FREITAS, M. R. Mucosite oral induzida por 5-fluorouracil em hamsters persiste após o bloqueio farmacológico da via dos leucotrienos. 2017. 116 f. Tese (Doutorado em Ciências Médico-Cirúrgicas) - Faculdade de Medicina, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Luciene Oliveira (luciene@ufc.br) on 2017-08-22T14:00:20Z No. of bitstreams: 1 2017_tese_vcs.pdf: 6067321 bytes, checksum: 7dd2869c70a8517aaae8b4dc434bbd98 (MD5) / Approved for entry into archive by Erika Fernandes (erikaleitefernandes@gmail.com) on 2017-08-22T15:20:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_tese_vcs.pdf: 6067321 bytes, checksum: 7dd2869c70a8517aaae8b4dc434bbd98 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-22T15:20:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_tese_vcs.pdf: 6067321 bytes, checksum: 7dd2869c70a8517aaae8b4dc434bbd98 (MD5) Previous issue date: 2017-07-28 / Oral mucositis (OM) is an important adverse effect in patients undergoing cancer treatment. Its pathophysiology is still not fully understood and causes discomfort and treatment interruptions, contributing to a worse prognosis. The relationship of the cyclooxygenase-2 (COX-2) pathway with the MO to chemotherapeutic agents is known, but the role of leukotrienes (another arachidonic acid metabolite and one of the actors in inflammatory processes of the gastrointestinal mucosa) is not determined. An experimental study of 5-fluorouracil induced OM in hamsters was conducted to investigate the participation of cysteinyl leukotrienes (cys-LT) in their pathophysiology. The study had two parts: 1st experiment: four control groups 1) 5-FU: animals submitted to oral mucositis; 2) SAL: animals not submitted to oral mucositis or normal control; 4) CLX (standard treatment group): animals with OM who received celecoxib (7.5 mg/kg/day, intraperitoneal) 1 hour before the administration of 5-fluorouracil, and daily until the tenth day) and three treatment groups: animals with OM and montelukast (MTK) cys-LT blockade (10 or 20 or 40 mg/kg/day/10 days; orally by gavage). The controls groups used were the same as those of the 1st experiment, except for the CLX group and the treatment group had blocked the leukotriene synthesis cascade by MK886 (inhibitor of 5-lipoxygenase synthesis) (3mg/kg/day; intraperitoneal) for 4 days, given 1 hour before 5-fluorouracil administrations and daily until the 4th experimental day. In both experiments the animals were euthanized on the 10th day and macroscopic analysis of the jugal mucosa was performed, as well as histopathological evaluation for hematoxylin-eosin, immunohistochemical evaluation for iNOS2, COX-2, IL1-β, TNF-α and IL10 for all experimental groups and dosage of myeloperoxidase for the animals of the 2nd experiment. Montelukast presented partial protection at a dose of 40mg/kg/day in the macroscopic evaluation, but in the other doses administered there was no protection. MK886 did not macroscopically protect the progression of OM by 5-fluorouracil. Myeloperoxidase activity was not reduced by the use of MK886 for four days. Montelukast or MK886 were unable to protect the animals from OM in the histopathological evaluation by hematoxylin-eosin, and unable to reduce the expression of iNOS2, COX-2 and IL1-β. But montelukast and MK886 decreased TNF-α expression at all doses used. Montelukast promotes a decrease in IL-10 expression at a dose of 40mg/kg/day. COX-2 blockade reduced the expression of iNOS2, COX-2, IL-1β and TNF-α, but was unable to induce decreased expression of IL10. Differing from the COX-2 pathway, the leukotriene pathway is not relevant in the pathophysiology of the 5-fluorouracil induced oral mucositis model. However, its effect on TNF-α suggests a modulating action specifically on this cytokine. / A mucosite oral (MO) é um importante efeito adverso em pacientes submetidos ao tratamento do câncer. Sua fisiopatologia ainda não está totalmente esclarecida e causa desconforto e interrupções do tratamento contribuindo para um pior prognóstico. A relação da via da cicloxigenase-2 (COX-2) com a MO por quimioterápicos é conhecida, mas o papel dos leucotrienos (outro metabólito do ácido araquidônico e um dos atores nos processos inflamatórios da mucosa gastrointestinal) não está determinado. Foi realizado estudo experimental de MO induzida por 5-fluorouracil (5-FU), em hamsters, para investigar a participação, dos cisteinil leucotrienos (cys-LT) na sua fisiopatologia. O estudo teve duas partes: 1° experimento: quatro grupos controles 1) 5-FU: animais submetidos à mucosite oral; 2) SAL: animais não submetidos à mucosite oral ou controle normal; 3) TM: animais submetidos apenas trauma mecânico (escoriações nas mucosas jugais) e 4) CLX (grupo tratamento padrão): animais com MO que receberam celecoxibe (7,5 mg/kg/dia; intra peritoneal) 1 hora antes das administrações de 5-FU e, diariamente até o décimo dia do experimento) e três grupos tratamento: animais submetidos a MO e bloqueio dos cys-LT por montelucaste (MTK) (10 ou 20 ou 40 mg/Kg/dia/10 dias; via oral por gavagem). 2o experimento: os grupos controles utilizados foram os mesmos do 1° experimento, com exceção do grupo CLX e grupo tratamento com bloqueio da cascata de síntese de leucotrienos por MK886 (inibidor da síntese da 5-lipoxigenase) (3mg/kg/dia; intraperitoneal) por 4 dias, administrado 1 hora antes das administrações de 5-fluorouracil e, diariamente, até o 4° dia experimental. Em ambos experimentos os animais foram eutanasiados no 10° dia e realizadas análises macroscópicas das mucosas jugais, além de avaliação histopatológica para hematoxilina-eosina, avaliação imunoistoquímica para iNOS2, COX-2, IL1-β, TNF-α e IL10 para todos os grupos experimentais e dosagem de mieloperoxidade para os animais do 2° experimento. Montelucaste apresentou uma proteção parcial na dose de 40mg/kg/dia na avaliação macroscópica, mas nas demais doses administradas não houve proteção. O MK886 não protegeu macroscopicamente a evolução da MO por 5-fluorouracil. A atividade da mieloperoxidase não foi reduzida pelo uso de MK886 por quatro dias. Montelucaste ou MK886 foram incapazes de proteger os animais da MO na avaliação histopatológica por hematoxilina-eosina, e incapaz de reduzir a expressão de iNOS2, COX-2 e IL1-β. Mas montelucaste e MK886 diminuíram a expressão de TNF-α em todas as doses utilizadas. Montelucaste promoveu a diminuição da expressão de IL10 na dose 40mg/kg/dia. O bloqueio da COX-2 reduziu a expressão de iNOS2, COX-2, IL1-β e TNF-α, mas foi incapaz de promover diminuição da expressão de IL10. Diferindo da via da COX-2, a via dos leucotrienos não é relevante na fisiopatologia no modelo de mucosite oral induzida por 5-flourouracil. Entretanto, o seu efeito sobre o TNF-α sugere uma ação moduladora especificamente sobre esta citocina.

Durante a resposta inflamatória, diversos mediadores são liberados localmente com o objetivo de estimular a resposta imune celular e humoral. Por meio da ação das enzimas ciclooxigenases e lipoxigenases ocorrerão modificações estruturais na cadeia do ácido araquidônico levando a síntese de prostaglandinas ou leucotrienos e lipoxinas, respectivamente. Tais mediadores são responsáveis pela regulação da expressão dos genes RANK, RANKL e OPG, moduladores da osteoclastogênese. Dessa maneira, o objetivo deste estudo foi avaliar a expressão do RNA mensageiro (RNAm) para as enzimas envolvidas no metabolismo do ácido araquidônico, ciclooxigenase-2 (COX-2) e 5- lipoxigenase (5-LO), e para os mediadores da osteoclastogênese (RANK, RANKL e OPG) no tecido ósseo, após inoculação de lipopolissacarídeo bacteriano (LPS) nos canais radiculares de molares de camundongos. Posteriormente foi investigado o efeito do bloqueio farmacológico da via COX-2 induzida pelo LPS, na expressão de mediadores da osteoclastogênese e de genes envolvidos no metabolismo ósseo. Foram utilizados 144 camundongos C57BL/6, com 6 semanas de idade, pesando de 18 a 20 gramas, nos quais os canais radiculares dos primeiros molares foram inoculados com uma solução contendo lipopolissacarídeo bacteriano de E. coli (0,1, 1,0 e 10mg/ml). Decorridos os períodos experimentais de 7, 14, 21 e 28 dias, os animais foram submetidos à eutanásia e os blocos contendo dente e osso foram removidos para extração do RNA total. Em seguida, foi realizada a avaliação da expressão gênica por meio de transcrição reversa e reação da polimerase em cadeia em tempo real (qRT-PCR). A análise global da expressão de RNAm para proteínas envolvidas no metabolismo ósseo foi realizada por meio de um ensaio de PCR Array (Osteogenesis RT² Profiler PCR Array). Os valores de expressão relativa de cada RNAm, para cada grupo, foram comparados por meio da análise de variância (ANOVA) de duas vias seguido pelo pós-teste de Bonferroni ou por ANOVA de uma via seguido pelo pós-teste de Dunnett (&alpha = 0,05). A inoculação de LPS nos canais radiculares de molares de camundongos foi capaz de induzir a expressão dos genes PTGS2 e ALOX5, responsáveis pela codificação das enzimas COX-2 e 5-LO, envolvidas no metabolismo do ácido araquidônico, concomitantemente à modulação da expressão dos genes TNFRSF11A, TNFSF11 e TNFRSF11B, responsáveis pela codificação dos moduladores da osteoclastogênese RANK, RANKL e OPG, respectivamente. A administração de Indometacina, um inibidor não seletivo de COX-2, inibiu a expressão de RNAm para RANK e RANKL e estimulou a expressão de OPG durante os períodos iniciais de resposta à inoculação de LPS nos canais radiculares. A inibição da via COX-2 de metabolismo do ácido araquidônico nos períodos iniciais de resposta à inoculação de LPS nos canais radiculares modulou diferencialmente a expressão de genes envolvidos no catabolismo e anabolismo ósseo, indicando possíveis papéis para os mediadores derivados no ácido araquidônico na regulação do metabolismo ósseo. Estes resultados sugerem alvos terapêuticos importantes para intervenção precoce em doenças inflamatórias, como lesões periapicais para evitar a reabsorção do tecido ósseo. / During an inflammatory response, several mediators are locally released in order to stimulate cellular and humoral immune response. Through the action of cyclooxygenase and lipoxygenase enzymes structural changes occur in the arachidonic acid chain leading to synthesis of prostaglandins or leukotrienes and lipoxins, respectively. Such mediators are responsible for the regulation of RANK, RANKL and OPG gene expression, osteoclastogenesis modulators. Thus, the objective of this study was to evaluate the expression of messenger RNA (mRNA) for the enzymes involved in arachidonic acid metabolism, cyclooxygenase-2 (COX-2) and 5-lipoxygenase (5-LO), and the osteoclastogenesis mediators (RANK, RANKL and OPG) in bone tissue after injection of bacterial lipopolysaccharide (LPS) in murine dental root canals. Then, COX-2 pathway was pharmacologically blocked for investigation of expression of osteoclastogenesis mediators and genes involved in bone metabolism. We used 144 C57BL/6 mice, 6 weeks-old, weighing 18-20 grams, which had the first molars root canals inoculated with a solution containing LPS from E. coli (0.1, 1.0 and 10 mg/ml). After 7, 14, 21 and 28 days the animals were euthanized and the tooth-and-bone blocks were removed for total RNA extraction. Subsequently, the evaluation of gene expression was performed by reverse transcription and polymerase chain reaction in real time (qRT-PCR). Global analysis of mRNA expression for proteins involved in bone metabolism was performed using PCR arrays (Osteogenesis RT² Profiler PCR Array). The values for relative expression of each mRNA for each group were compared using two-way analysis of variance (ANOVA) followed by Bonferroni post-test or one-way ANOVA followed by Dunnett\'s test (α=0.05). The injection of LPS into the root canals was induced expression of genes PTGS2 and ALOX5, responsible for encoding COX-2 and 5-LO enzymes, involved in the metabolism of arachidonic acid, simultaneously to the modulation of gene expression of TNFRSF11A, TNFSF11 and TNFRSF11B, responsible for encoding the osteoclastogenesis modulators RANK, RANKL and OPG, respectively. Administration of Indomethacin, a non-selective inhibitor of COX-2, inhibited the expression of mRNA for RANK and RANKL and stimulated the expression of OPG during the initial response to the root canals contamination with LPS. Inhibition of the COX-2 pathway from arachidonic acid metabolism in the initial periods of response to LPS injection into the root canals differentially modulated the expression of genes involved in bone catabolism and anabolism, indicating possible roles for mediators derived from arachidonic acid in the regulation of bone metabolism. These results suggest important therapeutic targets for early intervention in inflammatory diseases such as apical periodontitis to avoid resorption of bone tissue.

Durante a resposta inflamatória, diversos mediadores são liberados localmente com o objetivo de estimular a resposta imune celular e humoral. Por meio da ação das enzimas ciclooxigenases e lipoxigenases ocorrerão modificações estruturais na cadeia do ácido araquidônico levando a síntese de prostaglandinas ou leucotrienos e lipoxinas, respectivamente. Tais mediadores são responsáveis pela regulação da expressão dos genes RANK, RANKL e OPG, moduladores da osteoclastogênese. Dessa maneira, o objetivo deste estudo foi avaliar a expressão do RNA mensageiro (RNAm) para as enzimas envolvidas no metabolismo do ácido araquidônico, ciclooxigenase-2 (COX-2) e 5- lipoxigenase (5-LO), e para os mediadores da osteoclastogênese (RANK, RANKL e OPG) no tecido ósseo, após inoculação de lipopolissacarídeo bacteriano (LPS) nos canais radiculares de molares de camundongos. Posteriormente foi investigado o efeito do bloqueio farmacológico da via COX-2 induzida pelo LPS, na expressão de mediadores da osteoclastogênese e de genes envolvidos no metabolismo ósseo. Foram utilizados 144 camundongos C57BL/6, com 6 semanas de idade, pesando de 18 a 20 gramas, nos quais os canais radiculares dos primeiros molares foram inoculados com uma solução contendo lipopolissacarídeo bacteriano de E. coli (0,1, 1,0 e 10mg/ml). Decorridos os períodos experimentais de 7, 14, 21 e 28 dias, os animais foram submetidos à eutanásia e os blocos contendo dente e osso foram removidos para extração do RNA total. Em seguida, foi realizada a avaliação da expressão gênica por meio de transcrição reversa e reação da polimerase em cadeia em tempo real (qRT-PCR). A análise global da expressão de RNAm para proteínas envolvidas no metabolismo ósseo foi realizada por meio de um ensaio de PCR Array (Osteogenesis RT² Profiler PCR Array). Os valores de expressão relativa de cada RNAm, para cada grupo, foram comparados por meio da análise de variância (ANOVA) de duas vias seguido pelo pós-teste de Bonferroni ou por ANOVA de uma via seguido pelo pós-teste de Dunnett (&alpha = 0,05). A inoculação de LPS nos canais radiculares de molares de camundongos foi capaz de induzir a expressão dos genes PTGS2 e ALOX5, responsáveis pela codificação das enzimas COX-2 e 5-LO, envolvidas no metabolismo do ácido araquidônico, concomitantemente à modulação da expressão dos genes TNFRSF11A, TNFSF11 e TNFRSF11B, responsáveis pela codificação dos moduladores da osteoclastogênese RANK, RANKL e OPG, respectivamente. A administração de Indometacina, um inibidor não seletivo de COX-2, inibiu a expressão de RNAm para RANK e RANKL e estimulou a expressão de OPG durante os períodos iniciais de resposta à inoculação de LPS nos canais radiculares. A inibição da via COX-2 de metabolismo do ácido araquidônico nos períodos iniciais de resposta à inoculação de LPS nos canais radiculares modulou diferencialmente a expressão de genes envolvidos no catabolismo e anabolismo ósseo, indicando possíveis papéis para os mediadores derivados no ácido araquidônico na regulação do metabolismo ósseo. Estes resultados sugerem alvos terapêuticos importantes para intervenção precoce em doenças inflamatórias, como lesões periapicais para evitar a reabsorção do tecido ósseo. / During an inflammatory response, several mediators are locally released in order to stimulate cellular and humoral immune response. Through the action of cyclooxygenase and lipoxygenase enzymes structural changes occur in the arachidonic acid chain leading to synthesis of prostaglandins or leukotrienes and lipoxins, respectively. Such mediators are responsible for the regulation of RANK, RANKL and OPG gene expression, osteoclastogenesis modulators. Thus, the objective of this study was to evaluate the expression of messenger RNA (mRNA) for the enzymes involved in arachidonic acid metabolism, cyclooxygenase-2 (COX-2) and 5-lipoxygenase (5-LO), and the osteoclastogenesis mediators (RANK, RANKL and OPG) in bone tissue after injection of bacterial lipopolysaccharide (LPS) in murine dental root canals. Then, COX-2 pathway was pharmacologically blocked for investigation of expression of osteoclastogenesis mediators and genes involved in bone metabolism. We used 144 C57BL/6 mice, 6 weeks-old, weighing 18-20 grams, which had the first molars root canals inoculated with a solution containing LPS from E. coli (0.1, 1.0 and 10 mg/ml). After 7, 14, 21 and 28 days the animals were euthanized and the tooth-and-bone blocks were removed for total RNA extraction. Subsequently, the evaluation of gene expression was performed by reverse transcription and polymerase chain reaction in real time (qRT-PCR). Global analysis of mRNA expression for proteins involved in bone metabolism was performed using PCR arrays (Osteogenesis RT² Profiler PCR Array). The values for relative expression of each mRNA for each group were compared using two-way analysis of variance (ANOVA) followed by Bonferroni post-test or one-way ANOVA followed by Dunnett\'s test (α=0.05). The injection of LPS into the root canals was induced expression of genes PTGS2 and ALOX5, responsible for encoding COX-2 and 5-LO enzymes, involved in the metabolism of arachidonic acid, simultaneously to the modulation of gene expression of TNFRSF11A, TNFSF11 and TNFRSF11B, responsible for encoding the osteoclastogenesis modulators RANK, RANKL and OPG, respectively. Administration of Indomethacin, a non-selective inhibitor of COX-2, inhibited the expression of mRNA for RANK and RANKL and stimulated the expression of OPG during the initial response to the root canals contamination with LPS. Inhibition of the COX-2 pathway from arachidonic acid metabolism in the initial periods of response to LPS injection into the root canals differentially modulated the expression of genes involved in bone catabolism and anabolism, indicating possible roles for mediators derived from arachidonic acid in the regulation of bone metabolism. These results suggest important therapeutic targets for early intervention in inflammatory diseases such as apical periodontitis to avoid resorption of bone tissue.