Efecto del condensado de humo de cigarrillo sobre la remodelación de matrices tridimensionales de colágeno pobladas por fibroblastos gingivales humanos

Abstract

La reparación y regeneración de tejidos constituyen eventos críticos al momento de enfrentar y corregir injurias que puedan afectar la homeostasis de los mismos. El tabaquismo es una enfermedad muy prevalente en Chile y en el mundo, es factor de riesgo para el desarrollo de enfermedad periodontal y diversos componentes del humo de cigarrillo tienen un alto impacto sobre la integridad y funcionalidad celular. Los fenómenos de reparación pueden estudiarse in vitro utilizando fibroblastos gingivales humanos (FGH) cultivados en matrices tridimensionales (3D) de colágeno, las cuales se pueden someter a diferentes niveles de tensión mecánica simulando distintas etapas de la remodelación del tejido de granulación. En el presente estudio se analizó el efecto del condensado de humo de cigarrillo (CHC) sobre las capacidades de remodelación de FGH en un cultivo 3D. Se examinó el efecto del CHC sobre i) las capacidades contráctiles de las células dentro de geles de colágeno y ii) diversos blancos moleculares implicados en los procesos de reparación de tejidos. Se pudo observar que 100 ug/mL de CHC disminuyó la contracción de geles de colágeno estimulados por suero fetal bovino y por el factor de crecimiento transformante beta 1 (TGF-ß1, “transforming growth factor ß1”). Por otro lado, el CHC disminuyó de manera considerable los niveles de prostaglandina E2 (PGE2) en nuestro modelo 3D de estudio. La carga mecánica presente en la matriz 3D moduló los niveles del factor de crecimiento del tejido conectivo (CTGF, “connective tissue growth factor”) y PGE2, siendo mayores en la condición de alta tensión mecánica (geles ‘tensionados’). Sin embargo, en nuestro modelo 3D, el CHC no modificó los niveles de diversos blancos moleculares que sí se ven alterados por diferentes productos del humo de cigarrillo (nicotina, CHC y extracto del humo de cigarrillo) en placas de cultivo 2D. Estas proteínas fueron actina de músculo liso alfa (α-SMA, “alpha smooth muscle actin”), integrina ß1, metaloproteasa de matriz 2 (MMP-2, “matrix metalloprotease 2”), MMP-3, factor de crecimiento del tejido conectivo (CTGF, “connective tissue growth factor”) e interleuquina 6 (IL-6). Finalmente, el CHC altera los procesos celulares vinculados a los fenómenos de reparación y regeneración de tejidos, modulando tanto los procesos contráctiles como los niveles de proteínas implicadas en estos eventos, afectando de esta forma la salud periodontal

Wound healing and tissue remodeling are critical processes during tissue repair after an injury. Tobacco smoking is a prevalent habit in Chile, is a major risk factor for periodontal disease and several components from cigarette smoke affect cell integrity and functionality. Tissue repair may be studied in vitro using three dimensional (3D) collagen matrices populated by human gingival fibroblasts (HGF). These matrices represent distinct steps during granulation tissue remodeling, when they are exposed to different mechanical tensions. We have analyzed the effect of cigarette smoke condensate (CSC) on HGF remodeling capacities in a 3D model. We evaluated HGF contractile properties in collagen matrices and the production of proteins involved in the regulation of myofibroblasts and granulation tissue contraction. These included α-SMA, ß1 integrin, PGE2, IL-6, CTGF, MMP-3 and MMP-2. Our results show that CSC at 100 ug/mL decreased collagen gel contraction induced by foetal bovine serum and TGF-ß1. Also, PGE2 levels were strongly diminished by CSC in our 3D model. Matrix mechanical load modified levels of CTGF and PGE2, where high mechanical tension increased these proteins levels, compared with low tension matrices. However, different proteins involved in wound healing that are affected by several products of cigarette smoke in a 2D culture model, were unmodified by CSC in our 3D model (α-SMA, ß1 integrin, MMP-2, MMP-3, CTGF and IL-6). Finally, CSC alters cellular responses involved in wound healing, modifying to a minor extent contractile properties and expression of proteins related to tissue repair processes, thereby affecting periodontal health