A estimulação elétrica (ES) tem sido testada clinicamente há mais de 40 anos para promover a regeneração óssea, principalmente como complemento aos tratamentos padrão de fraturas. No entanto, os mecanismos biológicos pelos quais a ES promove a regeneração óssea e o comprometimento osteogênico das células progenitoras ósseas permanecem amplamente desconhecidos.

Num estudo recente publicado na Scientific Reports, investigadores do SCERG-iBB (João C. Silva, Fábio Garrudo e Frederico Ferreira) em colaboração com Sofia Fernandes (IBEB-Faculdade de Ciências-Universidade de Lisboa) e João Meneses, Nuno Alves e Paula Pascoal -Faria (CDRSP-Politécnico de Leiria), estudaram o efeito de cinco protocolos diferentes de estimulação eléctrica na viabilidade, proliferação e diferenciação osteogénica de células estaminais do mesênquima derivadas da medula óssea humana (hBM-MSCs). Um modelo numérico de elementos finitos (FEM) representativo da plataforma de cultura foi desenvolvido para caracterizar o sistema e prever a magnitude/distribuição dos campos elétricos gerados pelos diferentes protocolos de estimulação. Estudos de cultura celular in vitro demonstraram que todos os protocolos não prejudicaram a viabilidade e a morfologia celular enquanto melhoraram a diferenciação osteogênica das hBM-MSCs. Os resultados obtidos evidenciaram diferenças relevantes de acordo com o modo de operação do protocolo aplicado (potencial versus corrente controlada), incluindo a escolha da duração e período do estímulo eléctrico. Também se observou um melhor desempenho do protocolo controlado por corrente (STIM3 OM) na promoção da diferenciação osteogênica de hBM-MSCs, como verificado por uma mineralização in vitro mais eficiente e pela sobreexpressão dos genes específicos da osteogénese. No geral, este trabalho enfatiza o papel relevante da modelação numérica na seleção e otimização de parâmetros da estimulação eléctrica para melhorar a diferenciação osteogénica das MSCs in vitro, um passo importante no desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas para a regeneração óssea.

Este estudo foi desenvolvido no âmbito dos projetos financiados pela FCT “InSilico4OCReg” (PTDC/EME-SIS/0838/2021) e “OptiBioScafold” (PTDC/EME-SIS/4446/2020). Ver mais.