Resumo: A regeneração periodontal em defeitos extensos permanece um grande desafio clínico, em grande parte devido à imprevisibilidade dos tratamentos disponíveis. Essa dificuldade está associada à heterogeneidade das células-tronco do ligamento periodontal (hPDLSCs), que incluem populações com alto (HOP) e baixo (LOP) potencial osteogênico. A predominância de células LOP, caracterizadas por barreiras significativas à diferenciação osteogênica, compromete a eficácia e a consistência dos resultados terapêuticos. Este estudo investigou a interação antagônica entre os genes ASPN e BMP2, fortemente relacionados ao padrão de diferenciação osteogênica e à mineralização de hPDLSCs, com o objetivo de identificar estratégias terapêuticas para otimizar a regeneração periodontal. Células HOP e LOP foram cultivadas em condições padrão (SDM) e osteogênicas (OM). A mineralização foi avaliada por coloração com Alizarina Red S (AR-S), enquanto a expressão gênica de ASPN, BMP2, OCN e RUNX2 foi quantificada por qRT-PCR, e os níveis proteicos de BMP2 foram medidos por multiplex Luminex. A análise estatística incluiu correlações de Pearson, Análise de Componentes Principais (PCA), Análise Discriminante Linear (LDA) e modelagem multivariada, realizadas no RStudio (versão 4.3.0–R 4.4.2) para explorar as associações entre os fatores analisados. Os resultados revelaram que células HOP apresentaram maior capacidade de mineralização, associada à regulação positiva do gene BMP2 (p<0,05) e à redução significativa da expressão de ASPN (p<0,01). Nas células LOP, a expressão de BMP2 também foi modulada positivamente em resposta à indução osteogênica, porém sem aumento correspondente nos níveis proteicos de BMP2. A expressão elevada de ASPN nas células LOP correlacionou-se negativamente com a expressão de BMP2 (r=-0,565, p=0,004) e com a mineralização (r=-0,719, p<0,001). Em contrapartida, os níveis proteicos de BMP2 apresentaram correlação positiva significativa com a mineralização (r=0,422, p=0,041). A matriz de correlação e a análise de rede destacaram a interação antagônica entre ASPN e BMP2, sublinhando seus papéis complementares na regulação do potencial osteogênico. O modelo multivariado confirmou ASPN como um inibidor chave da osteogênese, enquanto a proteína BMP2 foi identificada como um promotor essencial. Conclui-se que a redução na expressão de ASPN e o aumento da sinalização de BMP2 podem melhorar significativamente a regeneração periodontal. Esses achados reforçam a necessidade de intervenções moleculares direcionadas para superar as limitações associadas às células LOP, aumentando a previsibilidade e a eficácia das terapias regenerativas em defeitos periodontais complexos Ver menos

Abstract: Periodontal regeneration in extensive defects remains a significant clinical challenge, largely due to the unpredictability of current treatments. This difficulty is linked to the heterogeneity of periodontal ligament stem cells (hPDLSCs), which include populations with high (HOP) and low (LOP) osteogenic potential. The predominance of LOP cells, characterized by significant barriers to osteogenic differentiation, undermines the efficacy and consistency of therapeutic outcomes. This study investigated the antagonistic interaction between the genes ASPN and BMP2, which are strongly associated with osteogenic differentiation patterns and mineralization in hPDLSCs, aiming to identify therapeutic strategies to optimize periodontal regeneration. HOP and LOP cells were cultured under standard (SDM) and osteogenic (OM) conditions. Mineralization was assessed using Alizarin Red S (AR-S) staining, while the gene expression of ASPN, BMP2, OCN, and RUNX2 was quantified by qRT-PCR, and BMP2 protein levels were measured using multiplex Luminex assays. Statistical analyses included Pearson correlations, Principal Component Analysis (PCA), Linear Discriminant Analysis (LDA), and multivariate modeling, performed in RStudio (version 4.3.0–R 4.4.2), to explore associations among the studied factors. The results showed that HOP cells exhibited greater mineralization capacity, associated with upregulation of BMP2 (p<0.05) and a significant reduction in ASPN expression (p<0.01). In LOP cells, BMP2 expression was also positively modulated in response to osteogenic induction; however, this was not accompanied by a corresponding increase in BMP2 protein levels. Elevated ASPN expression in LOP cells correlated negatively with BMP2 expression (r=-0.565, p=0.004) and mineralization (r=-0.719, p<0.001). Conversely, BMP2 protein levels showed a significant positive correlation with mineralization (r=0.422, p=0.041). The correlation matrix and network analysis highlighted the antagonistic interaction between ASPN and BMP2, emphasizing their complementary roles in regulating osteogenic potential. The multivariate model confirmed ASPN as a key inhibitor of osteogenesis, while BMP2 protein was identified as an essential promoter. It is concluded that reducing ASPN expression and enhancing BMP2 signaling can significantly improve periodontal regeneration. These findings underscore the need for targeted molecular interventions to overcome the limitations associated with LOP cells, thereby increasing the predictability and effectiveness of regenerative therapies in complex periodontal defects Ver menos