Epithelial rests of Malassez in experimental animals at different ages / Restos epiteliales de Malassez en animales experimentales a diferentes edades

ABSTRACT Epithelial rests of Malassez (ERMs) are fragments of Hertwig's sheath in the periodontal ligament. There is extensive knowledge of their role in the etiology ofpathological processes and current evidence links them to maintenance of periodontal homeostasis. The aim of this study was to assess the behavior of ERMs with relation to the changes in periodontal tissues during growth in an experimental model with Wistar rats. Mesiodistal sections were made of the first lower molars from Wistar rats aged 1 month (n=7), 3 months (n=7) and 5 months (n=6). Sections were stained with H&E to evaluate number of ERMs/ mm, size/area of ERMs (μm2), height of periodontal ligament (PL.h) (pm), area of cement in the furcation zone (C.Ar) (μm2) and bone area related to the ERM zone (BAr/TAr)(%). Posthoc Bonferroni and ANOVA were applied for statistical analysis of results. Number of ERMs/mm declined significantly with age (1m: 4.34±1.51, 3m: 1.48±0.89, 5m: 0.27± 0.50, p<0.05), and there was great variability in size. There was significant increase in C.Ar (1m: 3418.96 ± 905.88, 3m: 19365.76 ± 5500.52, 5m: 32182.76 ± 7114.51, p< 0.05) and interradicular (BAr/TAr) (1m: 25.26 ± 2.37, 3m: 44.70 ± 3.95, 5m: 46.81 ± 7.80, p< 0.05: 1 vs 3, 1 vs 5). There was significant decline in PLh at 5 months (1m: 141.42 ± 29.25, 3m: 162.06 ± 28.21, 5m: 124.72 ± 18.67, p< 0.05: 1 vs. 3, 3 vs. 5). The decline in number of ERMs as animal age increases may be related to the significant increase in C.Ar and reduction in PL.h. It remains to ascertain its relationship with the increase observed in BAr/ TAr. Further studies are needed to learn more about the role of ERMs and their relationship with periodontal tissues when confronted with different normal and pathological stimuli.

RESUMEN Los restos epiteliales de Malassez (ERMs) son fragmentos de la vaina de Hertwig, en el ligamento periodontal. Se conoce extensamente su rol en la etiología de procesos patológicos y actualmente las evidencias los vinculan al mantenimiento de la homeostasis periodontal. El objetivo del presente trabajo fue evaluar el comportamiento de los ERMs en relación a los cambios de los tejidos periodontales durante el crecimiento en un modelo experimental de ratas Wistar. Se obtuvieron cortes mesio-distales del 1er molar inferior de ratas Wistar de 1 mes (n=7), 3 meses (n=7) y 5 meses (n=6) de edad. En cortes coloreados con H&E, se evalúo: N° de ERMs/mm, tamaño/ área de ERMs (μm2), altura del ligamento periodontal (PL.h) (μm), área de cemento en la zona de furcación (C.Ar) (μm2) y área del hueso relacionado con la zona de los ERMs (BAr/TAr) (%). Los resultados se analizaron estadísticamente mediante ANOVA y Bonferroni post-hoc. El N° de ERMs/mm disminuyó significativamente con la edad (1m: 4.34±1.51, 3m: 1.48±0.89, 5m: 0.27± 0.50, p<0.05), observándose una gran variabilidad de tamaño. Se observó un aumento significativo del CAr (1m: 3418.96 ± 905.88, 3m: 19365.76 ± 5500.52, 5m: 32182.76 ± 7114.51, p< 0.05) y del (BAr/TAr). interradicular (1m: 25.26 ± 2.37, 3m: 44.70 ± 3.95, 5m: 46.81 ± 7.80, p< 0.05: 1 vs 3, 1 vs 5). Además, se halló una disminución significativa en PLh a los 5 meses (1m: 141.42 ± 29.25, 3m: 162.06 ± 28.21, 5m: 124.72 ± 18.67, p< 0.05: 1 vs 3, 3 vs 5). La disminución hallada del número de ERMs conforme aumenta la edad del animal podría vincularse con el aumento significativo del C.Ar y la reducción del PL.h. Resta por dilucidar su relación con el aumento de BAr/TAr. observado. Se requieren más estudios para profundizar sobre el rol de los ERMs y su relación con los tejidos periodontales ante distintos estímulos normales y patológicos.

Evaluation of apoptosis and osteopontin expression in osteocytes exposed to orthodontic forces of different magnitudes

The in vivo response of osteocytes to different force magnitudes soon after they are applied remains to be elucidated. The aim of this study was to examine the early effects of applying a very light (LF: 0,16 N) and a very strong (SF: 2,26 N) orthodontic force during one hour on apoptosis and osteopontin (OPN) expression on alveolar bone osteocytes, in rats. Results: LF: compared to the control group, they showed a significant increase in OPN expression, and a significant decrease in the number of TUNELpositive osteocytes. SF: compared to the control group, they showed a significant increase in OPN expression and a significant decrease in the number of TUNELpositive osteocytes. Our results show that osteocytes respond very early to the application of tension and pressure forces of different magnitudes, and application of forces decreases the number of apoptotic osteocytes and increases OPN expression. These results allow concluding that osteocytes activate rapidly when subjected to locally applied forces, whether these forces be pressure or tension, light or strong forces. Grants: UBACyT 200201301002270 BA and School of Dentistry, University of Buenos Aires (AU)

Hasta el momento no se ha dilucidado la respuesta temprana in vivo de los osteocitos a la aplicación de fuerzas de diferentes magnitudes sobre el hueso. El objetivo de este estudio fue examinar la respuesta temprana de la aplicación de una fuerza ortodóncica muy liviana (FL: 0,16 N) y muy fuerte (FF: 2,26 N) durante una hora sobre la expresión de apoptosis y osteopontina (OPN) en los osteocitos del hueso alveolar, en ratas. Resultados: FL: en comparación con el grupo control, mostraron un aumento significativo en la expresión de OPN y una disminución significativa en el número de osteocitos TUNELpositivos. FF: en comparación con el grupo control, mostraron un aumento significativo en la expresión de OPN y una disminución signi ficativa en el número de osteocitos TUNELpositivos. Nuestros resultados muestran que los osteocitos responden muy temprano a la aplicación de fuerzas de tensión y presión de diferentes magnitudes, y la aplicación de fuerzas disminuye el número de osteocitos apoptóticos y aumenta la expresión de OPN. Estos resultados permiten concluir que los osteocitos se activan rápidamente cuando se los somete a fuerzas aplicadas localmente, ya sean estas fuerzas de presión o tensión, livianas o fuertes (AU)

Sequential administration of alendronate and strontium ranelate: histomorphometry and bone biomechanics in ovariectomized animals

Bisphosphonates are the first choice therapy for the pharmaco logical treatment of osteoporosis. Following reports of cases of bisphosphonaterelated osteonecrosis of the jaw and atypical femur fracture, the safety of longterm use of bisphosphonates has been evaluated, resulting in the proposal of strontium as an alternative drug. No experimental study using a sequential administration design has been reported to date. Hence, the aim of this study was to evaluate the effect on bone tissue of ovariectomized rats of administration of alendronate followed by strontium ranelate. Fortyeight female Wistar rats were ovariectomized on day 1 of the experiment. Beginning on day 30, they were administered 0.3 mg/kg/week of alendronate (ALN) or vehicle (VEH) for 8 weeks. Two groups (ALN and corresponding control) were euthanized at this time, and the remaining animals were divided into 4 groups and given 290 mg/kg/day of strontium ranelate (SR) in their drinking water (TW) or only water for 4 months. Experimental groups were: ALN+SR, ALN+TW, VEH+SR, VEH+TW, ALN and VEH. The tibiae and hemimandibles were resected for histomorphometric evaluation, and the right femur was used to perform biomechanical studies. ANOVA and Bonferroni test were applied. Diaphyseal stiffness, maximum elastic load and fracture load increased in animals that received alendronate, regardless of whether or not they received subsequent SR treatment. Fracture load also increased in VEH+ SR versus control (VEH+TW). Subchondral and interradicular bone volumes were significantly higher in animals that received ALN than in those that received vehicle. No difference was observed in cortical area or thickness of the tibia among treatments. The results obtained with the model presented here, evaluating tibial and mandibular interradicular bone, showed that the combination of ALN and SR and administration of ALN alone are equally effective in preventing bone loss associated with ovariectomyinduced estrogen depletion.

Si bien la primera opción terapéutica para el tratamiento farmacológico de la osteoporosis son los bisfosfonatos (BPs), luego de los primeros reportes en 2003 de los casos de osteone crosis de mandíbula asociada al uso de dichas drogas y las fracturas atípicas de fémur, se ha evaluado su seguridad a largo plazo. Además, en aquellos pacientes que no responden al tratamiento con BPs y mantienen elevado el riesgo de fractura, es necesario suspender su administración y alternar con otras drogas. Una de las que se ha utilizado en la clínica luego del tratamiento con BPs es el ranelato de estroncio (SR). Existen varios trabajos clínicos que reportan los efectos de la administra ción secuencial de ambas drogas, aunque estudios experi men tales con un diseño secuencial aun no se han reportado. Por ello el objetivo de este trabajo ha sido evaluar el efecto de la administración secuencial de alendronato, seguido de ranelato de estroncio sobre el tejido óseo de ratas ovariectomizadas. Se utilizaron 48 ratas Wistar hembras de dos meses de edad divididas en 6 grupos de 8 animales cada uno. El día 1 de experiencia todas fueron ovariectomizadas. El día 30 se comenzó con la administración de alendronato (ALN) en una dosis de 0.3 mg/kg/semana o vehículo (VEH) durante 8 semanas. Luego de este período se sacrificaron dos grupos (uno que recibió ALN y su correspondiente control (sólo vehículo). Los cuatro grupos restantes continuaron con ranelato de estroncio (SR) en el agua de bebida durante 4 meses en una dosis de 290 mg/kg/día o sólo agua corriente( TW) Luego de ese período fueron eutanasiados. Así, los grupos experimentales conformados fueron: ALN+SR, ALN+TW, VEH+SR, VEH+TW, ALN y VEH. Para los estudios histomorfométricos se extrajeron ambas tibias y hemimandíbulas; para el estudio biomecánico se utilizó el fémur derecho. Los resultados fueron analizados mediante el test de ANOVA y el test de Bonferroni. Incrementaron significativamente la rigidez diafisaria, la carga elástica límite y la carga de fractura aquellos grupos que recibieron alendronato versus aquellos que no lo recibieron, independientemente del tratamiento posterior con SR. La carga de fractura además fue mayor en el grupo VEH+SR versus el control (VEH+TW). En cuanto al volumen óseo subcondral e interradicular evaluado histomorfométricamente fue significativamente mayor en aquellos animales que recibieron ALN versus aquellos que recibieron vehículo. No se detectaron diferencias entre aquellos grupos que recibieron SR y sus controles. El área y espesor cortical de la tibia no mostraron diferencias entre grupos. Los resultados obtenidos en el modelo estudiado tanto a nivel del volumen óseo subcondral y cortical de la tibia como a nivel del hueso interradicular del maxilar inferior, mostraron que la combinación de ALN con SR y la administración aislada de ALN son igualmente efectivas para prevenir la pérdida ósea causada por la depleción estrogénica de la ovariectomía.

Effect of strontium ranelate on bone remodeling

Osteoporosis is a disease in which the microarchitecture of bone tissue deteriorates, with consequent loss of bone mass. Strontium ranelate (SrR) is currently used for treatment of the condition. SrR may have a dual effect: anabolic (stimulating pre-osteoblast replication) and anti-catabolic (reducing osteoclastic activity). However, its mechanism of action has not yet been completely elucidated. The aim of this study is to evaluate the effect of SrR on bone remodeling in healthy Wistar rats. Two-month old female Wistar rats were administered SrR (2 g/L) in drinking water for 30 weeks. Oriented histological sections were prepared from lower jaw and tibia and stained with H&E, and the following histomorphometric parameters were evaluated: a) in interradicular bone: bone volume, and percentages of bone-formation, quiescent and bone-resorption surfaces; and b) in tibia: bone volume, total thickness of growth cartilage, thickness of hypertrophic cartilage zone and number of megakaryocytes. No significant difference was found in the parameters between the control animals and those treated with SrR. The results would therefore show that SrR does not alter the bone parameters studied in this experimental design.

La osteoporosis es una enfermedad caracterizada por el deterioro de la microarquitectura del tejido oseo y la consecuente perdida de masa osea. El ranelato de estroncio (RSr) es actualmente utilizado para su tratamiento ya que poseeria un efecto dual: anabolico (estimulando la replicacion de preosteoblastos) y anticatabolico (disminuyendo la actividad osteoclastica). Sin embargo, su mecanismo de accion aun no ha sido completamente dilucidado. El objetivo del presente trabajo es evaluar el efecto del RSr sobre la remodelacion osea en ratas Wistar sanas. Se utilizaron ratas Wistar hembras de dos meses de edad a las cuales se les administro RSr (2 gr/L) en el agua de bebida durante 30 semanas. Se realizaron cortes histologicos orientados de maxilar inferior y tibia coloreados con H&E y se evaluaron los siguientes parametros histomorfometricos: a) En hueso interradicular: volumen oseo, porcentaje de superficies en formacion, reposo y reabsorcion osea. b) En tibia: volumen oseo, espesor total del cartilago de crecimiento, espesor de la zona de cartilago hipertrofiado y numero de megacariocitos. No se observaron diferencias significativas en los parametros evaluados entre los animales control y los tratados con RSr. Por lo tanto, los resultados obtenidos indicarian que el RSr no altera los parametros oseos estudiados en el presente diseño experimental.