Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 1999. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 93-105).

Orientador: Cleverton Roberto de Andrade / Resumo: O terpinen-4-ol (TP-4-ol) é um monoterpeno que constitui de 30-48% dos quimiotipos de óleos essenciais de plantas, como a Melaleuca alternifólia, laranjeira, pimenteira entre outras, apresentando propriedade anti-inflamatória, anticancerígena entre outras, caracterizadas como agentes quimiopreventivos e citoprotetores, respectivamente, contra as lesões com potencial de malignização e/ou malignas (LPMM) de língua e as hepato ou nefrotoxicidade. Sendo assim, o objetivo de nosso estudo foi avaliar o TP-4-ol quanto às propriedades quimiopreventivas sobre LPMM de língua e citoprotetoras ou citotóxicas sobre o fígado e rim de ratos quimicamente induzidos por óxido de 4-nitroquinolina (4-NQO). Além disso, avaliamos o TP-4-ol quanto ao seu potencial indutor de hepato e nefrotoxicidade em ratos saudáveis. Os 64 ratos foram divididos aleatoriamente para o experimento de 16 semanas, nos grupo 1 ratos saudáveis ou grupo 2 ratos oncológicos de língua (n=8) e os grupos de intervenções com [g/Kg de TP-4-ol] ratos saudáveis tratados [0,035] do grupo 3 e [0,0035] grupo 4, ratos oncológicos tratados [0,035] do grupo 5 e [0,0035] grupo 6 (n=12). Foram analisados os parâmetros biométricos (peso do corpo, língua, fígado e rim; consumo de água e ração); bioquímicos do fígado (alanina aminotransferase, aspartato aminotransferase, fosfatase alcalina) e rim (ureia e creatinina); macroscópicos da língua (tamanho e lesões fundamentais), fígado e rim (tamanho); e microscópicos da língu... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

O câncer bucal representa um problema de saúde pública mundial classificado como o sexto tipo de câncer mais comum. Apresenta índices de mortalidade em cinco anos preocupantes nas últimas décadas. Estima-se que aproximadamente 15% dos canceres bucais tenham causa desconhecida. Estudos publicados recentemente têm sugerido que a doença periodontal pode representar um risco aumentado para o desenvolvimento de câncer bucal. Entretanto, o impacto da doença periodontal sobre a patogênese do câncer bucal in vivo é quase inexistente na literatura. Esta tese avaliou, através de dois artigos, a relação entre a doença periodontal e o câncer bucal. O primeiro artigo da presente tese trata de uma revisão de estudos epidemiológicos sobre a associação da doença periodontal e câncer bucal, assim como estudos atuais a respeito de mecanismos biológicos. Os estudos epidemiológicos na sua maioria apontam a periodontite como um fator de risco independente para o câncer bucal após ajustes estatísticos para diferentes fatores confudindores, como o fumo. Os estudos biológicos tem na sua grande maioria a Porphyromonas gingivalis como agente etiológico para a doença periodontal e estaria envolvida em várias etapas de carcinogênese bucal como a proliferação, migração e invasão celular, assim como a metástase e resistência a agente quimioterapêuticos em estudos in vitro e in vivo a periodontite. O segundo artigo da presente tese teve como objetivo avaliar o efeito da periodontite induzida por meio de ligadura sobre a carcinogênese bucal através da exposição ao carcinógeno 4-Nitroquinolina 1-Óxido (4NQO) em ratos Wistar. Os resultados mostram o aumento da incidência de carcinoma espinocelular na língua de ratos quando na presença de periodontite previa. Além disso, houve um maior tamanho tumoral e uma menor diferenciação celular através da expressão de citoqueratina 10 nas línguas dos animais. Os resultados desta tese vêm ao encontro do que se encontra na literatura reforçando que a presença da doença periodontal é um importante modificador no desenvolvimento de câncer bucal. / Oral cancer is a worldwide public health problem rated as the sixth most common cancer. Its survival rates have remained worrisome in the last decades. It is estimated that approximately 15% of oral cancer have an unknown etiology. Recently published studies have suggested that periodontal disease may represent an increased risk for oral cancer development. However, the impact of periodontal disease on oral carcinogenesis in vivo is almost non-existent. The current thesis evaluated, through two articles, the relationship between periodontal disease and oral cancer. The first article was a review of epidemiological studies about the association of periodontal disease and oral cancer, as well as current studies about biologic mechanisms. Periodontal disease and oral cancer share many common established risk factors, but after adjusting for different confounding factors, periodontal disease seems to be an independent risk for oral cancer in most of epidemiologies studies. Studies focusing in biological mechanisms of the relationship between both diseases mainly focus in P.gingivalis. P. gingivalis seems to be involved with various steps of oral carcinogenesis as proliferation, migration invasion, aggressiveness and also metastasis and resistance to anti-cancer agents in vitro and in vivo studies. The second article of the current thesis aimed to evaluate the effect of induced-periodontitis by ligature on the experimental oral carcinogenesis induced by the chemical 4- nitroquinoline 1-oxide (4NQO) in Wistar rats. The results showed an increased incidence of squamous cell carcinoma in the rats’ tongues when in presence of previous periodontitis. The results of this thesis corroborate what we may find in the literature, reinforcing that the presence of periodontal disease act as an important modifier to oral cancer.

O câncer bucal representa um problema de saúde pública mundial classificado como o sexto tipo de câncer mais comum. Apresenta índices de mortalidade em cinco anos preocupantes nas últimas décadas. Estima-se que aproximadamente 15% dos canceres bucais tenham causa desconhecida. Estudos publicados recentemente têm sugerido que a doença periodontal pode representar um risco aumentado para o desenvolvimento de câncer bucal. Entretanto, o impacto da doença periodontal sobre a patogênese do câncer bucal in vivo é quase inexistente na literatura. Esta tese avaliou, através de dois artigos, a relação entre a doença periodontal e o câncer bucal. O primeiro artigo da presente tese trata de uma revisão de estudos epidemiológicos sobre a associação da doença periodontal e câncer bucal, assim como estudos atuais a respeito de mecanismos biológicos. Os estudos epidemiológicos na sua maioria apontam a periodontite como um fator de risco independente para o câncer bucal após ajustes estatísticos para diferentes fatores confudindores, como o fumo. Os estudos biológicos tem na sua grande maioria a Porphyromonas gingivalis como agente etiológico para a doença periodontal e estaria envolvida em várias etapas de carcinogênese bucal como a proliferação, migração e invasão celular, assim como a metástase e resistência a agente quimioterapêuticos em estudos in vitro e in vivo a periodontite. O segundo artigo da presente tese teve como objetivo avaliar o efeito da periodontite induzida por meio de ligadura sobre a carcinogênese bucal através da exposição ao carcinógeno 4-Nitroquinolina 1-Óxido (4NQO) em ratos Wistar. Os resultados mostram o aumento da incidência de carcinoma espinocelular na língua de ratos quando na presença de periodontite previa. Além disso, houve um maior tamanho tumoral e uma menor diferenciação celular através da expressão de citoqueratina 10 nas línguas dos animais. Os resultados desta tese vêm ao encontro do que se encontra na literatura reforçando que a presença da doença periodontal é um importante modificador no desenvolvimento de câncer bucal. / Oral cancer is a worldwide public health problem rated as the sixth most common cancer. Its survival rates have remained worrisome in the last decades. It is estimated that approximately 15% of oral cancer have an unknown etiology. Recently published studies have suggested that periodontal disease may represent an increased risk for oral cancer development. However, the impact of periodontal disease on oral carcinogenesis in vivo is almost non-existent. The current thesis evaluated, through two articles, the relationship between periodontal disease and oral cancer. The first article was a review of epidemiological studies about the association of periodontal disease and oral cancer, as well as current studies about biologic mechanisms. Periodontal disease and oral cancer share many common established risk factors, but after adjusting for different confounding factors, periodontal disease seems to be an independent risk for oral cancer in most of epidemiologies studies. Studies focusing in biological mechanisms of the relationship between both diseases mainly focus in P.gingivalis. P. gingivalis seems to be involved with various steps of oral carcinogenesis as proliferation, migration invasion, aggressiveness and also metastasis and resistance to anti-cancer agents in vitro and in vivo studies. The second article of the current thesis aimed to evaluate the effect of induced-periodontitis by ligature on the experimental oral carcinogenesis induced by the chemical 4- nitroquinoline 1-oxide (4NQO) in Wistar rats. The results showed an increased incidence of squamous cell carcinoma in the rats’ tongues when in presence of previous periodontitis. The results of this thesis corroborate what we may find in the literature, reinforcing that the presence of periodontal disease act as an important modifier to oral cancer.

O câncer bucal representa um problema de saúde pública mundial classificado como o sexto tipo de câncer mais comum. Apresenta índices de mortalidade em cinco anos preocupantes nas últimas décadas. Estima-se que aproximadamente 15% dos canceres bucais tenham causa desconhecida. Estudos publicados recentemente têm sugerido que a doença periodontal pode representar um risco aumentado para o desenvolvimento de câncer bucal. Entretanto, o impacto da doença periodontal sobre a patogênese do câncer bucal in vivo é quase inexistente na literatura. Esta tese avaliou, através de dois artigos, a relação entre a doença periodontal e o câncer bucal. O primeiro artigo da presente tese trata de uma revisão de estudos epidemiológicos sobre a associação da doença periodontal e câncer bucal, assim como estudos atuais a respeito de mecanismos biológicos. Os estudos epidemiológicos na sua maioria apontam a periodontite como um fator de risco independente para o câncer bucal após ajustes estatísticos para diferentes fatores confudindores, como o fumo. Os estudos biológicos tem na sua grande maioria a Porphyromonas gingivalis como agente etiológico para a doença periodontal e estaria envolvida em várias etapas de carcinogênese bucal como a proliferação, migração e invasão celular, assim como a metástase e resistência a agente quimioterapêuticos em estudos in vitro e in vivo a periodontite. O segundo artigo da presente tese teve como objetivo avaliar o efeito da periodontite induzida por meio de ligadura sobre a carcinogênese bucal através da exposição ao carcinógeno 4-Nitroquinolina 1-Óxido (4NQO) em ratos Wistar. Os resultados mostram o aumento da incidência de carcinoma espinocelular na língua de ratos quando na presença de periodontite previa. Além disso, houve um maior tamanho tumoral e uma menor diferenciação celular através da expressão de citoqueratina 10 nas línguas dos animais. Os resultados desta tese vêm ao encontro do que se encontra na literatura reforçando que a presença da doença periodontal é um importante modificador no desenvolvimento de câncer bucal. / Oral cancer is a worldwide public health problem rated as the sixth most common cancer. Its survival rates have remained worrisome in the last decades. It is estimated that approximately 15% of oral cancer have an unknown etiology. Recently published studies have suggested that periodontal disease may represent an increased risk for oral cancer development. However, the impact of periodontal disease on oral carcinogenesis in vivo is almost non-existent. The current thesis evaluated, through two articles, the relationship between periodontal disease and oral cancer. The first article was a review of epidemiological studies about the association of periodontal disease and oral cancer, as well as current studies about biologic mechanisms. Periodontal disease and oral cancer share many common established risk factors, but after adjusting for different confounding factors, periodontal disease seems to be an independent risk for oral cancer in most of epidemiologies studies. Studies focusing in biological mechanisms of the relationship between both diseases mainly focus in P.gingivalis. P. gingivalis seems to be involved with various steps of oral carcinogenesis as proliferation, migration invasion, aggressiveness and also metastasis and resistance to anti-cancer agents in vitro and in vivo studies. The second article of the current thesis aimed to evaluate the effect of induced-periodontitis by ligature on the experimental oral carcinogenesis induced by the chemical 4- nitroquinoline 1-oxide (4NQO) in Wistar rats. The results showed an increased incidence of squamous cell carcinoma in the rats’ tongues when in presence of previous periodontitis. The results of this thesis corroborate what we may find in the literature, reinforcing that the presence of periodontal disease act as an important modifier to oral cancer.

As lesões potencialmente malignas orais (LPMO) constituem processos com chances de malignização e, portanto, o acompanhamento rigoroso e a retirada das lesões em situações de displasia são mandatórios. A terapia fotodinâmica (PDT) tem sido apontada como uma alternativa promissora e não invasiva para o tratamento dessas lesões. O princípio terapêutico da PDT envolve a geração de altos níveis de estresse oxidativo, pela associação de uma substância fotoativa com a energia eletromagnética e o oxigênio tecidual. É capaz de inviabilizar, através de cascatas de morte ainda pouco esclarecidas, células com alterações metabólicas significativas. A maioria dos trabalhos aponta a necessidade de várias sessões de PDT para erradicar as LPMO, porém o intervalo entre as sessões ainda é discutível. O objetivo deste trabalho foi estabelecer a relação anatomocronológica de marcadores de morte celular (caspase 3, beclin 1 e RIP 1 ) e de proteína de reparo do DNA durante o ciclo celular (PCNA) presentes após a PDT, com o intuito de verificar a cinética morte/proliferação celular e sugerir o intervalo de tempo entre as sessões de PDT mais adequado para a repetição da terapia. Para tanto, LPMOs foram induzidas por intermédio da aplicação tópica de 4-nitroquinolina-1-óxido (4-NQO) na mucosa lingual de ratos e posteriormente tratadas com PDT mediada pela administração tópica do ácido 5-aminolevulínico (5-ALA) e laser comercial (660nm, 90J. cm-2, 1000mW. cm-2). O efeito da PDT foi analisado nos tempos experimentais de 6h, 24h, 48h e 72h após a primeira sessão de PDT, e em 6h e 72h após uma segunda sessão. Nesses períodos, as línguas foram avaliadas clinica e histopatologicamente em relação ao percentual de redução das lesões induzidas e à morfologia do tecido, bem como por meio de análise imuno-histoquímica para PCNA; caspase 3 clivada (presente na apoptose), Beclin 1 (presente na autofagia) e RIP 1 (presente na necroptose). Foi determinada a porcentagem de células positivas para esses marcadores no epitélio da mucosa lingual. Não houve remissão completa das lesões nas duas sessões de PDT, mas a segunda sessão acarretou diminuição em torno de 50% no tamanho das lesões. O período de 6h após a PDT foi o que exibiu significativa atrofia epitelial, bem como a maior porcentagem de células positivas para todos os marcadores analisados, incluindo o PCNA, em ambas as sessões. Caspase 3, beclin 1 e RIP 1 exibiram significativa diminuição da expressão em 24h. O PCNA exibiu aumento significativo no período 72h, e nos dois períodos do segundo ciclo. Como não houve a presença de necrose, a expressão aumentada de RIP 1 foi associada ao processo de apoptose e autofagia. Concluiu-se que a PDT mediada pelo 5-ALA provocou aumento da expressão de caspase 3, beclin 1 e RIP 1 em LPMO nas primeiras 6h após a terapia. Nesse modelo de PDT, essas proteínas parecem interagir em mecanismos de morte por apoptose e por autofagia, mas não por necrose. Considera- se o intervalo de 24h como o mais adequado para novo ciclo com os presentes parâmetros, sem que se estenda além de 72h. / The potentially malignant oral lesions (PMOL) are processes with great chances for cancer transformation and therefore the close monitoring and removal of lesions in cases of dysplasia are mandatory. Photodynamic therapy (PDT) has been identified as a promising and noninvasive treatment for these injuries. The therapeutic principle of PDT involves the generation of high levels of oxidative stress, by association of a photoactive substance with electromagnetic energy and tissue oxygen. It can kill metabolically changed cells through cascades of death which are still unclear. Most studies indicate the need of several PDT sessions to eradicate PMOL, however the interval between sessions is not consensual. The aim of this study was to establish the anatomical and chronological relationship between cellular death biomarkers (caspase 3, beclin 1 and RIP 1 ) and a DNA repair protein during cell cycle (PCNA) present after PDT, aiming to check the kinetic death/cell proliferation and suggest the time interval between PDT sessions more suitable to repetition of the PDT. For this purpose, PMOLs were induced by 4-nitroquinoline-1-oxide (4-NQO) topical application on the lingual mucosa of rats and further treated with PDT mediated by topical administration of 5-aminolevulinic acid (5-ALA) and a commercial laser (Twin flex-MM Optics São Carlos-Brazil 660nm, 90J.cm-2,1000mW.cm-2).The effect of PDT was analyzed at 6h, 24h, 48h and 72h after the first session, and at 6h and 72h after a second session. In these periods, the tongues have been evaluated clinically and histopathologically regarding the percentage reduction of lesions induced and tissue morphology as well as by immunohistochemical analysis for PCNA, cleaved caspase 3 (present in apoptosis), Beclin 1 (present in autophagy) and RIP (present in necroptosis). The percentage of positive cells for these markers was determined in the epithelium of the tongue mucosa. There was no complete remission of lesions after two PDT sessions, but the second session resulted in a decrease of around 50% in lesion size. The period of 6 hours after PDT was the one in which significant epithelial atrophy was exhibited, as well as the highest percentage of positive cells for all tested markers, including PCNA in both sessions. Caspase 3, beclin 1 and RIP 1 exhibited a significant decrease of the expression at 24 hours. PCNA showed significant increase in the 72-hour period and after 6h and 72h from the second session. As there was no necrosis, the increased expression of RIP 1 has been linked to apoptosis and autophagy. It was concluded that PDT mediated by 5-ALA promoted increased expression of caspase 3, beclin 1 and RIP 1 at the PMOLs in the first 6 hours after therapy. For this PDT model, these proteins appear to interact with mechanisms of death by apoptosis and autophagy, but not necrosis. It is considered the range of 24h as the most suitable for another cycle with these parameters of PDT, which should not be extended beyond 72 hours.

As lesões potencialmente malignas orais (LPMO) constituem processos com chances de malignização e, portanto, o acompanhamento rigoroso e a retirada das lesões em situações de displasia são mandatórios. A terapia fotodinâmica (PDT) tem sido apontada como uma alternativa promissora e não invasiva para o tratamento dessas lesões. O princípio terapêutico da PDT envolve a geração de altos níveis de estresse oxidativo, pela associação de uma substância fotoativa com a energia eletromagnética e o oxigênio tecidual. É capaz de inviabilizar, através de cascatas de morte ainda pouco esclarecidas, células com alterações metabólicas significativas. A maioria dos trabalhos aponta a necessidade de várias sessões de PDT para erradicar as LPMO, porém o intervalo entre as sessões ainda é discutível. O objetivo deste trabalho foi estabelecer a relação anatomocronológica de marcadores de morte celular (caspase 3, beclin 1 e RIP 1 ) e de proteína de reparo do DNA durante o ciclo celular (PCNA) presentes após a PDT, com o intuito de verificar a cinética morte/proliferação celular e sugerir o intervalo de tempo entre as sessões de PDT mais adequado para a repetição da terapia. Para tanto, LPMOs foram induzidas por intermédio da aplicação tópica de 4-nitroquinolina-1-óxido (4-NQO) na mucosa lingual de ratos e posteriormente tratadas com PDT mediada pela administração tópica do ácido 5-aminolevulínico (5-ALA) e laser comercial (660nm, 90J. cm-2, 1000mW. cm-2). O efeito da PDT foi analisado nos tempos experimentais de 6h, 24h, 48h e 72h após a primeira sessão de PDT, e em 6h e 72h após uma segunda sessão. Nesses períodos, as línguas foram avaliadas clinica e histopatologicamente em relação ao percentual de redução das lesões induzidas e à morfologia do tecido, bem como por meio de análise imuno-histoquímica para PCNA; caspase 3 clivada (presente na apoptose), Beclin 1 (presente na autofagia) e RIP 1 (presente na necroptose). Foi determinada a porcentagem de células positivas para esses marcadores no epitélio da mucosa lingual. Não houve remissão completa das lesões nas duas sessões de PDT, mas a segunda sessão acarretou diminuição em torno de 50% no tamanho das lesões. O período de 6h após a PDT foi o que exibiu significativa atrofia epitelial, bem como a maior porcentagem de células positivas para todos os marcadores analisados, incluindo o PCNA, em ambas as sessões. Caspase 3, beclin 1 e RIP 1 exibiram significativa diminuição da expressão em 24h. O PCNA exibiu aumento significativo no período 72h, e nos dois períodos do segundo ciclo. Como não houve a presença de necrose, a expressão aumentada de RIP 1 foi associada ao processo de apoptose e autofagia. Concluiu-se que a PDT mediada pelo 5-ALA provocou aumento da expressão de caspase 3, beclin 1 e RIP 1 em LPMO nas primeiras 6h após a terapia. Nesse modelo de PDT, essas proteínas parecem interagir em mecanismos de morte por apoptose e por autofagia, mas não por necrose. Considera- se o intervalo de 24h como o mais adequado para novo ciclo com os presentes parâmetros, sem que se estenda além de 72h. / The potentially malignant oral lesions (PMOL) are processes with great chances for cancer transformation and therefore the close monitoring and removal of lesions in cases of dysplasia are mandatory. Photodynamic therapy (PDT) has been identified as a promising and noninvasive treatment for these injuries. The therapeutic principle of PDT involves the generation of high levels of oxidative stress, by association of a photoactive substance with electromagnetic energy and tissue oxygen. It can kill metabolically changed cells through cascades of death which are still unclear. Most studies indicate the need of several PDT sessions to eradicate PMOL, however the interval between sessions is not consensual. The aim of this study was to establish the anatomical and chronological relationship between cellular death biomarkers (caspase 3, beclin 1 and RIP 1 ) and a DNA repair protein during cell cycle (PCNA) present after PDT, aiming to check the kinetic death/cell proliferation and suggest the time interval between PDT sessions more suitable to repetition of the PDT. For this purpose, PMOLs were induced by 4-nitroquinoline-1-oxide (4-NQO) topical application on the lingual mucosa of rats and further treated with PDT mediated by topical administration of 5-aminolevulinic acid (5-ALA) and a commercial laser (Twin flex-MM Optics São Carlos-Brazil 660nm, 90J.cm-2,1000mW.cm-2).The effect of PDT was analyzed at 6h, 24h, 48h and 72h after the first session, and at 6h and 72h after a second session. In these periods, the tongues have been evaluated clinically and histopathologically regarding the percentage reduction of lesions induced and tissue morphology as well as by immunohistochemical analysis for PCNA, cleaved caspase 3 (present in apoptosis), Beclin 1 (present in autophagy) and RIP (present in necroptosis). The percentage of positive cells for these markers was determined in the epithelium of the tongue mucosa. There was no complete remission of lesions after two PDT sessions, but the second session resulted in a decrease of around 50% in lesion size. The period of 6 hours after PDT was the one in which significant epithelial atrophy was exhibited, as well as the highest percentage of positive cells for all tested markers, including PCNA in both sessions. Caspase 3, beclin 1 and RIP 1 exhibited a significant decrease of the expression at 24 hours. PCNA showed significant increase in the 72-hour period and after 6h and 72h from the second session. As there was no necrosis, the increased expression of RIP 1 has been linked to apoptosis and autophagy. It was concluded that PDT mediated by 5-ALA promoted increased expression of caspase 3, beclin 1 and RIP 1 at the PMOLs in the first 6 hours after therapy. For this PDT model, these proteins appear to interact with mechanisms of death by apoptosis and autophagy, but not necrosis. It is considered the range of 24h as the most suitable for another cycle with these parameters of PDT, which should not be extended beyond 72 hours.