Nicotine effect on bone remodeling during orthodontic tooth movement: Histological study in rats

ABSTRACT

Introduction: Nicotine is harmful to angiogenesis, osteogenesis and synthesis of collagen. Objective: The aim of this study was to investigate the effect of nicotine on bone remodeling during orthodontic movement in rats. Methods: Eighty male Wistar rats were randomly divided into three groups Group C (control), group CM (with orthodontic movement) and group NM (nicotine with orthodontic movement) groups. The animals comprising groups C and CM received 0.9% saline solution while group NM received nicotine solution (2 mg/kg). A nickel-titanium closed-coil spring was used to induce tooth movement. The animals were euthanized and tissue specimens were processed histologically. We quantified blood vessels, Howship's lacunae and osteoclast-like cells present in the tension and compression areas of periodontal ligaments. The extent of bone formation was evaluated under polarized light to determine the percentage of immature/mature collagen. Results: We observed lower blood vessel densities in the NM group in comparison to the CM group, three (p < 0.001) and seven (p < 0.05) days after force application. Osteoclast-like cells and Howship's lacunae in the NM group presented lower levels of expression in comparison to the CM group, with significant differences on day 7 (p < 0.05 for both variables) and day 14 (p < 0.05 for osteoclast-like cells and p < 0.01 for Howship's lacunae). The percentage of immature collagen increased in the NM group in comparison to the CM group with a statistically significant difference on day 3 (p < 0.05), day 7 (p < 0.001), day 14 (p < 0.001) and day 21 (p < 0.001). Conclusions: Nicotine affects bone remodeling during orthodontic movement, reducing angiogenesis, osteoclast-like cells and Howship's lacunae, thereby delaying the collagen maturation process in developed bone matrix. .

RESUMO

Introdução: a nicotina apresenta efeito prejudicial sobre a angiogênese, osteogênese e síntese de colágeno. Objetivo: investigar a ação da nicotina sobre a remodelação óssea durante o movimento dentário induzido em ratos. Métodos: oitenta ratos machos Wistar foram divididos em três grupos grupo C (sem indução de movimento dentário e sem a ação da nicotina - controle); grupo CM (indução de movimento dentário) e grupo NM (indução de movimento dentário associado à ação da nicotina). Os animais dos grupos C e CM receberam solução salina a 0,9% e os animais do grupo NM receberam nicotina (solução PA a 98% diluída em solução salina a 0,9% estéril) por via subcutânea (2mg/kg). Após a eutanásia dos animais, com 3, 7, 14 e 21 dias de uso da mola ortodôntica, os espécimes teciduais foram processados histologicamente e quantificou-se o número de vasos sanguíneos, lacunas de Howship e células osteoclásticas nos lados de tração e compressão do ligamento periodontal. A neoformação óssea foi avaliada por meio de luz polarizada, para determinar a porcentagem de colágeno maduro e imaturo. Resultados: observou-se que a quantidade de vasos sanguíneos diminuiu no grupo NM, quando comparado ao grupo CM, nos períodos de três (p < 0,001) e sete (p < 0,05) dias. Quanto às células osteoclásticas e lacunas de Howship, o grupo NM apresentou menores níveis de expressão em relação ao grupo CM, com diferença estatisticamente significativa nos períodos de 7 e 14 dias. A porcentagem de colágeno imaturo apresentou-se aumentada no grupo NM, quando comparado ao grupo CM, em todos os períodos analisados, com diferença e...