Comparison of Fusobacterium nucleatum and Porphyromonas gingivalis Lipopolysaccharides Clinically Isolated from Root Canal Infection in the Induction of Pro-Inflammatory Cytokines Secretion

Abstract The aim of this study was to compare the biological activity of lipopolysaccharides (LPS) purified from Fusobacterium nucleatum and Porphyromonas gingivalis strains, both isolated from primary endodontic infection (PEI) in the levels of IL-1β and TNF-α released by macrophage cells. Moreover, LPS was purified from F. nucleatum and P. gingivalis American Type Collection (ATCC) and its biological activity was compared to respectively clinical isolates strains. F. nucleatum and P. gingivalis strains clinically isolated from PEI had their identification confirmed by sequencing the 16S rRNA gene. LPS from F. nucleatum and P. gingivalis and their respective ATCC strains were extracted by using Tri-reagent method. Macrophages (Raw 264.7) were stimulated with LPS at 100 ng/mL for 4, 8 and 12 h. Secretion of IL-1 β and TNF-α was also determined. Paired t-test, repeated measures ANOVA and one-way ANOVA were employed. All LPS induced significant production of IL-1β and TNF-α, with the former being secreted at higher levels than the latter in all time-points. F. nucleatum induced a higher expression of both cytokines compared to P. gingivalis (p<0.05). No differences were observed between clinical and ATCC strains, as both presented the same potential to induce pro-inflammatory response. It was concluded that F. nucleatum and P. gingivalis LPS presented different patterns of activation against macrophages as seen by the IL-1β and TNF-α production, which may contribute to the immunopathogenesis of apical periodontitis. Moreover, clinical and ATCC strains grown under the same in vitro environment conditions presented similar biological activity.

Resumo O objetivo deste estudo foi comparar a atividade biológica de lipopolissacarídeos (LPS) purificados a partir de linhagens de Fusobacterium nucleatum e Porphyromonas gingivalis, ambas isoladas de infecções endodônticas primárias (IEP) nos níveis de IL-1β e TNF-α produzidos por macrófagos. Adicionalmente, LPS foi purificado de F. nucleatum e P. gingivalis "American Type Collection" (ATCC) e sua atividade comparada às respectivas linhagens clinicamente isoladas. Linhagens de F. nucleatum e P. gingivalis isoladas clinicamente de IEP tiveram sua identificação confirmada por sequenciamento do gene 16S rRNA. LPS de F. nucleatum e P. gingivalis e das respectivas linhagens foram extraídos com o uso do método "Tri-reagent". Macrófagos (Raw 264.7) foram estimulados com LPS a 100 ng/mL por 4, 8 e 12 h. A secreção de IL-1β e de TNF-α foi determinada. Foram usados os testes t-pareado, ANOVA de medidas repetidas e ANOVA de um fator. Todos os LPS induziram a produção significante de IL-1β e TNF-α, sendo o primeiro secretado em mais altas concentrações que o último em todos os tempos avaliados. F. nucleatum induziu uma maior expressão de ambas as citocinas comparativamente ao P. gingivalis (p<0,05). Não foram observadas diferenças entre as linhagens clínica e ATCC, uma vez que ambas apresentaram o mesmo potencial de indução da resposta pró-inflamatória. Conclui-se que F. nucleatum e P. gingivalis possuem diferentes padrões de ativação dos macrófagos, como visto pela produção de IL-1β e TNF-α, o que pode contribuir para a imunopatogênese da periodontite apical. Ainda, linhagens clínica e ATCC mantidas no mesmo ambiente in vitro apresentaram ativação biológica semelhante.

Efeito antimicrobiano de diferentes substâncias químicas associadas ao preparo mecânico e da medicação intracanal em dentes de cães portadores de lesões periapicais induzidas / Efficacy of chemo-mechanical preparation with different substances and the use of a root canal medication in dog’s teeth with induced periapical lesion

Objetivo: avaliar o efeito antimicrobiano de diferentes substâncias químicas auxiliares durante o preparo mecânico de canais radiculares e de uma medicação intracanal.Métodos: foram utilizadas 55 raízes de dentes de cães portadores de lesões periapicais, divididas em cinco grupos experimentais de acordo com a substância química empregada durante o preparo mecânico: GI – solução salina; GII– natrosol gel; GIII – NaOCl 2,5%; GIV – CHX 2% gel; GV– CHX 2% solução. Foram realizadas coletas microbiológicas antes (s1) e após (s2) o preparo químico-mecânico e após o emprego de uma medicação à base de hidróxido de cálcio por 14 dias (s3). Após cada coleta, as amostras foram processadas e realizadas as contagens das unidades formadoras de colônias (UFC). Resultados: em s1, a contagem de UFCs variou de 5,5 x 105 a 1,5 x 106. Esses valores diminuíram significativamente (p<0,05) em s2. Não foi encontrada diferença significativa entre a coleta s2 e s3 (p>0,05).Conclusões: dentre as substâncias testadas, NaOCl 2,5%e CHX gel 2% demonstraram maior potencial antimicrobiano contra patógenos endodônticos in vivo

Objectives: to evaluate the effect of instrumentation, irrigationwith different substances and the use of calcium hydroxideon bacterial load and microbiota profile in dog’s teethwith pulp necrosis and periapical lesion. Methods: Fifty fiveroot canals were divided into groups: I) Saline (SSL) (n=11);II) natrosol gel (n=11); III) 2.5% NaOCl (n=11); IV) 2%CHX-gel (n=11); V) 2% CHX-solution (n=11). Endodonticsamples were cultured, microorganisms counted and themicrobiota analyzed at different sampling times — s1, s2and s3. Results: At s1, the mean CFU counts ranged from5.5 x105 to 1.5 x 106. These values dropped significantly ats2 (p<0.05). No statistical significant difference was foundbetween s2 and s3. Changes in root canal microbiota werefound at s2 and s3. Conclusion: Regardless the use of calciumhydroxide as a root canal medication, 2.5% NaOCl and2% CHX-gel demonstrated a potent antimicrobial activityagainst endododontic pathogens in vivo.