A regeneração óssea guiada é usada na reparação de defeitos ósseos com suficiente evidência de sucesso. Dentro desta técnica, os xenoenxertos são uma boa opção devido as suas características e segurança para o paciente. Todavia, estudos para melhorar as propriedades dos substitutos ósseos para a formação adequada de novo osso são constantes. Os bisfosfonatos (BPs) são análogos sintéticos dos pirofosfatos, constituem a primeira linha de tratamento para algumas desordens ósseas e tem sido utilizado com sucesso para reduzir o risco de fratura e melhorar a qualidade de vida dos pacientes. Os efeitos adversos e benefícios dos BPs são amplamente estudados. Está comprovado que os BPs inibem a reabsorção óssea reduzindo a atividade dos osteoclastos, mas também que as células osteoblásticas na presença de BPs que contêm nitrogênio aumentam sua proliferação e sua diferenciação na linhagem osteoblástica, promovendo mineralização além de inibir a apoptose de osteócitos e osteoblastos. Neste trabalho estudou-se o efeito do alendronato administrado local e sistemicamente na regeneração óssea com xenoenxerto porcino em ratos com defeitos críticos no osso parietal. Foram usados sessenta ratos Wistar albinos, distribuídos em três grupos (n=20), sendo que o grupo controle (GC) teve o defeito tratado apenas com xenoenxerto, o grupo experimental XE-ALNL que recebeu o xenoenxerto previamente hidratado com alendronato sódico, e o terceiro grupo, XE-ALNS, recebeu xenoenxerto com administração sistêmica diária de alendronato. As amostras foram fixadas, descalcificadas e processadas para análise histológica em microscopia de luz, histoquímica para fosfatase ácida tartarato-resistente (TRAP), e imuno-histoquímica para osteopontina (OPN). Determinou-se que o uso de alendronato potencializa a formação de novo osso. O que pode ser explicado pelo efeito conservador do alendronato no xenoenxerto prolongando seu efeito osteocondutor. Os resultados do grupo XE-ALNL mostraram que o efeito do alendronato sódico usado na hidratação do xenoenxerto colocado no defeito provocou uma maior formação de novo osso primário, tanto ao redor das bordas que limitavam o defeito como dos grânulos de xenoenxerto, quando comparado ao GC e ao grupo XE-ALNS, para os dois períodos avaliados (30 e 60 dias). Ainda que no grupo XE-ALNS nas amostras avaliadas para o período de 30 dias seu padrão foi similar ao GC, no período de 60 dias se observou maior quantidade de osso novo em relação ao GC no mesmo período. A presença de tecido conjuntivo com suas fibras colágenas entre os grânulos do xenoenxerto foi confirmada com a coloração de tricrômico de Mallory. A imunomarcação de OPN mostrou as áreas de osso primário formadas, bem como a presença de algumas linhas cimentantes. A escassa presença de osteoclastos evidenciou a baixa taxa de reabsorção dos grânulos do xenoenxerto nos períodos avaliados. / Guided bone regeneration is used in treatment for repairing bone defects with proven evidence of success. Within this technique, xenografts are a good alternative because of its characteristics and safety for the patient; however, studies aiming to enhance the properties of bone substitutes for proper formation of new bone is continuous. Bisphosphonates (BPs) are synthetic analogues of pyrophosphates, they represent the first line of treatment for some bone disorders. They have been successfully used to reduce the risk of fracture and improve the quality of life for patients, its adverse effects and benefits are widely studied. It has been established that BPs inhibit bone resorption by reducing osteoclast activity but also that osteoblastic cells in the presence of nitrogen-containing BPs increase their proliferation and differentiation in the osteoblastic lineage, inducing mineralization, and inhibiting apoptosis of osteocytes and osteoblasts. This study investigated the effect of alendronate administered locally and systemically on bone regeneration with porcine xenograft in rats with critical defects (5 mm in diameter) made in the parietal bone. Sixty Wistar albino rats were divided into three groups (n=20): control group (CG) with defect treated only with xenograft, XE-ALNL group received xenograft previously hydrated in 1 mg/ml of alendronate sodium, and the third group, XE-ALNS, received xenograft with daily systemic administration of alendronate (2.5 mg / kg). Each experimental group was randomly divided into two sub-groups (n=10): in the first sub-group of each experimental group the animals were sacrificed after 30 days and in the second after 60 days. The samples were fixed, decalcified and processed for light microscopic analysis, histochemistry for tartrate-resistance acid phosphatase (TRAP), and immunohistochemistry for osteopontin (OPN). The results of the XE-ALNL group showed that the effect of sodium alendronate used in the hydration of the xenograft placed in the defect caused a superior formation of new primary bone, both around the edges that limited the defect and the xenograft granules, when compared to CG and the XE-ALNS groups, for both periods of 30 and 60 days. For the XE-ALNS group even though smaller amount of primary bone was formed when compared to XE-ALNL at 30 and 60 days, its pattern was similar to the CG at 30 days; however, for the 60 days sub-group a greater amount of new bone was observed when compared to the CG in the same period. The presence of connective tissue with its collagen fibers between the granules of the xenograft was confirmed with Mallory\'s trichrome staining. The OPN immunolabeling showed the areas of primary bone formed, as well as the presence of cement lines. The low osteoclast presence indicated a low rate of xenografts reabsorption in the evaluated periods.

L’accroissement de l’espérance de vie s’accompagne d’une détérioration de l’état de santé général des seniors et d’une recrudescence des maladies chroniques. Parmi les manifestations de la sénescence, l’atteinte de l’appareil locomoteur est particulièrement invalidante et accélère considérablement l’entrée en dépendance. C’est également le cas chez les plus jeunes lors d’atteintes traumatiques ou pathologiques. Ainsi, au niveau mondial 2,2 millions de greffes osseuses sont pratiquées chaque année, mais le taux de complications post-opératoires demeure élevé et est estimé à 15 % des interventions. Ces faits dessinent les contours d’un enjeu sociétal majeur ; les matériaux d’origine animale posent des problèmes d’histocompatibilité, de pathogénicité et donc de rejet. C’est pourquoi les efforts de recherche ciblent prioritairement le développement de biomatériaux synthétiques aptes à promouvoir la régénération osseuse. Actuellement les principaux substituts osseux sur le marché sont les « céramiques » bioactives (phosphates de calcium, verres bioactifs) qui présentent comme caractéristiques d’être biocompatibles, de se lier spontanément aux tissus osseux, de promouvoir l’adhésion des cellules osseuses et enfin d’être biorésorbables. Cependant, malgré cet ensemble de caractéristiques très satisfaisantes, la fragilité de ces matériaux en limite les applications. Pour pallier ce défaut, une solution ingénieuse est de s’inspirer de la structure particulière du tissu osseux. Celle-ci mêle intimement une phase inorganique, le minéral osseux constitué de cristaux d’apatite (phosphate de calcium résorbable), à une phase organique qui est majoritairement du collagène. De manière remarquable, une telle structure associe la rigidité de la partie inorganique à la ténacité des fibres de collagène. Pour obtenir des implants aux propriétés mécaniques proches du tissu osseux, la stratégie consiste donc à combiner céramiques bioactives et matière organique. À cette fin, l’équipe Biomatériaux du Laboratoire de Physique de Clermont (LPC) a récemment mis au point un procédé innovant qui permet la synthèse de matrices tridimensionnelles d’hybrides organique-inorganique à base de verre bioactif et de polymère biocompatible aux caractéristiques variées. Dans la continuité des travaux, il était alors question d’exploiter ce procédé afin de développer un substitut osseux hybride aux propriétés optimisées. Il s’agissait tout d’abord de sélectionner le polymère le plus adéquat pour la régénération osseuse, qui s’est avéré être le polycaprolactone, puis d’optimiser la synthèse (notamment la source de calcium), la structure macroporeuse et la proportion organique-inorganique. Le matériau hybride résultant a ensuite été dopé en éléments thérapeutiques à faible dose (< 5 % de la masse totale) avec des ions strontium ou des nutriments tels que la fisétine et l’hydroxytyrosol qui possèdent un effet ostéogénique. Les mousses hybrides ainsi développées ont finalement été caractérisées in vitro afin de déterminer leurs propriétés physico-chimiques et biologiques, et in vivo afin d’évaluer leur performance. Après 3 mois d’implantation dans un défaut critique de la calvaria de souris, les résultats démontrent le potentiel de ce substitut osseux: comparé au matériau commercial de référence (os bovin traité) qui conduit à une reconstruction osseuse de 16% (± 5%), l’hybride permet une reconstruction allant de 32% (± 3%) lorsqu’il n’est pas dopé, jusqu’à 55% (± 7%) voire 58% (± 7%) lorsqu’il est dopé respectivement en fisétine ou en strontium. Ces travaux de thèse laissent entrevoir des perspectives prometteuses telles que l’association des dopants et l’impression 3D des mousses hybrides polycaprolactone-verre bioactif. / The increase in life expectancy results in the decline of seniors’ health conditions and the resurgence of chronic diseases. Among the expressions of senescence, disorders of the musculoskeletal system are particularly disabling and considerably accelerate the state of dependency. This is also the case for young people who suffer from traumatic injuries or pathologic conditions. Thus, about 2.2 million bone grafts are performed worldwide every year. Yet, the level of postoperative complications remains high and is estimated at 15% of surgical operations. These facts outline a major societal concern: animal-based materials present a risk of histocompatibility issues and pathogenicity that may lead to implant failure. This is the reason why research efforts focus on the development of synthetic biomaterials capable of promoting bone regeneration. Currently, commercialised bone substitutes are mainly made of bioactive “ceramics” (calcium phosphates, bioactive glass) that are known to be biocompatible, to spontaneously bond to bone tissues, to promote bone cell adhesion and finally to be bioresorbable. However, despite these remarkable properties, the brittleness of these materials limits their applications. An ingenious solution to this brittleness can be learned from the particular structure of bone tissue. Bone tissue intimately blends an inorganic phase, the bone mineral, which is made of apatite crystals (resorbable calcium phosphates), with an organic phase that is mainly collagen. Such a structure associates the stiffness of the inorganic part with the toughness of collagen fibres. Therefore, in order to obtain implants with mechanical properties similar to that of bone, the strategy consists in combining bioactive ceramics with organic matter. To this end, the Biomatériaux team from the Laboratoire de Physique de Clermont (LPC) recently developed an innovative process that allows the synthesis of tridimensional organic-inorganic hybrids comprised of bioactive glass and biocompatible polymer. The objective of the thesis was to exploit this process in order to develop a hybrid bone substitute with optimal properties. First of all, polycaprolactone was selected as the polymer, especially because of its adequate degradation rate for long-term applications such as bone regeneration. Then, the synthesis process was improved (in particular, the calcium source was changed), the macroporous structure was optimised and the organic-inorganic ratio was chosen. Afterwards, elements that are known to induce an osteogenic effect were incorporated in the hybrid at low doses (< 5% of total weight): an inorganic doping was performed using strontium ions and an organic doping was performed using nutrients such as fisetin or hydroxytyrosol. The resultant hybrid scaffolds were eventually characterised in vitro in order to determine their physicochemical and biological properties and in vivo in order to evaluate their performance. After 3 months of implantation in a mouse calvarial critical defect, results demonstrate the potential of this bone substitute: compared to the reference commercial material (treated bovine bone) that leads to a bone reconstruction of 16% (± 5%), the hybrid allows a reconstruction going from 32% (± 3%) when it is not doped, to 55% (± 7%) and even 58% (± 7%) when it is doped respectively with fisetin or strontium. This thesis paves the way to promising perspectives like the association of doping agents and the 3D printing of polycaprolactone-bioactive glass hybrid scaffolds.

Em procedimentos de regeneração óssea guiada (ROG) as membranas de colágeno são os materiais mais utilizados como barreira; porém, sua tendência ao colapso faz indispensável a utilização de materiais de suporte. Para este propósito, os xenoenxertos são substitutos ósseos considerados padrão-ouro, embora apresentem um período longo de reabsorção que impede grande formação do osso. Em contrapartida o ?-fosfato tricálcico (?-TCP) permite boa formação do osso, mas é reabsorvido rapidamente e fracassa quando precisa dar suporte à membrana. O alendronato, um bisfosfonato nitrogenado, é uma droga antirreabsortiva para o tratamento da osteoporose e outras doenças ósseas porque inibe a função dos osteoclastos. O plasma rico em fibrina (PRF) é um concentrado de fibrina sem adição de químicos que consegue estimular processos de cicatrização pelos fatores que fazem parte de sua composição. Neste estudo qualitativo de ROG em defeitos de 5 mm no osso parietal de ratos foi avaliado: 1) o efeito na formação óssea da administração local de 1g/ml de alendronato sódico adicionado a xenoenxerto porcino e a ?-TCP; 2) a adição local de alendronato e PRF a ?-TCP na possibilidade de diminuir a rápida reabsorção do material e impedir o colapso da membrana. Foram usados 100 ratos adultos Wistar distribuídos em 5 grupos (n=20): Xenoenxerto controle (XE-C); xenoenxerto adicionado com alendronato (XE-AL); ?-TCP controle (TCP-C); ?-TCP adicionado com alendronato (TCP-AL); e, ?-TCP adicionado com PRF (TCP-F). Em todos os grupos o enxerto foi coberto com membrana. Dois tempos de estudo de quatro e oito semanas foram considerados para cada grupo (n=10). Ao final de cada tempo, os animais foram sacrificados e as amostras foram fixadas, descalcificadas e processadas para seu estudo em microscopia de luz por meio de análise histológica, histoquímica TRAP e imuno-histoquímica para osteopontina (OPN). Os resultados mostraram maior formação do osso tanto para xenoenxerto como para ?-TCP quando foram adicionados com alendronato local, em ambos tempos de estudo. Nos grupos do ?-TCP a adição de alendronato local permitiu diminuir a reabsorção dos grânulos, melhorando o suporte à membrana ao final dos tempos de estudo; no entanto, no grupo do PRF a reabsorção foi maior e teve pouca formação de osso, provocando colapso da membrana. Adicionalmente, regiões de osso primário subjacentes à membrana de colágeno foram observadas em todos os grupos. / Collagen membranes are the most used materials as a barrier in guided bone regeneration (GBR) procedures; however, its tendency to collapse makes indispensable the use of support materials. For this purpose, xenografts, which are bone substitutes, although they have a long period of resorption that prevents large bone formation, are still considered the gold standard support material. In contrast, tricalcium ?-phosphate (?-TCP) allows good bone formation, but is rapidly reabsorbed and fails when it needs to support the membrane. Alendronate, a nitrogenated bisphosphonate, is an anti-resorptive drug for treatment of osteoporosis and other bone diseases because it inhibits the function of osteoclasts. Fibrin-rich plasma (FRP) is a fibrin concentrate with no added chemicals that can stimulate healing processes by the factors that are part of its composition. In this qualitative study of ROG in 5 mm defects in the rat parietal bone, was evaluated: 1) the effect on bone formation of local administration of 1g / ml sodium alendronate added to porcine xenograft and ?-TCP; 2) the local addition of alendronate and PRF to ?-TCP in the possibility of diminishing the rapid reabsorption of the material and preventing the collapse of the membrane. A 100 adult Wistar rats distributed in 5 groups was used (n = 20): Xenograft control (XE-C); xenograft added with alendronate (XE-AL); ?-TCP control (TCP-C); ?-TCP added with alendronate (TCP-AL); and, ?-TCP added with PRF (TCP-F). In all groups the graft was covered with membrane. Two study times of four and eight weeks were considered for each group (n = 10). At the end of each time, the animals were sacrificed and the samples were fixed, decalcified and processed for light microscopy by histological analysis, TRAP histochemistry and immunohistochemistry for osteopontin (OPN). Results showed higher bone formation for both xenograft and ?-TCP when added with local alendronate at both study times. In the ?-TCP groups the addition of local alendronate allowed to decrease grain resorption, improving membrane support at the end of the study times; however, in the PRF group the resorption was greater and had little bone formation, causing membrane collapse. In addition, primary bone formed in the underlying collagen membrane were observed in all groups.

La thérapie cellulaire est une méthode d’avenir innovante, actuellement utilisée dans le traitement de pathologies multiples (auto-immunitaire, cancéreuses, pathologies inflammatoires, allogreffes…) et la régénération des pertes de substance tissulaire. Les cellules souches mésenchymateuses, par la variabilité de leurs origines, présentent des propriétés très intéressantes à la thérapie, notamment un potentiel de différenciation en lignées multiples, et des propriétés d’immunomodulation importantes. Mon projet s’intéresse à l’utilisation de cellules souches orales récemment isolées de la gencive par notre équipe : cellules souches gingivales (GSC), et présentant un avantage fonctionnel par rapport aux sources cellulaires traditionnelles d’origine mésodermique (moelle osseuse) ou orales (pulpe dentaire, follicule dentaire, ligament parodontal, glandes salivaires…). Les défauts osseux des mâchoires, de par leur multitude d’étiologies (traumatismes, dysmorphoses, cancer, ...) et le handicap généré, représentent une cible thérapeutique privilégiée. Les GSCs ont la même origine embryologique neurectodermique que les os maxillaires et par là-même un phénotype proche, exploré dans notre équipe. Cette source gingivale de prélèvement non traumatique est une alternative aux techniques chirurgicales actuelles mutilantes pour le site donneur. Notre objectif est double : Etablir un protocole préclinique de culture des GSC en ostéoblastes, pour être compatibles avec la thérapie humaine afin d’obtenir une régénération osseuse optimale. Les capacités immunomodulatrices des GSCs sont par là-même étudiées dans ces nouvelles conditions, dans le but de maitriser la réaction inflammatoire et préserver la greffe osseuse, grâce à la plateforme exceptionnelle mise à notre disposition par l’établissement français du sang, et une équipe très spécialisée dans l’étude des mécanismes de régulation immunitaires. Nos résultats permettront non seulement une régénération osseuse transposable chez l’homme, mais également d’utiliser ces cellules pour le traitement d’autres pathologies (cancéreuses, auto-immunitaires…) en utilisant leur capacité immunomodulatrice. / Cell therapy is an innovative method of the future, currently used in the treatment of multiple diseases (autoimmune, cancer, inflammatory pathologies, allografts ...) and the regeneration of tissue loss. Mesenchymal stem cells (MSC), regardless their origins, exhibit very interesting properties for therapy, including a potential for multi-line differentiation, and important immunomodulation properties. My project focuses on the use of oral stem cells recently isolated from the gingiva by our team (GSC), and having a functional advantage over traditional mesodermal (bone marrow) cellular sources. The bone defects of the jaws, due to their multitude of etiologies (trauma, dysmorphoses, cancer...) and the generated handicap, represent a preferred therapeutic target. GSCs have the same neurectodermal embryological origin as the maxillary bones and thus a similar phenotype, explored in our team. This gingival source of non-traumatic removal is an alternative to current mutilating surgical techniques for the donor site. Our goal is twofold: To establish a preclinical GSC culture protocol in osteoblasts, to be compatible with human therapy, in order to achieve optimal bone regeneration. The immunomodulatory capacities of the GSCs are themselves studied under these new conditions, with the aim of controlling the inflammatory reaction and preserving the bone graft, thanks to the exceptional platform made available to us by the French blood establishment, and A highly specialized team in the study of immune regulation mechanisms. Our results will not only allow transposable bone regeneration in humans but also use these cells for the treatment of other pathologies (cancerous, autoimmune ...) using their immunomodulatory capacity.

Este estudo avaliou, quantitativamente, o osso regenerado após técnica de regeneração óssea guiada, utilizando osso autógeno em bloco e membrana de colágeno e descreveu seu processo de reparação ao redor de superfícies de implantes usinadas ou tratadas por jato de óxido de titânio em períodos de até 150 dias. Foram utilizados 60 ratos machos Wistar, divididos em 2 grupos: um recebeu implantes com superfície usinada (U) e o outro recebeu implantes com superfície tratada por jato de óxido de titânio (T). Uma trefina foi utilizada para a remoção do enxerto ósseo em bloco da calvária do animal. O enxerto foi fixado próximo ao ângulo da mandíbula do rato, na cortical vestibular, com o uso do implante. O conjunto foi coberto por membrana de colágeno. A ortotanásia foi realizada em 0, 14, 21, 45 e 150 dias. Foi realizado processamento histológico para material nãodescalcificado, e um corte no longo eixo do implante foi obtido para cada espécime. Foram realizadas análises qualitativa e quantitativa. Os dados foram analisados estatisticamente, em um nível de significância de 5%, pelos testes de Kruskal-Wallis e de Dunn. Os resultados relativos aos períodos de observação mostraram que a média do tamanho do defeito inicial foi de DO-U = 604,13 m e DO-T = 585,90 m (p=0,720) e que a média de espessura inicial do leito foi de EL-U = 257,29 m e ELT = 243,57 m (p=0,07); houve uma redução da espessura do enxerto no período de 150 dias para o grupo T em relação ao grupo U (EE-T = 338,25 m; EE-U = 407,71m) (p=0,003), não havendo outras diferenças significativas entre os grupos. Notou-se a presença de osso regenerado, vestibularmente ao enxerto, a partir de 21 dias, com uma nítida tendência ao aumento de sua espessura até o período de 150 dias, onde notamos um aumento da espessura óssea total de cerca de 4,6 (T) e 4,8 (U) vezes a espessura original da mandíbula, com valores de ETTO U = 1254,40 m e ETTO T = 1141,85 m (p=0,48). / This study quantitatively analyzed the regenerated bone after guided bone regeneration technique using autogenous block graft with resorbable membrane and described its pattern around machined titanium or oxide grit-blasted titanium surfaces in periods of up to 150 days. Sixty male, adult, Wistar rats were randomly assigned to one of two groups: machined titanium surface (U) or oxide grit-blasted titanium surface (T). A block graft was harvested from the rat calvarium with a trephine, laid and stabilized on the external cortex near the angle of the mandible with implants. A collagen membrane was adapted to completely cover the bone graft in both groups. The animals were euthanized at 0, 14, 21, 45 and 150 days after surgery. Nondecalcified histological sections were processed for each specimen and one section on the long axis of the implant was obtained. Qualitative and quantitative analysis were carried out. Statistical analyses were carried out with a significance level of 5% and used Kruskal-Wallis and Dunn tests. Results showed that the mean bone defect was DO-U = 604,13 m and DO-T = 585,90 m (p=0,720), and the mean mandible bone width was EL U = 257,29 m and EL-T = 243,57 m at zero hour. The mean graft width was reduced after 150 days for the T group as compared to group U (EET = 338,25 m and EE-U = 407,71 m) (p=0,003). No other significant differences between groups were observed. Regenerated bone was observed buccal to the bone graft after 21 days increasing in width after 150 days. The final mean mandible bone width after 150 days (ETTO-U = 1254,40 m and ETTO-T = 1141,85 m) achieved 4,8 (U) and 4,6 (T) times the original mandible width (p=0,48).

A utilização de osteoindutores como a proteína morfogenética óssea recombinante humana tipo 2 (rhBMP-2) em cirurgia oral e maxilofacial para reparação e regeneração óssea tem aumentado progressivamente. Porém, suas indicações ainda estão limitadas a preenchimento de cavidades e pequenas reconstruções. Este estudo teve como objetivo analisar e comparar, por meio da microtomografia computadorizada tridimensional (Micro-TC 3D) e histomorfometria, a arquitetura óssea, a taxa de osso neoformado e a taxa de biodegradação do -Tricálcio Fostato (-TCP), Fosfato de Cálcio Bifásico (BCP) e Osso Mineral Bovino (BBM), utilizados como carreadores adicionais à rhBMP-2/esponja de colágeno (ACS) em um modelo de regeneração óssea guiada (ROG) vertical em calvária de coelhos. Quatro cilindros de titânio foram fixados à calvária de 20 coelhos da raça Nova Zelândia. No Grupo 1 (n = 10), 3 cilindros foram aleatoriamente preenchidos com um dos materiais teste utilizados como carreadores e um cilindro foi preenchido com coágulo sanguíneo (CO). No Grupo 2 (n = 10), os cilindros foram aleatoriamente designados para os mesmos materiais e coágulo sanguíneo, com a adição da rhBMP-2/ACS. Após 14 semanas de reparação, as amostras foram coletadas e enviadas para a aquisição de imagens da Micro-TC e processamento histológico. De acordo com a análise histomorfométrica, a área óssea média para o Grupo 2 (com rhBMP-2) foi maior do que no Grupo 1 (sem rhBMP-2) para os materiais BCP e -TCP (p <0,001). Não houve diferença entre os grupos para BBM e CO (p> 0,05). Em relação às taxas de reabsorção, a área média dos materiais remanescentes no Grupo 2 foi menor do que no Grupo 1 para todos os materiais (p <0,001) e BBM e -TCP obtiveram a maior taxa de reabsorção nos dois grupos (BBM = -TCP > BCP). A análise da micro-TC revelou que no Grupo 2, BCP e -TCP apresentaram maior volume ósseo médio (BV) do que no Grupo 1 (p <0,05). Não houve diferença entre os grupos para os materiais BBM e CO (p> 0,05). O volume médio de materiais restantes (MV) para o Grupo 2 foi menor do que no Grupo 1 para BBM e -TCP (p <0,05), sem diferença significante entre os grupos para BCP (p = 0,848). A análise dos parâmetros Fator Padrão Trabecular (Tb.Pf) e Índice de Modelo Estrutural (SMI) mostrou no Grupo 2 valores negativos para BCP e -TCP, indicando melhor interconectividade e presença de arquitetura trabecular mais achatada e côncava, indicadores de melhor qualidade e resistência óssea. Pelos resultados apresentados concluiu-se que a utilização da rhBMP-2/ACS associada aos materiais carreadores BCP (Fosfato de Cálcio Bifásico) e -TCP (-Fosfato Tricálcio) aumentou significativamente a formação óssea neste modelo de ROG em calvária de coelhos além de acelerar a biodegradação dos materiais BBM (Osso Mineral Bovino) e -TCP (-Fosfato Tricálcio) neste modelo de ROG. / The use of osteoinductors as the human recombinant bone morphogenetic protein 2 type 2 (rhBMP-2) in oral and maxillofacial surgery for bone regeneration and repair has progressively increased. However, indications are still limited to filling of cavities and small reconstructions. However, its indications are still limited to filling of cavities and small reconstructions. This study aimed to analyze and compare, by means of three-dimensional microtomography (Micro-CT 3D) and histomorphometry, the bone architecture, the rate of newly formed bone and the biodegradation rate of beta tricalcium phosphate (-TCP), biphasic calcium phosphate (BCP), and mineral bovine bone mineral (BBM) used as additional carriers to rhBMP-2/absorbable collagen sponge (ACS) in a vertical guided bone regeneration model (GBR) in rabbit calvarium. Four titanium cylinders were fixed to the calvarium of 22 New Zealand rabbits. In Group 1 (n = 10), 3 cylinders were randomly filled with one of the test materials and 1 cylinder was filled with a blood clot (CL). In Group 2 (n = 10), the cylinders were randomly assigned to the same materials and blood clot, with the addition of rhBMP-2. After 14 weeks of healing the samples were collected and sent to 3D Micro-CT image acquisition and histological processing. According to histomorphometric analysis, the mean bone area in Group 2 (with rhBMP-2) was greater than in Group 1 (without rhBMP-2) to materials BCP and -TCP (p<0.001). There was no difference between groups to BBM and CL (p>0.05). Regarding the resorption rates, the mean area of remaining materials in Group 2 was lower than in Group 1 to all materials (p<0.001) and BBM and -TCP had the greater resorption rate in both groups (BBM= -TCP >BCP). The Micro-CT analysis revealed that in Group 2, BCP and -TCP had greater mean bone volume (BV) than in Group 1 (p<0.05). There was no difference between groups to materials BBM and CL (p>0.05). The mean volume of remaining materials (MV) in Group 2 was lower than in Group 1 to BBM and -TCP (p<0.05). There was no difference between groups to BC (p=0.848). The analysis of the parameters Trabecular Pattern Factor (Tb.Pf) and Structure Model Índex (SMI), in Group 2 showed negative values for BCP and -TCP, indicating better interconnectivity and presence of more plate-like and trabecular architecture more flattened and concave, indicators of better quality and bone strength. By presented results it was concluded that the use of rhBMP-2/ACS associated with the carriers materials biphasic calcium phosphate (BCP) and beta tricalcium phosphate (-TCP) used as additional carriers, significantly increased bone formation in addition to accelerate the resorption of the materials BO (bovine bone mineral) and -TCP in this guided bone regeneration model in rabbit calvaria.

Este estudo teve como objetivo avaliar clinica e radiograficamente a resposta de dentes com perda do nível clínico de inserção (NCI), bolsa periodontal, retração gengival e exposição de furca graus II e III após três e seis meses da intervenção cirúrgica de implante com um peptídeo sintético de adesão celular (PepGen P-15&reg;). Vinte e um cães apresentados ao atendimento do Hospital Veterinário da FMVZ-USP foram anestesiados para tratamento periodontal e um total de 91 faces de dentes com perda do nível clínico de inserção foram tratadas, sendo que 45% (41 faces) receberam PepGen P-15&reg; e 55% (50 faces) formaram o grupo controle, que recebeu tratamento convencional (raspagem e aplainamento radicular a céu aberto). Além destes, oito dentes estavam com exposição de furca dental, sendo que cinco receberam o peptídeo e três receberam tratamento convencional. Foram feitas radiografias de todos os procedimentos, além de exploração sub-gengival com sonda periodontal. Os animais foram novamente anestesiados após três meses e após seis meses, sendo submetidos às mesmas radiografias, sondagens e fotografias. Dos cinco dentes com exposição de furca que receberam o PepGen P-15&reg;, dois apresentaram redução do grau de exposição, dois não apresentaram alteração do quadro e um teve seu grau de exposição aumentado. No caso dos três dentes que receberam tratamento convencional, um mostrou redução do grau de furca, dois não apresentaram alteração e nenhum apresentou aumento do grau. Das 41 faces de dentes com perda do nível clínico de inserção e tratadas com o peptídeo, observou-se, em média, uma taxa de recuperação do nível clínico de inserção de 40% aos seis meses. As faces que receberam tratamento convencional não apresentaram, em média, alteração nas mensurações dos níveis clínicos de inserção. A face que apresentou o melhor resultado frente à aplicação do PepGen P-15&reg; foi a palatina (40% de recuperação) e os dentes que melhor responderam ao tratamento foram os caninos (57,14%) e os molares (65%). Não se observaram sinais pós-operatórios de infecção relacionados à falta de higiene oral destes animais. Somente um dos proprietários (4,76%) relatou escovação diária em seu animal. Pode-se concluir que a aplicação do peptídeo sintético PepGen P-15&reg; favorece a recuperação das estruturas que compõem o periodonto de sustentação, inclusive osso alveolar. Sua aplicação é relativamente simples e prática e a incidência de complicações pós-operatórias é baixa. Há a necessidade, porém, de se realizar outros estudos para avaliação da qualidade e da quantidade do osso formado, bem como do ligamento periodontal relacionado / The aim of this study was to evaluate the attachment loss, periodontal pocket, gingival ressection and II and III furcation lesion response in teeth after 3 and 6 month with collagen cell-binding peptide (PepGen P-15&reg;) graft application. Twenty one dogs from the FMVZ-USP Veterinary Hospital were anesthetized in order to accomplish periodontal treatment and 91 tooth faces with attachment loss were treated, with 45% (41 faces) receiving PepGen P-15&reg; and 55% (50 faces) constituting the control group that received conventional treatment (muco-gingival flap and root planning). Eight teeth showed furcation lesions. Five received the peptide and three did not. The procedure was documented by radiography and all periodontal probing were photographed. After 3 and 6 month, the animals were re-anesthetized in order to accomplish new photography, radiography and periodontal probing exams. In the furcation exposure of teeth treated with PepGen P-15&reg;, two exhibited reduction of furcation degree, two did not change their conditions and one had the furcation enhanced after 6 month. The conventional treatment group presented one tooth with furcation reduction and no changes in two teeth. The 41 attachment loss faces that received graft material exhibited 40% of regeneration rate after 6 month. The control faces did not change their attachment level. The palatal face presented the better regeneration rates (40%) and the canines and molars teeth showed the better responses (57,14% and 65%, respectively). There was no post-surgical infection related to absence of oral home care. One owner (4,76%) reported daily teeth brushing on his pet. It can be concluded that the PepGen P-15&reg; helps a more rapidly periodontal structure re-attachment and regeneration, including alveolar bone. Its application is easy and practical and the post-surgical complications incidence is low. Nevertheless, more studies and researches are necessary to evaluate the amount and the quality of formed bone and periodontal ligament

O crescimento, desenvolvimento e manutenção do tecido ósseo são processos altamente regulados. Diversas proteínas como hormônios, fatores de crescimento e citocinas estão envolvidas nestes processos e exercem atividade direta sobre células osteoblástica e osteoclástica, atuando em sua diferenciação e ativação metabólica. O processo de regeneração óssea é iniciado por fatores estimuladores locais como as proteínas morfogenética óssea (BMP Bone Morphogenetic Proteins). As BMPs são um produto do metabolismo dos osteoblastos, odontoblastos e de várias células tumorais, sendo armazenadas na forma de concentrados no osso, dentina e em células neoplásicas do osteossarcoma e de certos tumores odontogênicos, tais como: fibroma cementificante, cementoblastoma benigno, dentinoma, fibroma odontogênico e odontoma. Esclarecer os mecanismos que controlam a remodelação óssea é uma questão bastante relevante. Nesse sentido, as células-tronco mesenquimais têm despertado grande interesse devido ao seu potencial envolvimento no processo de reparo tissular. A obtenção de osteoblastos funcionais a partir de células-tronco mesenquimais tem sido utilizada na engenharia de tecidos e terapia celular. Desse modo, no presente trabalho foi realizada uma análise proteômica das proteínas envolvidas nas diversas fases de diferenciação osteoblástica de células-tronco mesenquimais de medula óssea de rato Wistar e humana, no sentido de obter maiores informações sobre a diferenciação celular e a biologia do tecido ósseo. Células-tronco mesenquimais obtidas de medula óssea foram cultivadas em meio osteogênico por diferentes períodos para obter células em diversas fases da diferenciação osteoblástica. Para análise proteômica foram utilizadas ferramentas como a estratégia de shotgun proteomics e quantificação relativa (iTRAQ - Isobaric Tag for Relative and Absolute Quantitation) para separação de proteínas e a espectrometria de massas para a identificação e quantificação relativa de proteínas e peptídeos. Neste contexto, os nossos resultados nos levam a concluir que: as CTMs de medula óssea de rato Wistar expressam genes que estão envolvidos na diferenciação osteogênica quando estimuladas in vitro formando matriz óssea no período de 14 dias, ou seja, o fator estimulante no microambiente é de fundamental importância; as CTMs de medula óssea humana apresentaram resultados semelhantes com as CTMs de ratos em nível genômico durante a diferenciação osteogênica, entretanto quando estimuladas in vitro formaram a matriz óssea no período de 21 dias; utilizando duas abordagens proteômicas, foi possível identificar proteínas importantes que estão envolvidas no processo de diferenciação. Mas cabe salientar que, embora tenham sido detectados genes que parecem envolvidos no processo de diferenciação, isso não teve reflexo no proteoma dessas células nos períodos de 7 e 14 dias da indução de diferenciação à osteogênese, o que indica que a maior parte da funcionalidade dessas células quanto aos outros processos biológicos estão preservados, como por exemplo a proliferação celular permaneceu sem grandes alterações. Isso indica que manipulações de isolamento, cultivo e indução da diferenciação dessas células não afetaram o proteoma, com aspectos positivos para a utilização de células-tronco mesenquimais em terapia celular. Do ponto de vista metodológico, esse trabalho abre perspectivas da utilização de estratégias proteômicas baseadas na marcação por isóbaros em combinação com separação de proteínas por eletroforese unidimensional SDS-PAGE para a análise de amostras biologicamente complexas e de quantidades limitadas de obtenção como células-tronco mesenquimais. O estudo da expressão de proteínas durante as fases de diferenciação osteoblástica de células-tronco mesenquimais de medula óssea deve refletir seu estado funcional e contribuir para o entendimento das diversas vias envolvidas no processo de diferenciação. / The growth, development and maintenance of bone tissue are highly regulated processes. Several proteins such as hormones, growth factors and cytokines are actively involved in these processes and exert direct activity on osteoblastic and osteoclastic cells, acting in their differentiation and metabolic activation. The process of bone regeneration is initiated by local stimulating factors as bone morphogenetic proteins (BMP). BMPs are a product of the metabolism of osteoblasts, odontoblasts and various tumor cells and is stored in the form of concentrates in bone, dentin and neoplastic cells of osteosarcoma and certain odontogenic tumors such as fibroma cementifying, cementoblastoma benign dentinoma, odontogenic fibroma and odontoma. Clarify the mechanisms that control bone remodeling is a very relevant issue. Accordingly, the mesenchymal stem cells have attracted great interest because of its potential involvement in the process of tissue repair. Obtaining functional osteoblasts from mesenchymal stem cells has been used in tissue engineering and cell therapy. Thus, this present work performed a proteomic analysis of proteins involved in various stages of osteoblast differentiation of mesenchymal stem cells from bone marrow of Wistar rat and human, in order to obtain more information on the biology of cell differentiation and bone tissue. Mesenchymal stem cells obtained from bone marrow were cultured in osteogenic medium for different periods to obtain cells at different stages of osteoblast differentiation. For proteomics analysis tools were used as the strategy of shotgun proteomics and relative quantification (iTRAQ - isobaric Tag for Relative and Absolute quantitation) for protein separation and mass spectrometry to identify proteins. In this context, our results take us to conclude that the MSCs of Wistar rat bone marrow express genes that are involved in osteogenic differentiation in vitro when stimulated to form bone matrix during the 14 days, ie stimulating factor in the microenvironment is of fundamental importance, the MSCs from human bone marrow showed similar results with rat MSCs at the genomic level during osteogenic differentiation, however, when stimulated in vitro formed bone matrix within 21 days, using two proteomic approaches, we could identify proteins important that are involved in the process of differentiation. But it should be noted that although it has been identified genes that seem involved in the process of differentiation, it was not reflected in the proteome of these cells at 7 and 14 days after induction of the osteogenic differentiation, indicating that most of the functionality of these cells and other biological processes are preserved, such as cell proliferation remained without major changes. This indicates that manipulations of isolation, culture and induction of differentiation of these cells did not affect the proteome, with positive aspects to the use of mesenchymal stem cells in cell therapy. From the methodological point of view, this work opens up the use of proteomic strategies based on the score for isobars in combination with protein separation by electrophoresis, one-dimensional SDS-PAGE for the analysis of complex biological samples and limited quantities of production as mesenchymal stem cells. The study of protein expression during stages of osteoblast differentiation of mesenchymal stem cells from bone marrow should reflect their functional status and contribute to the understanding of pathways involved in the process of differentiation.

O objetivo deste estudo foi avaliar a imunolocalização do fator de crescimento BMP- 2 em enxerto ósseo autógeno em bloco recoberto ou não por membrana de PTFE-e na fase inicial da reparação óssea. MATERIAL E MÉTODOS: Quarenta e oito ratos \"wistar\" foram divididos em dois grupos de estudo, um que recebeu somente o enxerto ósseo autógeno (E) e o outro que recebeu o enxerto ósseo autógeno recoberto por membrana (ME). Os períodos de avaliação foram: 0 hora, 3, 7, 14, 21 e 45 dias. Os cortes foram submetidos à reação imunoistoquímica. Foram realizadas as análises, qualitativa e quantitativa: contagem de células com marcação intracitoplasmática nas estruturas bordo, enxerto, tecido conjuntivo superior ao enxerto, interface e leito. RESULTADOS: No leito o maior número de células marcadas foi observado em 3 dias nos grupos (E) e (ME). A região de bordo apresentou maior número de células marcadas em 7 dias no grupo (E) e em 14 dias no grupo (ME), onde a marcação foi predominante em osteoblastos e células osteoprogenitoras em áreas de remodelação óssea. No tecido conjuntivo superior ao enxerto a maior proporção de marcação no grupo (E) ocorreu em 7 dias e no grupo (ME) em 21 dias, no entanto, neste último, ainda havia marcação em células osteoprogenitoras ao final dos 45 dias. Na interface, o maior número de células marcadas ocorreu entre 7 e 21 dias, considerando os grupos (E) e (ME), quando células osteoprogenitoras apresentaram-se positivas nas áreas de pontes de osso imaturo entre o leito e o enxerto. A maior proporção de marcação no enxerto foi variável entre os períodos de 3 dias no grupo (E) e 21 dias no grupo (ME), mas esta foi considerada de menor proporção quando comparada às marcações observadas nas outras estruturas. CONCLUSÕES: Os dados observados mostram que as estruturas de maiores proporções de marcação são aquelas relacionadas à intensa revascularização e osteogênese. Células osteoprogenitoras, osteoblastos e osteócitos apresentaram marcação intracitoplasmática, independentemente do período ou da estrutura analisada. À exceção da interface, o grupo (ME) apresentou marcação mais tardia quando comparado ao grupo (E) para as estruturas bordo e tecido conjuntivo superior ao enxerto. / The aim of this study was to evaluate the immunolocalization of the BMP-2 growth factor in an autogenous block graft covered or not with an e-PTFE membrane on the early phases of bone repair. MATERIAL AND METHODS: Forty-eigth wistar male rats had their mandibles augmented by either an autogenous bone block graft (B) or an autogenous bone block graft covered with an e-PTFE membrane (MB). The specimens were evaluated at baseline, 3, 7, 14, 21 and 45 days after surgery by immunohistochemistry. Qualitative and quantitative analysis were performed. RESULTS: On the receptor bed the greatest number of staining cells was observed within three days on groups (B) and (MB). The border region has shown a largest number of staining cells in seven days on (B) group and in fourteen days on (MB) group, where the staining was prominent in osteoblasts and osteoprogenitor cells in bone remodeling areas. On the connective tissue above the graft, the greatest staining proportion occurred on (B) group within seven days and on (MB) group in twenty one days. However, there was still staining in osteoprogenitor cells in the end of the experiment, (at fourty-five day period). On the interface, the greatest number of staining cells occurred between seven and twenty one days for groups (B) and (MB) respectively, when osteoprogenitor cells were positive in woven bone edges between the receptor bed and the graft. The greatest proportion of staining on the graft was variable among tree days on group (B) and twenty one days on group (MB), but this was considered a smaller proportion when compared to other structures staining. CONCLUSIONS: The data suggest that the greatest staining proportions structures are related to intense revascularization and osteogenesis. Osteoprogenitor cells, osteoblasts and osteocytes showed intracitoplasmatic staining, independently of the period or structure analyzed. Except for the interface, the (MB) group has shown later staining compared to group (MB) for border and connective tissue above the graft.

Diversas pesquisas têm direcionado esforços na busca de biomateriais que fossem capazes de melhorar a osseointegração e a estabilidade de implantes dentais em regiões anatômicas desfavoráveis. Entretanto, muitas das opções de terapias regenerativas, largamente empregadas em cirurgias orais reconstrutivas, estão associadas à algumas desvantagens clínicas como um grande período de recuperação, alto risco de morbidade, risco de parestesia nos pacientes, além de apresentarem alto custo. Biomateriais obtidos a partir do látex natural extraído da Hevea brasilienses (seringueira) demonstraram apresentar propriedades angiogênicas e significante aumento no reparo ósseo de alvéolos dentais e em defeitos de calota de ratos. Considerando os benefícios da angiogênese no processo de reparação óssea, o objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade osteogênica proporcionado pelas proteínas angiogênicas do látex na otimização do processo de osseointegração e na estabilidade de implantes de titânio instalados em defeitos ósseos cicunferenciais. Dez cães foram submetidos às cirurgias de instalação de implantes no centro de defeitos ósseos, após a exodontia dos pré-molares. Os defeitos ósseos em cada animal foram preenchidos com coágulo, osso autógeno, proteínas angiogênicas do látex associada ao gel carreador ou gel carreador (apenas gel de colágeno associado ao ácido hialurônico, sem a presença de implante). Em um dos lados da mandíbula os implantes foram recobertos por membrana não absorvível de e-PTFE sem reforço de titânio, ao passo que no lado contralateral, os implantes foram recobertos apenas pelo retalho mucoperiosteal. Metade dos animais foram sacrificados após 4 semanas e o restante após 12 semanas pós-operatórias. A estabilidade dos implantes foi avaliada através de análise de freqüência de ressonância e a formação óssea foi analisada por meio de histologia, histomorfometria, análise qualitativa e quantitativa de fluorescência. Os resultados numéricos obtidos foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e contrastes ortogonais foram realizados para comparações múltiplas. Histologicamente, observou-se para todos os biomateriais, uma formação de osso imaturo e lamelar no tempo de 4 e 12 semanas, respectivamente. Na análise qualitativa de fluorescência, encontrou-se maior atividade óssea no período inicial de avaliação (p&le;0,05). A membrana não mostrou efeito significativo no processo de regeneração óssea e não houve diferença estatística entre os diferentes biomateriais testados (p&ge;0,05). O gel carreador apresentou menor formação óssea quando comparado aos demais materiais, sem considerar o tempo e a presença da membrana (p&le;0,05). Houve um aumento significativo da formação óssea, osseointegração e da estabilidade ao longo do tempo para os diferentes biomateriais empregados (p&le;0,05), independente da presença da membrana. O grupo das proteínas angiogências do látex mostraram formação óssea similar ao coágulo e ao osso autógeno em 4 e 12 semanas, respectivamente (p&ge;0,05). Os biomateriais obtiveram significante formação óssea, osseointegração e estabilidade dos implantes ao longo do período de avaliação experimental. Esta pesquisa mostrou que a regeneração óssea guiada não alterou os resultados histométricos, as proteínas angiogênicas do látex promoveram deposição óssea similar ao coágulo e osso autógeno nos defeitos alveolares, observou-se um aumento do processo de ossoeintegração e da estabilidade dos implantes em todos os sítios experimentais, independente do tratamento instituído. / The development of biomaterials that can assist osseointegration and implant stability in dissatisfactory anatomical regions has been the goal of several researches in the past years. Despite the array of regenerative therapies to be used, some clinical disadvantages still persist, such as considerable patient morbidity, extended patient recovery periods, substantial cost, risk of paresthesia and residual defects in the donor site. Natural latex biomaterials from Hevea brasiliensis (rubber tree) have shown promising advantages, such as angiogenic properties, significantly high bone repair in dental alveoli, easy acquisition and handling, biocompatibility, reduced cost, dispensability of donor sites and very little chance of morbidity. Considering the well-known benefits of angiogenesis in the bone healing process, the purpose of this study was to evaluate the osteogenic capacity of angiogenic latex proteins in accelerating osseointegration and implant stability, when placed in circumferential bone defects. Ten male dogs were underwent an implant placement in center of the defects after pre-molar extractions. The circumferential gaps around the implant were filled either with coagulum, particulate autogenous bone graft, latex angiogenic proteins mixed in a gel carrier, or with collagen and hyaluronic acid gel carrier without implants. Circumferential defects were covered with a non-absorbable e-PTFE membrane on one side and left uncovered on the other. Half the animals were sacrificed 4 and 12 weeks after implant placement. Implant stability was evaluated using resonance-frequency analysis and bone formation was analyzed by histological, histometric, qualitative and quantitative bone labeling analysis. Data were analyzed statistically using ANOVA and orthogonal contrasts for multiple comparisons. Immature and lamellar bone were observed at 4 and 12 weeks, respectively. Bone labeling analysis showed more bone activity on early period of healing (p&le;0.05). The membrane did not show significant effect on bone regeneration and there was not statistical difference among the different biomaterials, considering the different time evaluation periods (p&ge;0.05). Gel carrier group showed less bone formation than other filling materials, not considering recovery time and membrane (p&le;0.05). Latex angiogenic proteins showed bone regeneration similar to coagulum and bone graft at 4 and 12 weeks, respectively (p&ge;0.05). There was significant bone formation, osseointegration and implant stability of biomaterials during the entire healing period. This research showed that guided bone regeneration technique did not change the histometric results; latex angiogenic proteins promoted bone deposition similar to coagulum and bone graft on alveolar bone defects; osseointegration process and implant stability occurred in all experimental sites, regardless of the treatment performed.