Os pesquisadores da Stanford Medicine descobriram como as alterações genanãticas e moleculares no envelhecimento das células-tronco do esqueleto podem contribuir para a ma¡ cicatrização de fraturas, osteoporose e vários distúrbios do sangue, bem como inflamação geral e envelhecimento - ou "inflamação".

A pesquisa foi feita em ratos, mas as descobertas provavelmente se aplicam a humanos.

A equipe começou a testar uma técnica para revigorar células-tronco esquelanãticas antigas com um gel antienvelhecimento. 

"As células-tronco esquelanãticas da£o origem a ossos, cartilagens e células especiais que fornecem um nicho ou bera§a¡rio para o desenvolvimento de sangue e células-tronco imunola³gicas", disse  Charles Chan , PhD, professor assistente de cirurgia. “Portanto, se as células-tronco esquelanãticas envelhecidas não apresentam um bom desempenho, elas podem contribuir para uma ampla variedade de doenças que encontramos em pessoas mais velhas.” A cura a³ssea lenta ou incompleta éuma das principais causas de morbidade e mortalidade em adultos idosos, acrescentou.

Embora os cientistas tenham entendido hámuito tempo os mecanismos por trás da osteoporose e da ma¡ cicatrização das fraturas, Chan e sua equipe, pela primeira vez, rastrearam as origens desses dois mecanismos atéa ação das células-tronco do esqueleto.

Um  artigo  descrevendo a pesquisa foi publicado na  Nature  em 11 de agosto. Chan e  Michael Longaker , MD, o Dean P. e Louise Mitchell Professor na Escola de Medicina, são co-autores saªnior. Chan e Longaker são membros do Instituto de Biologia de Canãlulas-Tronco e Medicina Regenerativa. Bolsista de pa³s-doutorado Thomas Ambrosi, PhD; ex-estudante de medicina Owen Marecic, MD; e o ex-bolsista de pa³s-doutorado Adrian McArdle, MD, PhD, compartilham a autoria saªnior.

Normalmente, os ossos estãoem constante fluxo, com tecido ósseo antigo sendo reabsorvido e novo osso sendo adicionado para substitua­-lo e reparar fraturas minaºsculas que aparecem com o tempo. Em ossos jovens e sauda¡veis, esse processo éequilibrado. 

Os pesquisadores descobriram que os genes expressos por células-tronco esquelanãticas antigas em camundongos estavam associados a  redução da formação a³ssea e maior reabsorção a³ssea. Esse desequila­brio imita as condições que levam a  osteoporose em humanos. 

“Quando o osso cicatriza, ele desenvolve um calo na fratura, que geralmente estãocheio de células-tronco esquelanãticas”, disse Chan. “Mas em ratos idosos, hámuito menos células-tronco esquelanãticas no local da cura”. As células-tronco esquelanãticas de camundongos com 24 meses de idade, uma idade compara¡vel a humanos de 75 anos, também foram menos capazes de formar osso em uma placa de laboratório em comparação com células-tronco esquelanãticas jovens, descobriu a equipe. 

Outras pesquisas mostraram que parte do problema na cicatrização de fraturas pode ser encontrada na conexão entre as células-tronco esquelanãticas e as células-tronco hematopoanãticas, que da£o origem ao sangue e a s células do sistema imunológico. As células-tronco esquelanãticas produzem não apenas osso e cartilagem, mas também células especiais que criam o nicho para o desenvolvimento de sangue e células-tronco imunola³gicas na medula a³ssea. 

A pesquisa revelou que o ato de expor células-tronco hematopoianãticas a células-tronco esquelanãticas velhas distorceu o desenvolvimento dessas células-tronco hematopoianãticas, disse Ambrosi. Apa³s a exposição, as células-tronco hematopoanãticas produziram mais células que expressam fatores inflamata³rios e absorvem osso, disse ele.

“Isso ecoa o que vemos na cla­nica, onde podemos colocar um pino no osso quebrado de um paciente idoso e descobrir que a fratura simplesmente não cicatriza”, disse Chan. 

Ao alterar o desenvolvimento normal do sangue e das células-tronco do sistema imunológico, as células-tronco ósseas velhas também podem acelerar o envelhecimento e as doenças em muitas outras partes do corpo. A inflamação éreconhecida como um importante fator geral do envelhecimento, e uma forte ligação entre as duas levou ao termo "inflamação". Se células-tronco esquelanãticas velhas estãoconduzindo a criação de mais células inflamata³rias, elas podem ser responsa¡veis ​​pelo aumento da inflamação e envelhecimento dos tecidos por todo o corpo, disse Chan. 

 As células-tronco do sangue que se desviam do desenvolvimento normal também tem sido associadas ao desenvolvimento de doena§as, como a aterosclerose, de modo que as células-tronco esquelanãticas em envelhecimento podem desempenhar um papel no aparecimento de muitas outras doena§as, disse Chan. “Na³s realmente não sabemos onde termina a influaªncia das células-tronco esquelanãticas envelhecidas”, disse ele. “Eles podem ser os principais impulsionadores do envelhecimento e das doenças em geral.” 

Os pesquisadores encontraram motivos para esperana§a, no entanto. A análise genanãtica revelou que os ratos mais velhos produziram muito fator estimulador de cola´nias 1, ou Csf1. Essa molanãcula énecessa¡ria para a cura a³ssea, mas deve estar presente na quantidade certa - nem muito nem pouco - para fazer seu trabalho direito. Eles também viram uma diminuição na expressão de uma molanãcula chamada BMP2, que éum poderoso estimulador da atividade das células-tronco esquelanãticas e também éimportante para a cicatrização a³ssea. 

Com base em suas descobertas, o grupo criou um gel especial, com BMP2 e um anticorpo que reduz onívelde Csf1, para redefinir o comportamento das células-tronco antigas. Quando os pesquisadores aplicaram o gel nasuperfÍcie de fraturas ósseas em ratos velhos, eles se curaram como fraturas em um grupo de controle de ratos jovens.  

“Podemos ser capazes de tornar a consolidação de fraturas antigas mais semelhante a  consolidação de fraturas na juventude. a‰ muito emocionante. Como nossa população estãoenvelhecendo, o a´nus médico das fraturas antigas também estãoaumentando ”, disse Longaker. “Se pudermos tratar localmente uma fratura antiga e estimular um reparo mais robusto, como era quando o paciente era mais jovem, isso teria enormes benefa­cios.” 

Se a técnica for bem-sucedida em testes clínicos, disse Longaker, os pacientes podera£o caminhar e se recuperar mais rapidamente, evitando complicações como pneumonia ou coa¡gulo sangua­neo na perna.

Os pesquisadores também suspeitam que o rejuvenescimento das células-tronco esquelanãticas antigas pode reverter a produção distorcida de células imunes inflamata³rias e desequila­brios nos tipos de células sanguíneas produzidas em pessoas mais velhas. “Temos esperana§a de que, ao abordar asmudanças que ocorrem com o envelhecimento das células-tronco esquelanãticas, podemos acabar reduzindo asmudanças relacionadas a  idade e as doenças em todo o corpo”, disse Chan.