Hexavalent chromium exposure alters bone remodeling in the developing tooth alveolus and delays tooth eruption / La exposición a cromo hexavalente altera la remodelación ósea del alvéolo dental en desarrollo y retarda la erupción dentaria

ABSTRACT Although it has been demonstrated that exposure of lactating rats to CrVI delays tooth eruption, the effects of CrVI exposure on bone remodeling in the developing alveolus during tooth eruption remain unknown. Our purpose was to analyze the effect of CrVI in the alveolus of the first lower molar of rats. Thirty-two suckling Wistar rats were divided into two groups. The experimental group received 12.5 mg/kg body weight/day of potassium dichromate dissolved in saline solution by oral gavage as of day 4 of the experiment; the control group received an equal dose of saline solution. Each group was divided into two sub-sets and euthanized at the ages of 9 and 15 days, respectively. Histochemical and histomorphometric studies of the bone surfaces of the developing tooth alveolus were performed. The percentage of bone formation surfaces was lower in experimental animals than in age-matched controls. The percentage of bone resorption surfaces was significantly lower in 9-day-old experimental rats than in controls and significantly higher in 15-day-old experimental rats than in controls. Exposure to CrVI during lactation alters the sequence of bone resorption and formation in the walls of the developing alveolus, both of which are necessary for tooth eruption, thus causing a delay.

RESUMEN Si bien ya ha sido demostrado que la exposición a CrVI de ratas lactantes retrasa la erupción dentaria, aún se desconocen los efectos de la exposición a CrVI que se producen sobre la modelación y remodelación de las paredes del alvéolo en formación que ocurren en los diferentes estadios de la erupción dentaria. Por tal motivo, el propósito de este trabajo fue estudiar el efecto del CrVI sobre la formación y la reabsorción óseas del alvéolo del primer molar inferior en desarrollo en ratas, a los 9 y a los 15 días de edad, que corresponden a los estadios intraóseo y de penetración mucosa de la erupción dentaria, respectivamente. El grupo experimental recibió una dosis diaria de 12,5 mg/kg de peso corporal de dicromato de potasio disuelto en solución salina por sonda bucal a partir del 4° día; mientras que el grupo control, un volumen equivalente de solución salina. Cada grupo fue dividido en 2 subgrupos de acuerdo al tiempo experimental en el que se llevó a cabo la eutanasia: 9 y 15 días de edad. Se llevaron a cabo estudios histoquímicos e histomorfométricos de las superficies óseas de los alveólos dentarios en formación. Los datos fueron analizados estadísticamente utilizando la prueba t de Student; estableciéndose un valor de p<0,05 como estadísticamente significativo. El porcentaje de superficies en formación fue menor en los animales experimentales de 9 y de 15 días de edad que en los respectivos controles. El porcentaje de superficies en reabsorción en los animales experimentales de 9 días de edad fue significativamente menor y en los animales de 15 días de edad fue significativamente mayor con respecto a sus controles. La exposición al cromo hexavalente durante la lactancia altera la secuencia de la reabsorción y la formación ósea de las paredes del alvéolo en desarrollo necesarias para que la pieza dentaria erupcione, causando su retraso. Los hallazgos obtenidos muestran la importancia del control de sustancias tóxicas en el agua potable, ya que sus efectos pueden alterar la remodelación ósea y por ende, el crecimiento y el desarrollo de los individuos que fueron expuestos durante la infancia temprana.

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)

Impairment of bony crypt development associated with hexavalent chromium exposure during tooth eruption

Improperly treated hexavalent chromium-containing industrial wastes contaminate drinking water, potentially affecting children taking breast milk or baby bottles prepared with infant formula. Thus, the aim of the present work was to determine the effect of this toxic on bone activity in the developing alveolus during tooth eruption of suckling Wistar rats intoxicated with potassium dichromate. Experimental animals received a daily dose of 12.5mg/kg body weight of potassium dichromate by gavage for 10 days; controls received an equivalent volume of saline solution. Histologic and histomorphometric studies of the mandible were performed. The data were statistically analyzed using Student's t test; statistical significance was set at a value of p <0.05. Experimental animals exhibited delayed tooth eruption, decreased periodontal width and bone volume, a lower percentage of bone formation surfaces, and higher percentage of quiescent surfaces (p<0.05) compared to controls. The delay in tooth eruption observed after exposure to hexavalent chromium is the result of a lower rate of bone remodeling in the developing alveolus. The obtained results show the importance of controlling toxic substances in drinking water, since their effects may alter the growth and development of subjects who were exposed during early infancy.

Desechos industriales que contienen cromo hexavalente inade - cua damente tratados contaminan el agua de consumo pudiendo afectar a los ninos por via de la leche materna o de la preparacion de mamaderas. Por lo tanto, el objetivo del presente trabajo fue determinar el efecto de este toxico en la actividad del hueso en el alveolo en desarrollo durante la erupcion dentaria de ratas Wistar lactantes expuestas a dicromato de potasio. Los animales experimentales recibieron una dosis diaria de 12,5 mg / kg de peso corporal de dicromato de potasio por alimentacion forzada durante 10 dias; mientras que los controles, un volumen equivalente de solucion salina. Se llevaron a cabo estudios histologicos e histomorfometricos de la mandibula. Los datos fueron analizados estadisticamente utilizando la prueba t de Student; estableciendose un valor de p<0,05 como esta - disticamente significativo. Los animales expuestos a cromo hexavalente mostraron retraso en la erupcion dentaria, menor espacio periodontal y volumen oseo; encontrandose disminuidas las superficies en formacion y en reabsorcion oseas y aumentadas las superficies en reposo (p <0,05) en comparacion con los controles. El retraso en la erupcion dentaria observado luego de la exposicion a cromo hexavalente es el resultado de una menor remodelacion osea en el alveolo en desarrollo. Los resultados obtenidos muestran la importancia del control de sustancias toxicas en el agua potable, ya que sus efectos pueden alterar el crecimiento y el desarrollo de los individuos que fueron expuestos durante la infancia temprana.

The lacuno-canalicular system (LCS) and osteocyte network of alveolar bone by confocal laser scanning microscopy (CLSM) / Características del sistema lacuno-canalicular (lcs) y la red osteocitaria del hueso alveolar observadas por microscopía láser de barrido confocal (clsm)

El sistema lacuno-canalicularosteocitario (OLCS) comprende una amplia red de intercomunicación entre las lagunas y loscanalículos que contienen a los osteocitos y sus procesos citoplasmáticos dentro de la matriz ósea mineralizada, de lo que depende su vitalidad y funcionamiento. Hasta el momento no se han estudiado las características tridimensionales delOLCS en el hueso alveolar por lo que el objetivo del presente trabajo fue de eterminarla por microscopía de barrido co nfocal. Muestras de hueso alveolar de ratas Wistar machos, luego fijadas en formol buffer fueron teñidas con fucsina básicapar a visualizar el sistema lacuno-canalicular y a muestrasdescalcificadas del mismo hueso mediante una falotoxinafluorescente se les marcó la actina para visualizar la redosteocitaria. Las muestras se observaron a nivel de la raízmesial del primer molar superior en sentido buco-palatinocon un microscopio láser de barrido confocal. Los resultadosmostraron que en la zona aledaña a la cortical periodontal dela tabla ósea vestibular las lagunas osteocitarias presentanforma ovalada y tamaño relativamente uniforme, alinéandoseparalelas entre sí y con su eje mayor paralelo a la superficieósea periodontal en tanto que los osteocitos, de forma ovalada,presentan su eje mayor orientado perpendicularmente a dicha superficie y con los procesos citoplasmáticos irradiándose en todos los sentidos del espacio. En la zona aledaña ala cortical periodontal de la tabla ósea palatina las lagunas osteocitarias se presentan de forma redondeada y tienen distintos tamaños, sin seguir un patrón de orientación específico, y los cuerpos osteocitarios presentan su eje mayor paralelo a una dirección más recta que en la tabla vestibular.

Influence of short-term diabetes on osteocytic lacunae of alveolar bone: a histomorphometric study

El objetivo de este trabajo fue estudiar por primera vez las características histomorfométricas de los osteocitos y sus lagunas en el hueso alveolar de ratas con diabetes experimental aguda, tratadas o no con insulina. Dieciocho ratas Wstar machos, con pesos entre 200 y 260 gr fueron asignadas a uno de los siguientes grupos: I) grupo control (C), II) insulina (DBT + INS). La diabetes experimental se indujo mediante una única inyección intraperitoneal de 60 mg/kg de peso corporal de estreptozotocina. El tratamiento insulínico empezó 24 hs después de la inyección de la estreptozotocina en los animales del grupo DBT + INS en una dosis de 4-6 Ul de insulina NPH Humulin, administrada diariamente por vía subcutánea cada mañana entre las 7.00 y 10.00 hs. Los animales fueron sacrificados al 8vo día. Se tomaron los maxilares superiores, los cuales fueron fijados en formol buffer, descalcificados en EDTA, incluidos en parafina y coloreados con HE para su estudio histológico e histomorfométrico. Se evaluaron la actividad ósea, las densidades lacunares, osteocitarias y de lagunas vacías, el volumen lacunar y la forma lacunar. Las diferentes entre variables fueron analizadas mediante el test de ANOVA de una vía. La actividad ósea sobre la superficie mostró que en el grupo DBT la reabsorción ósea aumentó significativamente con respecto al grupo C (p<0.05). La densidad lacunar total disminuyó significativamente en los grupos DBT y DBT + INS con respecto al grupo C (p<0.05) acompañado de una disminución estadísticamente significativa en la densidad osteocitaria y un aumento, aunque no significativo, de la densidad de lagunas vacías de los grupos DBT t DBT + INS con respecto al grupo C. El volumen lacunar no mostró diferencias estadísticamente significativas y en el grupo DBT las lagunas osteocitarias pierden su forma redondeada hacia formas intermedias. Este estudio demuestra que el osteocito responde en forma temprana a la hiperglicemia antes de que mecanismos sistémicos co...