos. Ainda assim, comparativamente às células estaminais já utilizadas para diferenciação de células e tecidos da cavidade oral como as de origem dentária ou células mesenquimatosas do tecido adiposo, as células DFAT parecem ser uma fonte significativamente mais vantajosa para a medicina dentária regenerativa, pela técnica de colheita pouco invasiva para a sua obtenção, pureza e abundância por unidade de amostra, apresentando um diverso potencial de diferenciação que poderá ser utilizado futuramente no tratamento de diversas patologias oro-faciais.

Introduction: Bioengineering with stem cell use is currently a broad field in regenerative medicine, with research and clinical procedures being held with the aim of truly regenerate the lost or damaged tissues.Several types of stem cells are known, from different sources and with different differentiation potentials. However, its collection, isolation and obtainment numbers are a limitation for their use. Thus, other sources of stem-cells appear as a promising alternative, as the dedifferentiated cells, which correspond to adult somatic cells that were dedifferentiated into a stem-like phenotype. Several cell types have been successfully dedifferentiated, such as adipocytes. As white adipose tissue is widely distributed in mammals, the dedifferentiation process applied to mature adipocytes represents a major advantage, once it allows obtaining a considerable amount of stem cells only from a small amount of adipose tissue. Therefore, the obtained dedifferentiated adipose tissue cells (DFAT cells) present a high potentiality for tissue regeneration in all medical areas, being dentistry a promising field for its application.Objectives: The aim of this work was to describe the currently used methods for obtaining DFAT cells, as well as the cells and tissue types achieved from the differentiation of these cells and the possible applications of DFAT cells in regenerative dentistry. Additionally, we intended to propose and test a protocol to obtain DFAT cells.Methods: A search was conducted in the data base Medline (retrieved from PubMed) with the following formula: ((Dedifferentiated adipocyte-derived progeny cells) OR (dfat cells) OR ("Adipocytes"[Mesh] AND dedifferentiation)). No chronologic limits were imposed. The applied filters were studies published in English, Spanish and Portuguese. A protocol was established to obtain DFAT cells and an evaluation of its efficacy was performed.Results: From 179 references, 40 articles were selected, and 4 were added by cross-references. From the total, 6 corresponded to in vivo studies, 20 in vitro and 18 in vivo and in vitro studies. No clinical studies were found. It was possible to obtain a wide variety of cells and tissues from the mesodermal and ectodermal lineage out of DFAT cells of different mammals. In order to obtain these differentiated cells, several dedifferentiation techniques are reported. Among them, the ceiling culture technique is the most explored and presents several modifications, from flasks, petri dishes or coverslips. This technique is based on the floating capacity of mature adipocytes. Other technique was described, named “non-attached surface”, which is based in the migration and adhesion characteristics of DFAT cells. DFAT cells were obtained with the proposed protocol, however the cellular expansion was insufficient to establish a cell culture. Discussion and Conclusion: Each dedifferentiation technique presents advantages and disadvantages, and the selection should be made considering the aim of the study. The used culture medium is responsible for considerable differences in the proliferation efficiency of DFAT cells. No superiority among culture media supplements as fetal bovine, horse, or calf serums was found. However, it is described that a higher percentage is an advantage for the success of obtaining DFAT cells.When it comes to the characteristics of the DFAT cells, differences are found among the literature regarding the dedifferentiation and differentiation potential, and its relation to the size of the adipocytes, age and specie of the donor animal, together with the harvesting area. Difficulties in establishing a DFAT cell culture were probably due to debris and grease in the cultures. For future studies, the protocol should be improved. Still, comparing to other stem cells currently used for the differentiation of cells and tissues from the oral cavity such as dental-origin and adipose tissue mesenchymal cells, DFAT cells seem to be a significant more advantageous source for regenerative dentistry, due to their simple harvest procedure, purity and abundance per sample unit. Thus, DFAT cells present a wide differentiation potential that could be used in the future for the treatment of a wide range of oral and facial pathologies.