Avaliação dos tecidos periodontais de ratos submetidos a força mecânica ortodôntica em condições de saúde ou doença sistêmica

Abstract

Este estudo teve como objetivo avaliar in vivo os efeitos de doenças sistêmicas (obesidade e osteoporose) na remodelação dos tecidos periodontais de molares de ratos sob força mecânica ortodôntica. No primeiro estudo, foi avaliado o efeito da obesidade no perfil proteômico do ligamento periodontal de ratos, sob força mecânica ortodôntica. Foram utilizados 10 ratos divididos em dois grupos (n=5): grupo M (movimentação ortodôntica), e grupo OM (indução de obesidade e movimentação ortodôntica). A obesidade foi induzida por meio de ração hiperlipídica durante todo o período experimental. Após 15 dias de M, os animais de todos os grupos foram eutanasiados e suas hemimaxilas foram processadas para realização de microdissecção a laser (LCM) do ligamento periodontal (LP) dos primeiros molares e imuno-histoquímica (IHC). Os tecidos microdissecados foram analisados por cromatografia líquida e espectrometria de massas de alta resolução (LC- MS/MS). Os dados estão disponíveis via ProteomeXchange (código XD033647). Dentre as 109 proteínas abundantemente expressas, 49 estavam em OM (p≤0,05, Test-t). A análise de Gene Ontology (GO) apresentou proteínas enriquecidas associadas a categoria de componente celular (p≤0,05, teste exato de Fisher seguido por Benjamini) no grupo OM. Dentre estas, proteínas que possuem associação com obesidade: Vinculina, Catepsina D e Osteopontina (Spp1) foram selecionadas e avaliadas por IHC, que confirmou a presença e localização delas. Os resultados demonstraram diferenças no perfil proteômico do LP submetido à M e OM, permitindo uma melhor compreensão dos mecanismos envolvidos nos processos de remodelação tecidual em situação de obesidade submetidos ao tratamento ortodôntico. No segundo estudo, foi avaliado o efeito do anticorpo monoclonal anti-esclerostina (Scl-Ab) nos tecidos periodontais de ratas ovariectomizadas sob movimentação ortodôntica. Foram utilizadas 48 ratas distribuídas em 6 grupos (n=8): C (controle – sem intervenção), OM (movimentação ortodôntica), OVX (ovariectomia), OVX+OM, OVX+Scl-Ab (ovariectomia e administração de Scl-Ab) e OVX+Scl-Ab+OM. Os animais foram submetidos a OVX ou cirurgia Sham. Após 30 dias (baseline), deu-se início à administração de Scl-Ab, mantida por todo o período experimental. 7 dias após o baseline, iniciou-se a OM e, após 15 dias, todos os animais foram eutanasiados (dia 21). A massa corporal dos animais foi registrada semanalmente e os úteros coletados na eutanásia. Foram avaliados volume (BV/TV) e densidade óssea (BMD) na tíbia e fêmur por microtomografia computadorizada (Micro-CT) previamente às cirurgias e no baseline. A movimentação dentária, BV/TV e BMD nas maxilas foi avaliada por Micro-CT. Foi avaliada a expressão gênica de Spp1, Il1b, TNFa e Rankl nos tecidos gengivais. A análise de colágeno birrefringente no LP foi realizada em três regiões da raiz distal em todos os grupos, nos lados de pressão e tensão. Os dados foram analisados estatisticamente por Shapiro-Wilk, seguido de ANOVA/Tukey (p≤0.05). Todos os animais submetidos à OVX apresentaram menor BMD e BV/TV na tíbia e fêmur 30 dias após a cirurgia, maior massa corporal e menor peso de útero. A expressão gênica de Tnfa foi significativamente maior no grupo OVX+OM em comparação com os grupos OVX e OVX+Scl- Ab+OM. No lado de pressão do LP, os animais dos grupos OM, OVX+OM e OVX+OM+Scl- Ab apresentaram uma redução no conteúdo de colágeno em comparação com os animais dos grupos não submetidos à movimentação dentária ortodôntica. Nas maxilas, os grupos OM e OVX+Scl-Ab+OM demonstraram maior tendência de movimento dentário comparados ao grupo OVX+OM. O grupo OVX+Scl-Ab+OM apresentou maior BMD e BV/TV que o grupo OVX+OM e menor que o grupo OVX+Scl-Ab. A administração de Scl-Ab reduziu os efeitos negativos da osteoporose nos tecidos periodontais submetidos à movimentação ortodôntica.

This study aimed to evaluate in vivo the effects of systemic diseases (obesity and osteoporosis) on the remodeling of periodontal tissues of rat molars under orthodontic mechanical force. In the first study, the effect of obesity on the remodeling of periodontal tissues in rats under orthodontic mechanical force was evaluated. Ten rats were divided into two groups (n=5): group M (orthodontic movement), and group OM (induction of obesity and orthodontic movement). Obesity was induced by hyperlipidic feed throughout the experimental period. After 15 days of orthodontic movement, animals in all groups were euthanized and their hemimaxillae were processed for laser microdissection (LCM) of the periodontal ligament (LP) of the first molars, and immunohistochemistry (IHC). The microdissected tissues were analyzed by high-resolution liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS/MS). The data are available via ProteomeXchange with ID PXD033647. Among the 109 differentially abundant proteins, 49 were in OM (p≤0.05, Test-t). Gene Ontology (GO) analysis showed enriched proteins associated with cellular component category (p≤0.05, Fisher's exact test followed by Benjamini) in the OM group. Among these, proteins that have association with obesity: Vinculin, Cathepsin D and Osteopontin (Spp1) were selected and evaluated by IHC, which confirmed their presence and localization. The results showed differences in the proteomic profile of the LP submitted to M and OM, allowing a better understanding of the mechanisms involved in the processes of tissue remodeling in obese patients undergoing orthodontic treatment. The second study was to evaluate the effect of the monoclonal anti- sclerostin antibody (Scl-Ab) in the periodontal tissues of ovariectomized rats submitted to orthodontic movement. Forty-eight rats were distributed into 6 groups (n=8): C (control - no intervention), OM (orthodontic movement), OVX (ovariectomy), OVX+OM, OVX+Scl-Ab (ovariectomy and Scl-Ab administration) and OVX+Scl-Ab+OM. Animals were submitted to OVX or Sham surgery. After 30 days (baseline), Scl- Ab administration started and maintained throughout the experimental period. Seven days after baseline, OM initiated, and after 15 days, all animals were euthanized (day 21). The body mass of all animals was recorded weekly, and the uterus were collected and weighted at euthanasia. Bone volume (BV/TV) and bone density (BMD) in the tibia and femur were assessed by micro-computed tomography (Micro-CT) prior to surgery and at baseline. Tooth movement, BV/TV and BMD in the jaws were evaluated by Micro-CT. Gene expression of Spp1, Il1b, TNFa, and Rankl in the gingival tissues was evaluated. The measurement of collagen content in the LP was performed in three regions of the distal root in all groups. Data were statistically analyzed by Shapiro-Wilk, followed by ANOVA/Tukey (p≤0.05). All animals subjected to OVX showed lower BMD and BV/TV in the tibia and femur 30 days after surgery, higher body mass and lower uterus weight. The gene expression of Tnfa was significantly higher in the OVX+OM group compared to OVX and OVX+Scl-Ab+OM groups. In the pressure side of the LP, animals from OM, OVX+OM, and OVX+OM+Scl-Ab groups presented a reduction in the collagen content compared to animals from the groups not submitted to orthodontic tooth movement. In the maxillae, the OM and OVX+Scl-Ab+OM groups showed a tendency to greater tooth movement compared to the OVX+OM group. The OVX+Scl-Ab+OM group showed higher BMD and BV/TV than the OVX+OM group and lower than the OVX+Scl-Ab group. The administration of Scl-Ab reduced the harmful effects of osteoporosis on periodontal tissues submitted to orthodontic movement.