Efeitos do plasma frio sob pressão atmosférica como adjuvante no controle da periodontite experimental induzida por Aggregatibacter actinomycetemcomitans / Effect of atmospheric pressure cold plasma as adjuvante in the control of experimental periodontitis induced by Aggregatibacter actinomycetemcomitans

A etiopatogenia da doença periodontal é complexa e exige estudos constantes em alternativas terapêuticas que possibilitem seu controle. Aggregatibacter actinomycetemcomitans está associado fortemente à periodontite crônica e à periodontite agressiva. A tecnologia do plasma frio sob pressão atmosférica tem potencial para uso na odontologia, mas sua aplicação na periodontia ainda é pouco explorada. Este estudo teve como objetivo avaliar os efeitos do plasma de baixa temperatura sob pressão atmosférica (PBTPA) como adjuvante no controle da doença periodontal experimental induzida por ligadura, inoculada com A. actinomycetemcomitans, na região cervical do primeiro molar inferior em modelo murino. Inicialmente, foram determinados os parâmetros físicos efetivos para inibição de biofilmes de A. actinomycetemcomitans utilizando cepa padrão American Type Culture Collection ATCC 29523. Foram realizados testes de screening inicial com a verificação da inibição do crescimento por exposição ao PBTPA de A. actinomycetemcomitans semeados em placas de Petri. Posteriormente, foram formados biofilmes em placas de microtitulação e foram determinados os parâmetros físicos efetivos do PBTPA. Foram realizados experimentos in vivo de indução de doença periodontal por A. actinomycetemcomitans em modelo utilizando ligaduras em ratos. A tomografia computadorizada de feixe cônico foi utilizada para avaliar o nível de perda óssea após período experimental. Os resultados mostraram que o PBTPA foi efetivo na eliminação do micro-organismo observado através da formação de halos de inibição nos tempos de 5 e 7, 5 minutos e sobre biofilmes de A. actinomycetemcomitans expostos ao PBTPA no tempo de 5 minutos. Os resultados exibiram diferença estatística significativa (p <0,001) na distância entre a junção esmalte-cemento e a crista óssea alveolar, do grupo tratado com PBTPA em relação ao grupo raspagem e ao grupo controle. Os resultados do presente estudo sugerem o potencial do PBTPA no controle da periodontite induzida, contudo análises adicionais são necessárias(AU)

The etiopathogenesis of periodontal disease is complex requiring constant studies of therapeutic alternatives that enable its control. Aggregatibacter actinomycetemcomitans is strongly associated with chronic periodontitis and aggressive periodontitis. Cold plasma technology under atmospheric pressure has potential for use in dentistry, but its application in periodontics is still not well explored. This study aimed to evaluate the effects of low temperature atmospheric pressure plasma (PBTPA) as an adjuvant in the control of experimental periodontal disease induced by ligature inoculated with A. actinomycetemcomitans in the cervical region of the lower 1st molar in a murine model. Initially, effective physical parameters for inhibition of A. actinomycetemcomitans biofilms were determined using the standard strain American Type Culture Collection ATCC 29523. Initial screening tests were performed to verify growth inhibition after exposure of A. actinomycetemcomitans seeded in Petri dishes to the PBTPA. Subsequently, biofilms were formed on microtiter plates and the effective physical parameters of the PBTPA were determined. In vivo experiments were carried out to induce A. actinomycetemcomitans periodontal disease induced by ligature in a rat model. Cone beam computed tomography was used to assess the level of bone loss after the experimental period. The results showed that PBTPA was effective in eliminating the microorganism observed through the formation of halos inhibition during 5 and 7.5 minutes and in A. actinomycetemcomitans biofilms exposed to PBTPA at 5 minutes. The previous study using PBTPA in 5 minutes did not show cytotoxicity in Vero cells. The results showed a statistically significant difference (p <0.0001) in the distance between the enamel-cement joint and the alveolar bone crest, of the group treated with PBTPA in relation to the scalling group and the control group, confirming the potential of the technique in dentistry(AU)

Mecanismos de defesa dos mastócitos contra o periodontopatógeno Aggregatibacter actinomycetemcomitans: atividade microbicida intracelular / Defense mechanisms of mast cells against periodontopathogen Aggregatibacter actinomycetemcomitans: intracellular microbicidal activity

Os mastócitos (MCs) estão presentes tanto no periodonto normal quanto inflamado, em diferentes quantidades e em vários locais. Nos últimos anos, a eficácia e a contribuição dos MCs em eliminar bactérias, através de sua atividade microbicida intracelular, estão se tornando cada vez mais reconhecidas. Assim, a partir de MCs murinos desafiados in vitro com o periodontopatógeno Aggregatibacter actinomycetemcomitans (ATCC 29523) por 3, 5, 10 e 24 horas, o presente estudo teve como objetivo investigar a capacidade microbicida intracelular de MCs, e comparar com a capacidade microbicida de macrófagos peritoneais murinos (MPs), considerados fagócitos profissionais, por meio da contagem das unidades formadoras de colônias. Além disso, avaliou-se a produção e liberação de mediadores microbicidas, óxido nítrico (NO) e peróxido de hidrogênio (H2O2), por meio do método colorimétrico de Griess e pela degradação de substratos fluorescentes, respectivamente. Para a análise estatística, foram utilizados os testes estatísticos ANOVA Fatorial seguido do teste de Tukey e teste de correlação de Pearson (p<0.05). Nossos resultados revelaram que os MCs foram capazes de eliminar eficientemente o periodontopatógeno, principalmente após 10h de desafio intracelular. Comparando-se a atividade microbicida dos dois tipos celulares, verificou-se, nos períodos de 3h e 5h de desafio, um menor percentual de colônias viáveis no interior de MPs, em comparação aos MCs. Inversamente, nos períodos de 10h e 24h, observaram-se menores valores percentuais de colônias intracelulares nos MCs em relação aos MPs. Além disso, a produção/liberação de NO bem como, em menor proporção, de H2O2 pelos MCs foram concordantes com a sua capacidade microbicida. Este é o primeiro estudo que demonstra a eficiente ação microbicida intracelular de MCs murinos contra Aggregatibacter actinomycetemcomitans, com produção e liberação de substâncias potencialmente bactericidas, e de forma mais eficaz que os macrófagos...

Mast cells (MCs) are present in both normal and inflamed periodontal tissues, in varying amounts and locations. Recently, MCs contribution in eliminating bacteria and its effectiveness, through its intracellular microbicidal activity, have been increasingly recognized. Thus, this study aimed to investigate the intracellular microbicide capacity of MCs, and compare it with the microbicide capacity of murine peritoneal macrophages (MPs), considered professional phagocytes, by counting the colony forming units. Both cell types were challenged in vitro with periodontopathogen Aggregatibacter actinomycetemcomitans (ATCC 29523) by 3, 5, 10 and 24 hours. Additionally, the production and release of microbicidal agents, nitric oxide (NO) and hydrogen peroxide (H2O2) were evaluated by means of colorimetric Griess method and by the degradation of fluorescent substrates, respectively. Statistical analysis was performed by ANOVA Factorial test followed by Tukey and Pearson's correlation test (p <0.05). Our results revealed that MCs are able to efficiently eliminate periodontopathogen, mainly after 10 hours of intracellular challenge. The microbicidal activity of both cell types, in 3 and 5 hours of challenge showed a lower percentage of viable colonies inside MPs, compared to MCs. Contradictorily, in 10 and 24 hours a lower percentage of intracellular colonies in MCs was observed in relation to MPs. Moreover, the production/release of NO and, in minor proportion, of H2O2 by MCs was in agreement with its microbicidal capacity. Therefore, this is the first report to describe the intracellular microicidal activity of murine MCs against Aggregatibacter actinomycetemcomitans, concerning production and release of potentially bactericidal substances, which is more effective than macrophages. These results suggest the importance of these cells in pathogenesis and defense mechanisms of biofilm-associated periodontal disease.

Mecanismos de defesa dos mastócitos contra o periodontopatógeno Aggregatibacter actinomycetemcomitans: atividade microbicida intracelular / Defense mechanisms of mast cells against periodontopathogen Aggregatibacter actinomycetemcomitans: intracellular microbicidal activity

Os mastócitos (MCs) estão presentes tanto no periodonto normal quanto inflamado, em diferentes quantidades e em vários locais. Nos últimos anos, a eficácia e a contribuição dos MCs em eliminar bactérias, através de sua atividade microbicida intracelular, estão se tornando cada vez mais reconhecidas. Assim, a partir de MCs murinos desafiados in vitro com o periodontopatógeno Aggregatibacter actinomycetemcomitans (ATCC 29523) por 3, 5, 10 e 24 horas, o presente estudo teve como objetivo investigar a capacidade microbicida intracelular de MCs, e comparar com a capacidade microbicida de macrófagos peritoneais murinos (MPs), considerados fagócitos profissionais, por meio da contagem das unidades formadoras de colônias. Além disso, avaliou-se a produção e liberação de mediadores microbicidas, óxido nítrico (NO) e peróxido de hidrogênio (H2O2), por meio do método colorimétrico de Griess e pela degradação de substratos fluorescentes, respectivamente. Para a análise estatística, foram utilizados os testes estatísticos ANOVA Fatorial seguido do teste de Tukey e teste de correlação de Pearson (p<0.05). Nossos resultados revelaram que os MCs foram capazes de eliminar eficientemente o periodontopatógeno, principalmente após 10h de desafio intracelular. Comparando-se a atividade microbicida dos dois tipos celulares, verificou-se, nos períodos de 3h e 5h de desafio, um menor percentual de colônias viáveis no interior de MPs, em comparação aos MCs. Inversamente, nos períodos de 10h e 24h, observaram-se menores valores percentuais de colônias intracelulares nos MCs em relação aos MPs. Além disso, a produção/liberação de NO bem como, em menor proporção, de H2O2 pelos MCs foram concordantes com a sua capacidade microbicida. Este é o primeiro estudo que demonstra a eficiente ação microbicida intracelular de MCs murinos contra Aggregatibacter actinomycetemcomitans, com produção e liberação de substâncias potencialmente bactericidas, e de forma mais eficaz que os macrófagos...

Mast cells (MCs) are present in both normal and inflamed periodontal tissues, in varying amounts and locations. Recently, MCs contribution in eliminating bacteria and its effectiveness, through its intracellular microbicidal activity, have been increasingly recognized. Thus, this study aimed to investigate the intracellular microbicide capacity of MCs, and compare it with the microbicide capacity of murine peritoneal macrophages (MPs), considered professional phagocytes, by counting the colony forming units. Both cell types were challenged in vitro with periodontopathogen Aggregatibacter actinomycetemcomitans (ATCC 29523) by 3, 5, 10 and 24 hours. Additionally, the production and release of microbicidal agents, nitric oxide (NO) and hydrogen peroxide (H2O2) were evaluated by means of colorimetric Griess method and by the degradation of fluorescent substrates, respectively. Statistical analysis was performed by ANOVA Factorial test followed by Tukey and Pearson's correlation test (p <0.05). Our results revealed that MCs are able to efficiently eliminate periodontopathogen, mainly after 10 hours of intracellular challenge. The microbicidal activity of both cell types, in 3 and 5 hours of challenge showed a lower percentage of viable colonies inside MPs, compared to MCs. Contradictorily, in 10 and 24 hours a lower percentage of intracellular colonies in MCs was observed in relation to MPs. Moreover, the production/release of NO and, in minor proportion, of H2O2 by MCs was in agreement with its microbicidal capacity. Therefore, this is the first report to describe the intracellular microicidal activity of murine MCs against Aggregatibacter actinomycetemcomitans, concerning production and release of potentially bactericidal substances, which is more effective than macrophages. These results suggest the importance of these cells in pathogenesis and defense mechanisms of biofilm-associated periodontal disease...

Detecção de anticorpos séricos produzidos contra as proteínas do bacteriófago 17 do Aggregatibacter actinomycetemcomitans / Serum antibody detection against Aggregatibacter actinomycetemcomitan's bacteriophage 17 proteins

Aggregatibacter actinomycetemcomitans (Aa) é uma bactéria associada à Periodontite Agressiva (PA). Ela invade tecidos moles, com ocorrência de lisogenia e bacteriófagos presentes em até 69% das subespécies. Estudos in vitro sugerem que a indução do bacteriófago (Aa17) ocorre numa co-cultura de Aa lisogênico com fibroblastos humanos. Se esta interação ocorre in vivo, com liberação do vírus, uma reação imunológica contra o Aa17 aconteceria. O objetivo deste estudo é constatar se anticorpos (AC) contra proteínas do Aa17 existem e estão associados à doença periodontal. Um objetivo adicional foi testar a resposta de AC contra os sorotipos do Aa. 52 indivíduos participaram: 31 com PA, 5 com Periodontite Crônica (PC) e 16 com Periodonto Saudável (PS). Soro foi coletado após a classificação clínica. As proteínas do Aa17 foram obtidas de preparações purificadas. As subespécies do Aa utilizadas para amostras de proteínas através de sonicação foram: 43717(American Tissue Culture Collection - ATCC) – sorotipo A, 43718 (ATCC) – sorotipo B, 33384 (ATCC) – sorotipo C, IDH781 – sorotipo D, NJ9500 – sorotipo E and CU1000 – sorotipo F. As proteínas foram separadas em géis de poliacrilamida e transferidas para membranas de nitrocelulose. As reações de Western-blotting ocorreram com o AC primário sendo o soro de cada indivíduo. Todas as membranas foram lidas pelo sistema Odyssey que captura sinais no AC secundário (antihumano). A resposta de AC contra ao menos uma proteína do Aa17, assim como pelo menos um sorotipo do Aa foi observado em todos, com exceção de dois indivíduos (com PS), participantes. Um indivíduo do grupo PC e três do PA tiveram resposta de AC contra alguns, mas não todos os sorotipos do Aa. A resposta de AC contra todos os sorotipos foi o achado mais comum nos grupos PA (28/31), PS (14/16) e PC (4/5). A resposta de AC contra o complexo de proteínas do Aa17 foi observado em 7 indivíduos ...

Aggregatibacter actinomycetemcomitans (Aa) is a bacteria associated with Aggressive Periodontitis (AP). It invades soft tissues, with occurrence of lysogeny and bacteriophage presence up to 69% of Aa subspecies. In vitro studies suggested that bacteriophage (Aa17) induction occurs upon co-culture of Aa lysogens subspecies with human fibroblasts. If such an in vivo interaction resulted in Aa17 induction and release of virions, an immunologic reaction to Aa17 proteins could ensue. The purpose of this investigation was to learn whether serum antibodies (AB) to Aa17 proteins are found in human sera, and whether they are associated with periodontal disease. An additional purpose was to test the AB response against known Aa serotypes.52 individuals took part: 31 with AP, 5 with Chronic Periodontitis (CP) and 16 with a Healthy Periodontium (HP). Serum was collected after clinical classification. Aa17 proteins were obtained from purified Aa17 preparations. The Aa strains used for protein sampling through sonication were: 43717(American Tissue Culture Collection - ATCC) – serotype A, 43718 (ATCC) – serotype B, 33384 (ATCC) – serotype C, IDH781 – serotype D, NJ9500 – serotype E and CU1000 – serotype F. Proteins were separated by SDS-PAGE gels and then transferred to nitrocellulose membranes. Western-blotting reactions were carried out with the primary AB being each subject’s serum. All membranes were read through the Odyssey system which captures signals from a dye in a secondary (antihuman) AB. AB response against at least one Aa17 protein, as well as a response to at least one Aa serotype, was observed in all but two individuals (with HP) who participated in the study. Serum from one individual from the CP group and three from the AP group had AB response to some, but not all Aa serotypes. AB response against all Aa serotypes was the most common finding in AP (28/31), HP (14/16) and CP (4/5) groups. AB response to the full complex ...

Detecção de anticorpos séricos produzidos contra as proteínas do bacteriófago 17 do Aggregatibacter actinomycetemcomitans / Serum antibody detection against Aggregatibacter actinomycetemcomitan's bacteriophage 17 proteins

Aggregatibacter actinomycetemcomitans (Aa) é uma bactéria associada à Periodontite Agressiva (PA). Ela invade tecidos moles, com ocorrência de lisogenia e bacteriófagos presentes em até 69% das subespécies. Estudos in vitro sugerem que a indução do bacteriófago (Aa17) ocorre numa co-cultura de Aa lisogênico com fibroblastos humanos. Se esta interação ocorre in vivo, com liberação do vírus, uma reação imunológica contra o Aa17 aconteceria. O objetivo deste estudo é constatar se anticorpos (AC) contra proteínas do Aa17 existem e estão associados à doença periodontal. Um objetivo adicional foi testar a resposta de AC contra os sorotipos do Aa. 52 indivíduos participaram: 31 com PA, 5 com Periodontite Crônica (PC) e 16 com Periodonto Saudável (PS). Soro foi coletado após a classificação clínica. As proteínas do Aa17 foram obtidas de preparações purificadas. As subespécies do Aa utilizadas para amostras de proteínas através de sonicação foram: 43717(American Tissue Culture Collection - ATCC) – sorotipo A, 43718 (ATCC) – sorotipo B, 33384 (ATCC) – sorotipo C, IDH781 – sorotipo D, NJ9500 – sorotipo E and CU1000 – sorotipo F. As proteínas foram separadas em géis de poliacrilamida e transferidas para membranas de nitrocelulose. As reações de Western-blotting ocorreram com o AC primário sendo o soro de cada indivíduo. Todas as membranas foram lidas pelo sistema Odyssey que captura sinais no AC secundário (antihumano). A resposta de AC contra ao menos uma proteína do Aa17, assim como pelo menos um sorotipo do Aa foi observado em todos, com exceção de dois indivíduos (com PS), participantes. Um indivíduo do grupo PC e três do PA tiveram resposta de AC contra alguns, mas não todos os sorotipos do Aa. A resposta de AC contra todos os sorotipos foi o achado mais comum nos grupos PA (28/31), PS (14/16) e PC (4/5). A resposta de AC contra o complexo de proteínas do Aa17 foi observado em 7 indivíduos...

Aggregatibacter actinomycetemcomitans (Aa) is a bacteria associated with Aggressive Periodontitis (AP). It invades soft tissues, with occurrence of lysogeny and bacteriophage presence up to 69% of Aa subspecies. In vitro studies suggested that bacteriophage (Aa17) induction occurs upon co-culture of Aa lysogens subspecies with human fibroblasts. If such an in vivo interaction resulted in Aa17 induction and release of virions, an immunologic reaction to Aa17 proteins could ensue. The purpose of this investigation was to learn whether serum antibodies (AB) to Aa17 proteins are found in human sera, and whether they are associated with periodontal disease. An additional purpose was to test the AB response against known Aa serotypes.52 individuals took part: 31 with AP, 5 with Chronic Periodontitis (CP) and 16 with a Healthy Periodontium (HP). Serum was collected after clinical classification. Aa17 proteins were obtained from purified Aa17 preparations. The Aa strains used for protein sampling through sonication were: 43717(American Tissue Culture Collection - ATCC) – serotype A, 43718 (ATCC) – serotype B, 33384 (ATCC) – serotype C, IDH781 – serotype D, NJ9500 – serotype E and CU1000 – serotype F. Proteins were separated by SDS-PAGE gels and then transferred to nitrocellulose membranes. Western-blotting reactions were carried out with the primary AB being each subject’s serum. All membranes were read through the Odyssey system which captures signals from a dye in a secondary (antihuman) AB. AB response against at least one Aa17 protein, as well as a response to at least one Aa serotype, was observed in all but two individuals (with HP) who participated in the study. Serum from one individual from the CP group and three from the AP group had AB response to some, but not all Aa serotypes. AB response against all Aa serotypes was the most common finding in AP (28/31), HP (14/16) and CP (4/5) groups. AB response to the full complex...

In Vitro Effect of photodynamic therapy on Aggregatibacter actinomycetemcomitans and Streptococcus sanguinis

New periodontal disease treatments are needed to prevent infection progression. Photodynamic therapy (PDT) is one of the greatest pledges for this purpose. It involves the use of light of specific wavelength to activate a nontoxic photosensitizing agent in the presence of oxygen for eradication of target cells, and can be used for photokilling of microorganisms. This study evaluated in vitro the photodynamic effect of 0.01 percent toluidine blue-O (TBO) in combination with an AlGaInP diode laser light source on Aggregatibacter actinomycetemcomitans (A.a.) and Streptococcus sanguinis (S.s.). Suspensions (2 mL) containing A.a. and S.s. at 1.5 x 108 CFU/mL concentration were prepared and divided into 3 groups: Control group (no treatment), Dye group (inoculum and TBO for 5 min) and Dye/Laser group (inoculum, TBO for 5 min and laser for 3 min). Next, a dilution for subsequent subculture in 20 mL of Trypic Soy Agar (A.a) and Brucella Agar (S.s.) in Petri dishes (Pourplate Method) was done. Incubation of A.a. in microaerophilia and S.s. in aerobiosis at 35oC for 48 h was performed for subsequent visual counting of CFU/mL. Data were analyzed by one-way ANOVA and Tukey’s HSD test at 5 percent significance level. For both strains, the control group showed a significantly higher (p<0.05) bacterial growth (1.5 x 108 CFU/mL), while the Dye group presented no significant reduction (p>0.05) in the CFU counts. The Dye/Laser group presented a significant decrease in the CFU counts (p<0.05) compared with the Control group (61.53 percent for A.a. and 84.32 percent for S.s.). It may be concluded that PDT was effective in reducing the numbers of A.a. and S.s. in vitro.

Novos tratamentos são propostos para evitar a progressão da periodontite, sendo a terapia fotodinâmica (PDT) uma notória promessa. Sua aplicação associa o Azul de orto-toluidina a 0,01 por cento (TBO) e uma fonte luminosa a laser de diodo (TwinFlex, Mmoptics), liberando assim, toxinas às bactérias. O objetivo do estudo é avaliar in vitro a eficiência da PDT sobre Aggregatibacter actinomycetemcomitans (A.a.) e Streptococcus sanguinis (S.s.). Preparou-se suspensões distintas de 2 mL contendo A.a. e S.s. na concentração de 1,5x108 UFC/mL, e divisão de cada suspensão em 3 grupos: Controle (sem tratamento); Corante (suspensão e TBO por 5min) e Corante/Laser (suspensão, TBO por 5 min e laser por 3 min). Promoveu-se a diluição, a semeadura em 20 mL de TSA (A.a.) e de Ágar Brucella (S.s.), em placas de Petri (Método Pourplate), e a incubação da A.a. em microaerofilia e da S.s. em aerobiose, por 48 h a 35oC, para posterior contagem visual das UFC. Os grupos Controle mostraram ótimo crescimento bacteriano (1,5 x 108 UFC/mL). Os grupos Corante não apresentaram redução significativa para ambas bactérias. Os grupos Laser apresentaram redução em relação ao controle, 61,53 por cento para A.a. e 84,32 por cento para S.s. A análise estatística (ANOVA, p<0,05) corrobou que a PDT é eficaz na redução destas bactérias in vitro.