Imunoexpressão de fatores reguladores da osteoclastogênese na doença periodontal em humanos e sua relação com os parâmetros clínicos

Periodontal disease is an infection initiated by oral periodontal pathogens that trigger an immune response culminating in tissue destruction. This destruction is mediated by the host by inducing the production and activation of lytic enzymes, cytokines and the stimulation of osteoclastogenesis. The aim of this study was to compare the immunohistochemical expression of factors involved in bone resorption, RANKL (Ligand Receptor Activator of Nuclear Factor kappa B), OPG (Osteoprotegerin) and TNF-α (tumor necrosis factor alpha) between the gingival healthy, gingivitis and chronic periodontitis and correlate them with clinical parameters. The sample consisted of 83 cases and 12 clinically healthy gums, 42 gingivitis and 29 periodontitis, from 74 adolescent and adult patients with a mean age of 35 years, without systemic changes and non-smokers, predominantly female and race brown. There was no statistically significant difference for the expression of anti-RANKL (p = 0.581) and RANKL / OPG ratio (p = 0.334) when comparing the three conditions, but the anti-OPG and anti-TNF-α showed statistically significant between the types of injury (p = 0.001 and p <0.001, respectively), showing greatest expression in periodontitis. In cases of periodontitis, the variable clinical attachment loss (PIC) was statistically significant and positive correlation, respectively, with immunostaining of anti-RANKL (p = 0.002, p = 0.001 and r = 0.642), anti-OPG (p = 0.018, p = 0.014 and r = 0.451), anti-TNF-α (p = 0.032, p = 0.014 and r = 0.453) and the percentage ratio of RANKL / OPG (p = 0.018, p = 0.002 and r = 0.544). The tooth mobility (MB) showed a statistically significant difference only with immunohistochemical anti-RANKL (p = 0.026), and probing depth (PD) was positively correlated with anti-RANKL (p = 0.028 and r = 0.409), both in cases of periodontitis. Only in cases of gingivitis TNF-α was positively correlated with RANKL (p = 0.012 and r = 0.384) and the RANKL / OPG ratio (p = 0.027 and r = 0.341). Given these results, we conclude that the greatest expression of TNF-α in periodontitis demonstrates a relationship with the progression and severity of periodontal disease and the correlation between all antibodies and clinical attachment loss demonstrates their involvement in periodontal bone resorption

Bioatividade de Líquidos Iónicos Derivados do Valproato na Osteoclastogénese Humana e Estudo do Efeito Antomicrobiano dos Catiões Utilizados

Os Líquidos Iónicos (LIs) são compostos iónicos com pontos de fusão abaixo de 100°C, muitos deles são líquidos à temperatura ambiente. As numerosas combinações entre o catião e anião permitem modular as suas propriedades físico-químicas. A associação entre LIs e Ingredientes Farmacêuticos Ativos (IFAs) tem sido estudada e revelou que esta combinação reduz os efeitos secundários dos fármacos e aumenta a sua biodisponibilidade. A resistência bacteriana é um problema na sociedade moderna. Por esse motivo, é crucial pesquisar novos alvos terapêuticos para superar esta situação. O Ácido Valpróico (VPA) é um fármaco anti-epiléptico muito utilizado no tratamento de doenças neurológicas, mas que possui vários efeitos secundários associados, afetando principalmente a remodelação óssea. A combinação de LIs e IFAs – LIs-IFAs – tem demostrado que estes compostos podem ser úteis para ultrapassar a resistência bacteriana, bem como os problemas que os pacientes sujeitos ao tratamento com VPA experienciam. O objetivo deste estudo é determinar a bioatividade de LIs-IFAs, tanto em estirpes de bactérias, como em células do osso – osteoclastos (humanos). No estudo bacteriano, a Ampicilina de Sódio e vários catiões halogenados foram aplicados em estirpes bacterianas, nas quais estavam incluídas algumas estirpes resistentes, e foram determinadas as suas taxas de crescimento. No estudo osteoclastogénico, foram usados vários catiões associados com valproato que, posteriormente, foram aplicados em culturas de células osteoclásticas humanas para determinar o seu efeito nestas células. Os LIs-IFAs mostraram efeitos inibitórios em ambos os estudos. No estudo antimicrobiano o [C16Pyr] [Cl] associado à Ampicilina de Sódio revelou inibição das estirpes sensíveis e de bactérias resistentes. Na avaliação do processo osteoclastogénico, o [C2OHDMIM] [Valproato] e [C6,6,6,14P] [Valproato] demonstraram capacidade de modular negativamente este processo. Os resultados obtidos no presente trabalho destacam o potencial destes compostos como novos fármacos, e a importância de outros estudos para compreender os mecanismos pelos quais eles atuam, tanto em células como em bactérias.

Estudo do potencial anti-inflamatório e antiartrítico de Pterodon polygalaeflorus e dos seus mecanismos de ação

O gênero Pterodon pertence à família das Fabaceae e inclui quatro espécies nativas do Brasil: P. emarginatus Vog., P. apparicioi Pedersoli, P. abruptus Benth. e a espécie objeto deste estudo P. polygalaeflorus Benth.. Seus frutos são utilizados pela medicina popular devido às propriedades antirreumática, analgésica, anti-inflamatória, dentre outros. O objetivo deste trabalho foi avaliar a espécie Pterodon polygalaeflorus quanto ao seu potencial anti-inflamatório, antiartrítico e toxicológico, através da análise de seus efeitos em modelos in vitro e in vivo. Os extratos EEPpg, EHPpg e EDPpg reduziram (p<0,01) a produção in vitro de NO, por macrófagos ativados por LPS, com baixa citotoxicidade e diminuíram a celularidade (p<0,05) no exsudato inflamatório no modelo de inflamação in vivo conhecido como air pouch. O extrato mais ativo (EHPpg) foi selecionado e submetido a fracionamento em coluna de sílica gel 60 gerando quatro frações. Todas as frações (Fr I-Fr IV) reduziram: a produção de NO (p<0,001) por macrófagos ativados, com baixa ou nenhuma citotoxicidade; a migração de macrófagos in vitro (p<0,01, ensaio de wound healing) e in vivo (p<0,05, peritonite induzida por tioglicolato); e a proliferação de esplenócitos estimulados com Con A (p<0,001). As frações III e IV, mais ativas nos ensaios anteriores, mostraram ação antiartrítica (com 0,02 mg/kg), utilizando o modelo in vivo de artrite induzida por adjuvante completo de Freund (AIA), demonstrada por redução: do índice de edema de pata em 23,7% (Fr III) e 43,95% (Fr IV); das lesões histopatológicas na região tíbio-tarsal típicas de articulações com AIA (p< 0,05); do peso e celularidade do linfonodo e do baço, mas não da celularidade da medula óssea; das subpopulações de linfócitos (CD4+, CD8+ e CD19+) nos linfonodos inguinais, porém com significativo aumento das subpopulações ativadas CD4+CD69+, redução da CD8+CD69+ e aumento de CD19+CD69+ (apenas na Fr III); e redução da população de macrófagos no baço (p<0,001). As frações III e IV mostraram ação imunossupressora em nível celular e molecular, reduzindo (p<0,001) os níveis do mRNA da iNOS, assim como as citocinas IL-1β, TNF-α e IL-10, em nível de mRNA e proteína, em cultura de macrófagos. A expressão do receptor CD14, em macrófagos estimulados por LPS (31,74%), foi inibida apenas pela Fr III. A osteoclastogênese foi inibida pelas frações III e IV, sugerindo uma ação antiartrítica das frações em nível de diferenciação celular para osteoclastos (inibição). Este efeito pode resultar da inibição da expressão do fator de transcrição NFATc1, no caso da Fr III. Por fim, as frações Fr III e Fr IV não apresentaram toxicidade subaguda, potencial mutagênico (teste de Ames) ou genotóxico (teste do micronúcleo). A ausência de toxicidade in vivo das frações ficou demonstrada pela ausência de alteração no peso corporal e de órgãos, nas concentrações séricas de creatinina, ácido úrico, triglicerídeos, colesterol, ALT e ALP, ou de CYP1A1 e GSTs no fígado. Análises fitoquímicas (GC-MS e TLC) mostraram uma grande variedade de terpenos nas frações III e IV, sendo majoritários os furano-diterpenos derivados do vouacapano. O diterpeno isolado, Ppg-01, presente nas frações III (5,12%) e IV (18,47%), reduziu a produção in vitro de NO e o edema de pata induzido por carragenina (p<0,001). Em conjunto, os dados sugerem que o Ppg-01 esteja contribuindo para as ações anti-inflamatórias e imunomoduladoras das frações III e IV, e que estas propriedades estejam associadas aos efeitos antiartríticos observados.

Identification and molecular characterization of bone-related micrornas: functional implications

Tese de doutoramento, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2014

Effects of antihypertensive drugs in the differentiation and activation of human bone cells

O osso é um tecido metabolicamente ativo e a sua remodelação é importante para regular e manter a massa óssea. Esse processo envolve a reabsorção do material ósseo por ação dos osteoclastos e a síntese de novo material ósseo mediado pelos osteoblastos. Vários estudos têm sugerido que a pressão arterial elevada está associada a alterações no metabolismo do cálcio, o que leva ao aumento da perda de cálcio e da remoção de cálcio do osso. Embora as alterações no metabolismo ósseo sejam um efeito adverso associado a alguns fármacos antihipertensores, o conhecimento em relação a este efeito terapêutico ligado com os bloqueadores de canais de cálcio é ainda muito escasso. Uma vez que os possíveis efeitos no osso podem ser atribuídos à ação antihipertensiva dessas moléculas, ou através de um efeito direto nas atividades metabólicas ósseas, torna-se necessário esclarecer este assunto. Devido ao facto de que as alterações no metabolismo ósseo são um efeito adverso associado a alguns fármacos antihipertensores, o objetivo deste trabalho é avaliar o efeito que os bloqueadores dos canais de cálcio exercem sobre as células ósseas humanas, nomeadamente osteoclastos, osteoblastos e co-culturas de ambos os tipos celulares. Verificou-se que os efeitos dos fármacos antihipertensores variaram consoante o fármaco testado e o sistema de cultura usado. Alguns fármacos revelaram a capacidade de estimular a osteoclastogénese e a osteoblastogénese em concentrações baixas. Independentemente da identidade do fármaco, concentrações elevadas revelaram ser prejudiciais para a resposta das células ósseas. Os mecanismos intracelulares através dos quais os efeitos foram exercidos foram igualmente afetados de forma diferencial pelos diferentes fármacos. Em resumo, este trabalho demonstrou que os bloqueadores dos canais de cálcio utilizados possuem a capacidade de afetar direta- e indiretamente a resposta de células ósseas humanas, cultivadas isoladamente ou co-cultivadas. Este tipo de informação é crucial para compreender e prevenir os potenciais efeitos destes fármacos no tecido ósseo, e também para adequar e eventualmente melhorar a terapêutica antihipertensora de cada paciente.

Characterization of the effects of antiepileptic drugs on bone metabolism: in vitro studies with human osteoblastic and osteoclastic cells

Bone is constantly being molded and shaped by the action of osteoclasts and osteoblasts. A proper equilibrium between both cell types metabolic activities is required to ensure an adequate skeletal tissue structure, and it involves resorption of old bone and formation of new bone tissue. It is reported that treatment with antiepileptic drugs (AEDs) can elicit alterations in skeletal structure, in particular in bone mineral density. Nevertheless, the knowledge regarding the effects of AEDs on bone cells are still scarce. In this context, the aim of this study was to investigate the effects of five different AEDs on human osteoclastic, osteoblastic and co-cultured cells. Osteoclastic cell cultures were established from precursor cells isolated from human peripheral blood and were characterized for tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) activity, number of TRAP+ multinucleated cells, presence of cells with actin rings and expressing vitronectin and calcitonin receptors and apoptosis rate. Also, the involvement of several signaling pathways on the cellular response was addressed. Osteoblastic cell cultures were obtained from femur heads of patients (25-45 years old) undergoing orthopaedic surgery procedures and were then studied for cellular proliferation/viability, ALP activity, histochemical staining of ALP and apoptosis rate. Also the expression of osteoblast-related genes and the involvement of some osteoblastogenesis-related signalling pathways on cellular response were addressed. For co-cultured cells, osteoblastic cells were firstly seeded and cultured. After that, PBMC were added to the osteoblastic cells and co-cultures were evaluated using the same osteoclast and osteoblast parameters mentioned above for the corresponding isolated cell. Cell-cultures were maintained in the absence (control) or in the presence of different AEDs (carbamazepine, gabapentin, lamotrigine, topiramate and valproic acid). All the tested drugs were able to affect osteoclastic and osteoblastic cells development, although with different profiles on their osteoclastogenic and osteoblastogenic modulation properties. Globally, the tendency was to inhibit the process. Furthermore, the signaling pathways involved in the process also seemed to be differently affected by the AEDs, suggesting that the different drugs may affect osteoclastogenesis and/or osteoblastogenesis through different mechanisms. In conclusion, the present study showed that the different AEDs had the ability to directly and indirectly modulate bone cells differentiation, shedding new light towards a better understanding of how these drugs can affect bone tissue.

Expressão imuno-histoquímica das proteínas MMP-9, VEGF e FVW em lesões centrais e periféricas de células gigantes

Central giant cell lesion (CGCL) and peripheral giant cell lesion (PGCL) of the jaws have a distinct clinical behavior, although they share histopathologic features. It is still unclear whether these clinical differences are supported by a distinct pattern of immunoexpression of markers for multinucleated giant cells (GC) and mononuclear cells (MC). The purpose of this study was to compare the immunohistochemical expression of VEGF, MMP-9 in CG and MC and measure the vascularization by vWF to check whether there are differences in expression of these biomarkers between CGCL and PGCL. Paraffin wax blocks of 20 cases of LCCG and 20 LPCG were retrieved. MMP-9 immunoreactivity was greater in the CM of PGCL compared to VEGF (p<0.05). VEGF expression was greater in the CM of CGCL compared to PGCL (p<0.05) and it was greater in the overall expression of CGCL compared to PGCL (p<0.05). Vascularity was quantified by microvascular counting (MVC). MVC was greater in the PGCL compared CGCL (p<0.05). MMP-9 showed a greater tendency of expression in CGCL, though was not significant (p>0.05). We tested correlation between the proteins studied in each group and found a significant negative correlation between VEGF and vWF in CGCL (p<0.05). These results suggest that there are differences in the expression of VEGF in CM and overall expression between the lesions, although no statistically significant difference in the overall expression of the MMP-9. Then, there was a trend in increased expression of MMP-9 and VEGF in CGCL, possibly by the involvement of both proteins in osteoclastogenesis. Additionally, the results of this study indicate a higher degree of vascularization in PGCL compared to CGCL, fact that can be directly linked to the reactive nature of the PGCL, where the inflammatory process with its rich angiogenesis contributes significantly to these findings.

Triiodothyronine (T3) does not induce RANKL expression in rat ROS 17/2.8 cells

Osteoclastogenesis may be regulated via activation of the RANK/RANKL (receptor activator of nuclear factor-kappa B/ receptor activator of nuclear factor-kappa B ligand) system, which is mediated by osteoblasts. However, the bone loss mechanism induced by T3 (triiodothyronine) is still controversial. In this study, osteoblastic lineage rat cells (ROS 17/2.8) were treated with T3 (10(-8) M 10(-9) 10 M, and 10(-10) M), and RANKL mRNA (messenger RNA) expression was measured by semiquantitative RT-PCR. Our results show that T3 concentrations used did not significantly enhance RANKL expression compared to controls without hormone treatment. This data suggests that other mechanisms, unrelated to the RANK/RANKL system, might be to activate osteoclast differentiation in these cells.

Efeitos da ingestão de chás de Camellia sinensis em parâmetros ósseos de ratos machos jovens, tratados ou não com sacarose

Pós-graduação em Ciências Fisiológicas - FOA

Efeito da deficiência de magnésio sobre o metabolismo do tecido ósseo

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Evidências da associação entre testosteronas e doença periodontal no sexo masculino

Pós-graduação em Odontologia - FOAR

Efeito de um curcumin modificado quimicamente sobre a reabsorção óssea inflamatória e apoptose: estudos in vivo e in vitro

Pós-graduação em Odontologia - FOAR

Modulação da doença periodontal por curcumin modificado quimicamente. Estudo de dose-resposta em roedor

Pós-graduação em Odontologia - FOAR

Análise imuno-histoquímica das proteínas RANK, RANKL e OPG em dentes de ratos reimplantados

The RANK / RANKL / OPG sy stem plays an important role in bone formation and resorption . This finding has been regarded as one of the m ost important advances in the understanding of bone biology with respect to osteoclastogenesis. The aim of this study was to investigate the expression of RANKL / RANK / OPG markers in reimplanted t eeth of rats, and to observe the relationship between the expression of these markers and to oth and bone resorption. Thirty male Wistar rats (Rattus norvegicus albinos) had their maxillary right incisors extrac ted , and were divided into 2 groups according to the period that the extracted teeth were kept in dry air before reimplantation : G1 (n = 15) - 5 minutes , and G2 (n = 15) - 60 minutes . After reimplantation, teeth were analyzed at intervals of 1, 3 and 7 da ys. After these experimental periods, the animals were euthanized. Longitudinal sections with 5μm thick were obtained and stained with Hematoxylin and Eosin for histological analysis , while 3μm thick sections were subjected to immunohistochemical analysis of OPG , RANK and RANKL. The results showed that the RANK / RANKL / OPG system actively participates in both the repair process, as well as tooth and bone resorption . Extr a - alveolar time of 60 minutes before replantation caused minor expressions of RANKL a nd OPG, not influencing the expression of RANK; RANKL immunostaining showed higher in both groups when compared to other biomarkers, participating in all phases of bone and tooth resorption; RANKL was associated to both osteoclastogenesis and c ell ular proliferation , and was expressed in both groups.

Sistema RANKL/RANK/OPG e o seu papel na reabsorção óssea na periodontite crónica

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz