Efeito do consumo de álcool no desenvolvimento de lesão periapical induzida em ratos: uma análise microtomográfica / The Effect of Alcohol Consumption on the Development of Periapical Lesion Induced in Rats: a Micro-CT Analysis

Objetivo: O objetivo deste estudo foi avaliar a influência do consumo crônico de álcool no aumento da destruição óssea periapical em ratos. Material e métodos: Foram selecionados 12 ratos machos da linhagem Wistar, aleatoriamente divididos nos grupos controle e álcool (n=6). Os ratos do grupo álcool foram submetidos à auto-administração de solução alcoólica contendo 25% de álcool puro. O grupo controle recebeu apenas água filtrada durante o estudo. Após as 5 semanas de adaptação do grupo álcool, todos os ratos foram anestesiados e a polpa dos seus primeiros molares inferiores esquerdos foi exposta à cavidade oral para indução da lesão periapical. Após 28 dias de exposição pulpar, os ratos foram sacrificados por sobredose de anestesia, e suas mandíbulas foram removidas e seccionadas para avaliação microtomográfica. As hemimandíbulas esquerdas foram fixadas e escaneadas no microtomógrafo SkyScan 1173 (Bruker, Kontich, Belgium). O tamanho da lesão periradicular foi medido a partir das imagens de microtomografia computadorizada (micro-CT), onde foram calculados a área de superfície e o volume da lesão. Também foram avaliadas a taxa percentual de ganho de peso e a ingestão de sólidos/líquidos dos grupos. Os dados foram estatisticamente analisados utilizando o teste t de Student (p<0,05). Resultados: Os animais do grupo controle tiveram uma maior taxa percentual de ganho de peso corporal e de ingestão tanto de sólidos como de líquidos (p<0,05). As lesões periapicais apresentaram maior volume e maior área nos animais do grupo álcool, em comparação ao grupo controle (p<0,05). Conclusão: O consumo crônico de álcool contribuiu para o aumento da destruição óssea periapical em casos de periodontite apical.

Objective: the aim of this study was to evaluate the influence of alcohol consumption on the increase of periapical bone destruction in rats. Material and Methods: the sample included 12 Wistar male rats, randomly assigned into a control group and an alcohol group (n=6). Rats in the alcohol group were submitted to self-administration of a 25% pure alcoholic solution. The control group received only filtered water throughout the study. After 5 weeks of adaptation to the alcohol dose, all animals were anesthetized and the pulps of their mandibular left first molar were exposed to the oral cavity to induce periapical lesion. Twenty-eight days after the pulp exposure, those rats were euthanized due to overdose of anesthesia and their mandibles were removed and sectioned to obtain a micro-computed tomographic (micro-CT) scan. The rats' left hemimandibles were fixed and scanned on the SkyScan 1173 (Bruker, Konitch, Belgium) microtomograph. The size of the periradicular lesions was measured from the images obtained on the micro-CT and the surface area and volume were calculated. It was also evaluated the weight gain rate and the ingestion of solid/liquid of both groups. Data were analyzed by the Student's t-test (p<0.05). Results: the control group showed higher rates of weight gain and ingested more solid and liquid than the alcohol group (p<0.05). Periapical lesions found in the alcohol group had higher volume and surface area than the ones of the control group (p<0.05). Conclusion: the chronic consumption of alcohol contributed to the increase of periapical bone destruction in cases of apical periodontitis

Mecanismos intracelulares induzidos por leucotrienos durante a diferenciação osteogênica / Leukotriene-induced intracellular mechanisms during osteogenic differentiation

Os leucotrienos (LTs) são mediadores inflamatórios derivados da via 5- lipoxigenase (5-LO), com contribuição relevante na reabsorção óssea. Neste estudo investigamos o papel dos LTs na diferenciação osteogênica e o seu impacto na osteoclatogênese. Assim, foi avaliado o perfil ósseo dos camundongos 129/Sv (WT) e 5-LO Knockout (5-LO KO) por meio de microtomografia computadorizada, evidenciando maior densidade óssea vertebral e trabéculas mais espessas em machos 5-LO KO. Após isso, osteoblastos primários (OBL) foram isolados e cultivados para determinar a atividade de fosfatase alcalina (ALP) e o potencial de mineralização. Resultados mostraram que OBL KO possui maior atividade de ALP e mineralização, em todos os períodos quando comparados com WT. Em adição, o tratamento com os LTs B4 e D4 inibiu a deposição de cálcio. Os inibidores da síntese de LTs e os antagonistas do BLT1/2 foram efetivos em recuperar a formação dos nódulos mineralizados. A cinética do Alox5 apresentou um aumento da expressão nos períodos de maior diferenciação celular em OBL WT. Além disso, a expressão de OCN, MMPs 2 e 9 e RANKL foram aumentadas em células 5-LO KO em quase todos os períodos avaliados. Em geral, o estímulo com LTs, seus inibidores e antagonistas diminuiu a expressão de Sp7, Col1a1, Opg e MMP-9 e aumentou RANKL em células KO. A sinalização por meio de segundos mensageiros também foi avaliada. Células 5-LO KO apresentam menor concentração de cálcio intracelular (Ca2+i) em relação ao WT. No período de 14 dias, o estímulo com LTD4 inibiu a liberação Ca2+i independente da linhagem, em relação ao controle. Os níveis de cAMP foram menores em OBL 5- LO KO, em todos os grupos tratados ou controle. LTD4 diminuiu a concentração de cAMP, mas não LTB4, em OBL 5-LO KO. O estudo também quantificou a produção de LTB4 e outros eicosanoides em osteoblastos mostrando a sua capacidade de síntese. A análise proteômica revelou 89 proteínas com expressão diminuída em OBL 5-LO KO, de um total de 154, sendo a maioria relacionada ao citoesqueleto e ao metabolismo energético. Também foram identificadas 59 proteínas exclusivas em OBL 5-LO KO e 06 unicamente expressas em células WT, revelando as diferenças intrínsecas de cada animal. O perfil osteoclastogênico de camundongos WT vs. 5-LO KO mostrou diferenças significativas na análise fenotípica, TRAP e na expressão gênica de células derivadas da linhagem monocítica-macrofágica. Após o estímulo com M-CSF e RANKL, as células WT apresentaram osteoclastos gigantes multinucleados, porém, células 5-LO KO apresentaram uma população de células com formas e tamanhos variáveis, e menor grau de maturação. Em adição, os LTsexógenos não modularam a atividade da TRAP. O meio condicionado proveniente dos OBL WT e KO, retardaram o processo de formação dos osteoclastos. A análise da expressão gênica em osteoclastos mostrou diminuição da expressão de Alox5, Il- 1b, Il-6 e TNFa em células 5-LO KO. BLT1/2, CysLt1 e os marcadores da diferenciação Acp5, Ctsk e Nfact1 não apresentaram diferenças entre os animais. Em adição, o LTB4 diminuiu a expressão do Alox5 e a Il-1b foi aumentada em osteoclastos WT. Assim, os resultados demonstram que os LTs são capazes de modular o metabolismo ósseo, e a ausência do gene da 5-LO está relacionada ao maior perfil osteogênico.(AU)

Leukotrienes (LTs) are inflammatory mediators derived from the 5-lipoxygenase (5-LO) pathway, with a relevant contribution in bone resorption. In this study we investigated the role of LTs in osteogenic differentiation and its impact on osteoclastogenesis.Thus, the bone profile of the 129/Sv (WT) and 5-LO Knockout mice (5-LO KO) was evaluated by computerized microtomography, showing higher vertebral bone density and thicker trabeculae in 5-LO KO males. After that, primary osteoblasts (OBL) were isolated and cultured to determine alkaline phosphatase activity (ALP) and mineralization potential. Results showed that OBL KO has higher ALP activity and mineralization, in all periods when compared with WT. In addition, the treatment with LTB4 and LTD4 inhibited calcium deposition. Inhibitors of LT synthesis and BLT1/2 antagonists were effective to recover the mineralized nodules formation. The kinetics of Alox5 showed an increase in expression during cellular differentiation period in WT OBL. In addition, expression of OCN, MMPs 2 and 9 and RANKL were increased in 5- LO KO cells in almost all evaluated periods. In general, the stimulation with LTs, their inhibitors and antagonists decreased the expression of Sp7, Col1a1, Opg and MMP- 9. But it increased the RANKL expression in KO cells. The second messengers signaling was also evaluated. 5-LO KO cells showed lower concentration levels of intracellular calcium (Ca2+ i) when compared to WT cells. In the 14-day period, the LTD4 treatment inhibited the Ca2+i independent of the murine lineage, relative to the control. cAMP levels were lower in OBL 5-LO KO, in all treated or control groups. LTD4 decreased the concentration of cAMP, but not LTB4, in KO cells. The study also quantified the production of LTB4 and other eicosanoids in osteoblasts showing their ability to synthesize those metabolites. The proteomic analysis revealed 89 downregulated proteins in OBL KO, out of a total of 154, most of them related to cytoskeleton and energy metabolism. Also 59 identified proteins were unique in OBL 5-LO KO and 06 exclusively expressed in WT cells, revealing the intrinsic differences of each strain. The osteoclastogenic profile of WT vs. 5-LO KO showed significant differences in phenotypic analysis, TRAP and in the gene expression of cells derived from the monocyte-macrophage-lineage. After M-CSF and RANKL stimulation, WT cells showed multinucleated giant osteoclasts. However, 5-LO KO cells presented a population of cells with variable shapes and sizes, and a lower maturation stage. In addition, exogenous LTs did not modulate TRAP activity. The conditioned medium from OBL WT and 5-LO KO delayed the formation process of osteoclasts. Gene expression analysis in osteoclasts showed decreased expression of Alox 5, Il-1b, Il-6 and TNFα in 5-LO KO cells. BLT1/2, CysLt1 and the osteoclast differentiation markers Acp5, Ctsk and Nfact1 showed no differences between the strains. In addition, LTB4 decreased the expression of Alox5, and IL-1b was increased in WT osteoclasts. Thus, the results demonstrate that the LTs are able to modulate the bone metabolism, and the absence of the 5-LO gene is related to the greater osteogenic profile.(AU)

Cinética de expressão de moléculas co-estimulatórias de osteoclastos no desenvolvimento da doença periodontal experimental e sua modulação por citocinas / Kinetics of osteoclast co-stimulatory molecules throughout experimental periodontitis and mice and its modulation by cytokines

O processo de diferenciação e ativação de osteoclastos, essencial para a manutenção da homeostasia do tecido ósseo e também envolvido na patogênese de diversas patologias caracterizadas pela atividade osteolítica, depende de um sistema central de controle que envolve a ligação das moléculas RANK/RANKL. Além do sistema RANK/RANKL, moléculas co-estimulatórias de osteoclastos, tais como os complexos DAP-12, TREM-2 e SIRP1, e FcR, OSCAR e PIR-A, também apresentam um papel importante na geração e ativação de osteoclastos. Entretanto, a possível contribuição de tais moléculas para a progressão da doença periodontal (DP) permanece desconhecida, assim como o possível impacto de citocinas na modulação de sua expressão no microambiente periodontal. Nosso objetivo foi investigar, por RealTimePCR, o padrão de expressão de moléculas co-estimulatórias de osteoclastos (DAP-12, TREM-2 e SIRP1, e FcR, OSCAR e PIR-A) na periodontite crônica em humanos, além de avaliar a cinética de expressão destas moléculas e a sua modulação por citocinas (TNF-, IFN-, IL-17 e IL-10) ao longo do curso da DP em camundongos em camundongos C57Bl/6 wild-type (WT) e geneticamente modificados (TNFp55KO, IFNKO, IL17KO, IL10KO. Nossos resultados demonstram que nas lesões periodontais crônicas a expressão de todas as moléculas co-estimulatórias de osteoclastos apresentaram-se significativamente aumentadas quando comparadas às amostras controle. Com relação à periodontite experimental, verificamos que todas as moléculas co-estimulatórias alvo apresentavam aumento em sua expressão após a indução de doença quando comparado aos controles. Nos camundongos para TNFp55KO, IFNKO e IL17KO, observamos uma redução na severidade da DP (reabsorção óssea e quantidade de células inflamatórias) e na expressão de moléculas co-estimulatórias, ao contrário do observado nos camundongos IL10KO. Entretanto, ao normalizarmos os níveis...

The osteoclast differentiation and activation are essential to bone tissue homeostasis and in the development of bone pathologies, which RANK/RANKL signaling molecules are the major osteoclastogenic factor. However, osteoclast co-stimulatory molecules, such as DAP-12, TREM-2, SIRP1, FcR, OSCAR and PIR-A, also present an important role in the osteoclastogenesis. However, the exact role and regulation of these molecules in human and mice periodontal diseases (PD) development have not completely known. Our aim was to investigate the pattern of osteoclast co-stimulatory expression (DAP-12, TREM-2, SIRP1, FcR, OSCAR and PIR-A) in human chronic periodontitis (CP), apart from analyze the kinetic of these molecules and their regulation by cytokines (TNF-, IFN-, IL-17 and IL-10) in the development of experimental periodontal disease in mice C57Bl/6 and knockout. Our results demonstrated that all osteoclast co-stimulatory molecules presented highly expressed in CP patients when compared with control. Similar results are presented about experimental PD, where all co-stimulatory molecules was presented highly expressed in infected mice when compared with control mice. We observed in TNFp55KO, IFNKO and IL17KO mice a decrease in PD scores and co-stimulatory molecules expression, the opposite of IL10KO mice. However, when we standardized the co-stimulatory molecules levels by the number of inflammatory cells, we found that TNF- and IL-17 are associated with increased expression of co-stimulatory molecules, while IFN- and IL-10 appear to negatively regulate the expression of such molecules. In conclusion, we demonstrated that osteoclast co-stimulatory molecules shown increased in human and experimental PD, and cytokines appear to modulate their expression by direct and indirect mechanisms, such as inflammatory cells migration to the PD infected tissue.

Cinética de expressão de moléculas co-estimulatórias de osteoclastos no desenvolvimento da doença periodontal experimental e sua modulação por citocinas / Kinetics of osteoclast co-stimulatory molecules throughout experimental periodontitis and mice and its modulation by cytokines

O processo de diferenciação e ativação de osteoclastos, essencial para a manutenção da homeostasia do tecido ósseo e também envolvido na patogênese de diversas patologias caracterizadas pela atividade osteolítica, depende de um sistema central de controle que envolve a ligação das moléculas RANK/RANKL. Além do sistema RANK/RANKL, moléculas co-estimulatórias de osteoclastos, tais como os complexos DAP-12, TREM-2 e SIRP1, e FcR, OSCAR e PIR-A, também apresentam um papel importante na geração e ativação de osteoclastos. Entretanto, a possível contribuição de tais moléculas para a progressão da doença periodontal (DP) permanece desconhecida, assim como o possível impacto de citocinas na modulação de sua expressão no microambiente periodontal. Nosso objetivo foi investigar, por RealTimePCR, o padrão de expressão de moléculas co-estimulatórias de osteoclastos (DAP-12, TREM-2 e SIRP1, e FcR, OSCAR e PIR-A) na periodontite crônica em humanos, além de avaliar a cinética de expressão destas moléculas e a sua modulação por citocinas (TNF-, IFN-, IL-17 e IL-10) ao longo do curso da DP em camundongos em camundongos C57Bl/6 wild-type (WT) e geneticamente modificados (TNFp55KO, IFNKO, IL17KO, IL10KO. Nossos resultados demonstram que nas lesões periodontais crônicas a expressão de todas as moléculas co-estimulatórias de osteoclastos apresentaram-se significativamente aumentadas quando comparadas às amostras controle. Com relação à periodontite experimental, verificamos que todas as moléculas co-estimulatórias alvo apresentavam aumento em sua expressão após a indução de doença quando comparado aos controles. Nos camundongos para TNFp55KO, IFNKO e IL17KO, observamos uma redução na severidade da DP (reabsorção óssea e quantidade de células inflamatórias) e na expressão de moléculas co-estimulatórias, ao contrário do observado nos camundongos IL10KO. Entretanto, ao normalizarmos os níveis...

The osteoclast differentiation and activation are essential to bone tissue homeostasis and in the development of bone pathologies, which RANK/RANKL signaling molecules are the major osteoclastogenic factor. However, osteoclast co-stimulatory molecules, such as DAP-12, TREM-2, SIRP1, FcR, OSCAR and PIR-A, also present an important role in the osteoclastogenesis. However, the exact role and regulation of these molecules in human and mice periodontal diseases (PD) development have not completely known. Our aim was to investigate the pattern of osteoclast co-stimulatory expression (DAP-12, TREM-2, SIRP1, FcR, OSCAR and PIR-A) in human chronic periodontitis (CP), apart from analyze the kinetic of these molecules and their regulation by cytokines (TNF-, IFN-, IL-17 and IL-10) in the development of experimental periodontal disease in mice C57Bl/6 and knockout. Our results demonstrated that all osteoclast co-stimulatory molecules presented highly expressed in CP patients when compared with control. Similar results are presented about experimental PD, where all co-stimulatory molecules was presented highly expressed in infected mice when compared with control mice. We observed in TNFp55KO, IFNKO and IL17KO mice a decrease in PD scores and co-stimulatory molecules expression, the opposite of IL10KO mice. However, when we standardized the co-stimulatory molecules levels by the number of inflammatory cells, we found that TNF- and IL-17 are associated with increased expression of co-stimulatory molecules, while IFN- and IL-10 appear to negatively regulate the expression of such molecules. In conclusion, we demonstrated that osteoclast co-stimulatory molecules shown increased in human and experimental PD, and cytokines appear to modulate their expression by direct and indirect mechanisms, such as inflammatory cells migration to the PD infected tissue.