Influence of bisphosphonates on the behavior of osteoblasts seeded onto titanium discs

ABSTRACT

Abstract Among other factors, types of bisphosphonates and treatment regimens seem to be strongly associated with the success or failure of installation of osseointegrated implants. This study investigated the influence of two bisphosphonates, sodium alendronate (SA) and zoledronic acid (ZA), on the metabolism of osteoblasts. Human osteoblasts (Saos-2) were seeded onto machined or acid-treated titanium discs previously placed on 24-well plates in complete culture medium. After 24 h, cells were exposed to bisphosphonates at 0.5, 1 or 5 µM for 24 h, 48 h or 7 days. The effects of SA and ZA on osteoblasts were assessed based on the adhesion of these cells to the titanium surfaces by direct fluorescence, cell viability, total protein and collagen synthesis. Alkaline phosphatase activity and mineral nodule deposition by these cells were also evaluated. Data were evaluated by ANOVA and Tukey tests (α=0.05). Decreased adhesion of cells to the titanium discs was observed when exposed to both bisphosphonates; however, this lack of cell adhesion was more evident for ZA-treated cells. In addition, the exposure of osteoblasts to ZA decreased the viability, ALP activity and mineral nodule deposition, which may be related to poor osseointegration after implant installation.

RESUMO

Resumo Entre outros fatores, os tipos de bisfosfonatos bem como os regimes de tratamento parecem estar diretamente associados com o sucesso ou falhas na instalação de implantes osseointegrados. Este estudo avaliou a influência de dois bisfosfonatos, o alendronato de sódio (AS) e o ácido zoledrônico (AZ), no metabolismo de osteoblastos. Osteoblastos humanos (Saos-2) foram cultivados sobre discos de titânio polidos ou submetidos a tratamento ácido superficial, previamente alocados em placas de 24 compartimentos, utilizando meio de cultura completo. Após 24 horas, as células foram expostas aos bisfosfonatos, nas concentrações de 0,5, 1 ou 5 µM, por 24 h, 48 h, ou 7 dias. Os efeitos do AZ e AZ sobre os osteoblastos foram determinados considerando a adesão destas células às superfícies de titânio, por meio de fluorescência direta, a viabilidade celular, produção de proteína total e síntese de colágeno. A atividade de fosfatase alcalina e a deposição de nódulos mineralizados também foram avaliadas. Os dados foram analisados por meio do teste ANOVA complementado por Tukey (α = 0.05). Menor adesão dos osteoblastos foi observada quando estas células foram expostas a ambos os bisfosfonatos, porém, esta falha na adesão foi mais evidente para as células tratadas com AZ. Além disso, a exposição dos osteoblastos ao AZ também resultou em diminuição da viabilidade, atividade de ALP e deposição de nódulos mineralizados, o que pode estar relacionado a uma pobre osseointegração após a instalação do implante.