Evolution of Periodontal Disease: Immune Response and RANK/RANKL/OPG System

ABSTRACT

Abstract The aim of this study was to evaluate markers of bone loss and immune response present in evolution of periodontal disease. One hundred and two Wistar rats were divided into three animals groups PD0, without ligation and PD15 days and PD60 days, submitted to ligation placement with a sterile 3-0 silk cord in the cervical region of the upper first molar on both sides. Samples were obtained from the gingival tissue for histomorphometric analysis, immunohistochemical analysis of RANK, RANKL, OPG, characterization of the inflammatory infiltrate, quantification of nitric oxide, MCP-1, RANTES, IP10 chemokines, and expression of the TGF-b1, VEG, and bFGF. The number of inflammatory cells in gingival tissue was higher in PD60 samples. The collagen content and the area occupied by birefringent collagen fibers were lower for PD60. Differential leukocyte counting showed that there was a significantly higher polymorphonuclear influx in group PD15, while PD60 showed a greater number of lymphocytes. PD60 showed higher RANTES, IP-10, MCP-1 gene transcripts, as well as a higher nitric oxide concentration. Clinical evaluation revealed that the PD60 group presented an increase in furcal area. In conclusion, in this animal model the increase of RANK/RANKL and HGF markers is related to a specific immune response, and probably contributed to the evolution of periodontal disease. Investigating the effect of these biomarkers can help in targeted therapy for bone resorption, since blocking these can inhibit bone loss.

RESUMO

Resumo Este estudo avaliou marcadores de perda óssea e da resposta imune presentes na evolução da doença periodontal. Cento e dois ratos Wistar foram divididos em três grupos de animais PD0, sem ligadura e PD15 dias e PD60 dias, submetidos a colocação de ligadura com um fio de seda estéril 3-0 na região cervical do primeiro molar superior em ambos os lados. Foram obtidas amostras de tecido gengival para análise histomorfométrica, análises imunohistoquímicas de RANK, RANKL, OPG, caracterização do infiltrado inflamatório, quantificação de óxido nítrico, expressão de quimiocinas MCP-1, RANTES, IP10 e do TGF-b1, VEGF e bFGF . O número de células inflamatórias no tecido gengival foi maior nas amostras PD60. O teor de colágeno na área ocupada pelas fibras de colágeno birrefringentes foram menores para PD60. A contagem diferencial de leucócitos mostrou que houve um influxo polimorfonuclear significativamente maior no grupo PD15, enquanto que PD60 mostrou número maior de linfócitos. PD60 apresentou transcritos de genes RANTES, IP-10, MCP-1 mais elevados, bem como uma maior concentração de óxido nítrico. A avaliação clínica revelou que o grupo PD60 apresentou aumento da área óssea exposta na região da furca. Em conclusão, neste modelo animal o aumento dos marcadores RANK/RANKL e HGF está relacionado a uma resposta imunológica específica e provavelmente contribuiu para a evolução da doença periodontal. Investigar o efeito destes biomarcadores pode ajudar na terapia dirigida para a reabsorção óssea, uma vez que bloquear estes pode inibir a perda óssea.