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This thesis combines four manuscripts of which I am the first author. The first manuscript examines the phase separation process and related process parameters. This article provides detailed experimental results of the delivery and separation process. During the delivery of 40% Liquid-to-Powder-Ratio (LPR) paste, only 62[plus ou moins]3 % of the paste initially present in the 10-mL syringe could be injected. Thereafter, the remaining paste in the syringe was not amendable to injection suggesting the existence of liquid separation. The LPR of the extruded fraction of a 37% LPR paste ranged from 40.9[plus ou moins]2.0 % to 42.7[plus ou moins]2.1 %. On the other hand, a shortage of water content was measured for the paste left in the syringe. Furthermore, this shortage was gradual, ranging from 27.3[plus ou moins]1.9 % at the plunger side to 30.9[plus ou moins]1.6 % at the tip side. In addition, this article presents rheological measurements of the paste showing clearly that the limitation was not related to the viscosity of the paste but rather to the phase separation process. Specifically, the yield stresses were around 66[plus ou moins]2 Pa, 19[plus ou moins]2 Pa, and 8[plus ou moins]0 Pa for 40%, 50%, and 65% LPR suspensions, respectively. For the three studied LPRs, the viscosity rapidly dropped with an increase of shear rate to a level below 10 Pas. The second manuscript examines the possibility that fine particles migrate faster than large particles during injection, hence leading to a so-called size separation. This size separation process can be expected from the scientific literature, but had not been investigated prior to my study. In a way, the size separation is very similar to the phase separation process. An electrohydraulic system was used to control the delivery process. The result of this second study, showed no evidence of size separation. It was therefore concluded that the main mechanism underlying the limited injectability is the liquid phase filtration through the porous particles bed of the paste. The third manuscript examines the role of powder porosity ([epsilon]) and permeability. For that purpose, an electronically assisted device was used to measure the powder permeability. In this study, three powders were examined for comparison and better understanding. In addition, the powder permeability was correlated with the paste injectability. Adding 3 wt% of a fine nanosized powder to the [bêta]-TCP powder decreased the mixture permeability at a porosity of [varepsilon] = 67.5% from 6.4.10[exposant]-13 m[exposant]2 to 5.6.10[exposant]-13 m[exposant]2 and increased the injected volume fraction from 70.8[plus ou moins]1.9 % to 84.5[plus ou moins]0.9 %. The results showed clear evidence that the injectability can be improved by admixing different powders. However, permeability was not a strong predictor of the liquid separation phenomenon. The last manuscript provides a practical solution to reduce phase separation occurrence. For that purpose an ultrasonication process was suggested and applied during the delivery process to improve injectability. Specifically, sonicating the paste reduced agglomeration, decreased paste viscosity due to the shear thinning and therefore reduced phase separation. The result of the ultrasound assisted delivery was remarkably effective since it has been able to fully deliver highly concentrated paste, with minimal force exerted by hand. For instance, the injectable volume fraction of a 40% LPR paste injected with a 5-mL syringe increased significantly from 71.3[plus ou moins]0.5 % to 99.1[plus ou moins]0.9 % using 150 microns ultrasonic amplitude at a 20 kHz frequency. This chapter provides clear evidence that an electromechanical approach can be used to improve the injectability of a calcium phosphate paste. This thesis addresses an important limitation of calcium phosphate cements, namely phase separation during injection. This thesis also provides a scientific understanding and a practical solution for this problem. The electromechanical solution proposed here is one out of several possible solutions. Future work may focus on building numerical tools to help in the design of the powder and to understand the link between powder properties, rheology, syringe geometry and phase separation."--Résumé abrégé par UMI

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O processo de reparo do tecido ósseo tem sido alvo de estudos com o intuito de promover uma melhora na qualidade e tempo de reparo. Um elemento que tem sido estudado por alguns grupos é o fluoreto, pois tem sido proposto como terapêutico para osteoporose (Europa). Deste modo, o objetivo deste trabalho foi avaliar comparativamente o efeito do fluoreto administrado na água de beber sobre o reparo ósseo alveolar de ratos. Neste estudo foram utilizados 4 grupos com ratos Wistar de 80 dias de vida (n=200), os quais receberam água de beber contendo 5, 15 e 50 ppm de fluoreto e água deionizada (controle) durante todo experimento. Esses animais tiveram o incisivo superior direito extraído. Os animais foram eutanasiados 0 hora, 7, 14, 21 e 30 e 60 dias após a extração. Amostras de plasma sanguíneo foram obtidas para análise de concentração de flúor, e a região do alvéolo dental foi coletada para as análises de microscopia (Hematoxilina Eosina e imunoistoquímica) e zimografia (metaloproteinases de matriz 2 e 9 MMP-2 e 9). A análise de concentração de flúor no plasma sangüíneo mostrou maior presença desse elemento no grupo tratado com 50 ppm de F nos períodos de 21 e 30 dias. Na análise histológica foi detectado osso neoformado em todos os animais até 60 dias, porém o grupo de 50 ppm de F apresentou menor formação óssea nos períodos de 14, 21 e 30dias. A análise morfométrica confirmou um aumento na densidade de volume de osso neoformado, entre 7 e 60 dias, nos grupos controle, 5 ppm, 15 ppm e 50 ppm de F, com concomitante diminuição na densidade de volume de coágulo sangüíneo. A expressão de RANK-L e OPG não foi alterada pela exposição crônica ao fluoreto na água de beber durante os períodos estudados (p<0,05). A atividade da MMP-2 foi mais acentuada no período inicial, enquanto a MMP-9 teve maior atividade no período final. Concluiu-se que o F, em altas concentrações pode alterar a dinâmica do reparo ósseo alveolar diminuindo a formação de novo tecido ósseo, associado a um atraso na remissão do coágulo sangüíneo. Proteínas como RANK-L, OPG, MMP-2 e MMP-9 também podem ter sua expressão alterada no tecido ósseo em reparo. / The repair of bone has been investigated with the aim of promoting an improvement in the quality and time of the repair process. One element that has been studied by some groups is fluoride, it has been proposed as a treatment for osteoporosis (Europe). Thus, the objective was to comparatively evaluate the effect of fluoride administered in drinking water on alveolar bone repair in rats. This study used 4 groups of rats of 80 days (n=200), which received drinking water containing 5, 15, and 50 ppm of fluoride, and deionized water (control) throughout the experiment. These animals had their upper right incisor extracted. The animals were euthanized 0 hours, 7, 14, 21 and 30 and 60 days after extraction. Samples of blood plasma were obtained for analysis of fluoride concentration, and the region of the alveolus was collected for microscopic analysis (Hematoxylin eosin and Immunohistochemistry) and zymography (metalloproteinases 2 and 9 MMP-2 and 9). Analysis of fluoride concentration in blood plasma showed a greater presence of this element in the group treated with 50 ppm of F in periods of 21 and 30 days. Histological analysis detected a new bone formed in all animals up to 60 days, but the group of 50 ppm F showed lower bone formation at 14, 21 and 30 days. Morphometric analysis confirmed an increase in the volume density of newly formed bone, between 7 and 60 days in control groups, 5 ppm, 15 ppm and 50 ppm F, with a concomitant decrease in the volume density of blood clot. The expression of RANK-L and OPG was not altered by chronic exposure to fluoride in drinking water during the study period (p<0.05). The activity of MMP-2 was more pronounced in the early period, while MMP-9 had higher activity in the final period. It was conclude that the F, in high concentrations change the dynamics of the alveolar bone repair by decreasing the formation of new bone, associated with a delay in treating the blood clot. Proteins as RNK-L, OPG, MMP-2 and MMP-9 may also have changed in their expression in bone tissue repair.

The alveolar bone repair process may be influenced by several local and systemic factors that include mediators and immune system cells. Among these cells, macrophages are essential to trigger the repair process, and may acquire an inflammatory (M1) or anti-inflammatory and pro-reparative profile (M2). In this context, we evaluated the effects of FTY720 on macrophage polarization towards the M2 profile and its effects on the alveolar bone repair process. In this study, we used 8 weeks old male C57BL / 6 mice (N = 5 / time / group). The animals were divided in FTY720 group receiving the drug orally at a dose of 3mg / kg / 24h during the whole experimental period, and the control group receiving only the equivalent vehicle. All animals were submitted to extraction of the right upper incisor and were evaluated at 0, 1, 3, 7 and 14 days after extraction, followed by computed tomography (CT), histomorphometry, birefringence, immunohistochemical and molecular analyzes (PCRArray). Our results demonstrated that in the 14-day period, the FTY720 group presented higher bone tissue density, higher bone tissue volume (BV), greater tissue volume fraction (BV / TV), greater number and thickness of trabeculae (Tb.1 and Tb.Th, respectively) (p<0.05). In the 14-day period, the FTY720 group had a higher number of osteoblasts and osteoclasts than the control group (p<0.05). Accordingly, the expression of various bone markers such as BMP2, BMP7, ALPL, SOST and RANK had their mRNA expressions increased in the FTY720 group. This increase may be related to the potentiation in the formation of the bone tissue compared to the control group. The levels of FIZZ, ARG2 and IL-10 mRNA increased in the FTY720 group together with the presence of CD206 + cells in the 14 days period, suggesting a participation of M2 macrophages in the potentiation of the alveolar bone repair process. The FTY720 group also showed increased expression levels of CCR2, CCR5, CXCR1, CXCL1, CXCL3, CCL20 and CCL25 mRNA, chemokines and chemokine receptors involved in the recruitment of inflammatory cells and undifferentiated mesenchymal cells (MSCs) most notably was the up CXCL12 up regulation (p<0.05). CXCL12 is responsible in the recruitment of MSCs to the repair site. The increase in CXCL12 expression was accompanied by an increase in CD34 expression over a period of 14 days (p<0.05), indicating a higher presence of MSCs in the repair site. Thus, our results demonstrate that FTY720 favored the process of alveolar bone repair in C57BL / 6 mice, possibly because it increased the expression of markers related to bone tissue development (ALPL, SOST, RANK), tissue repair (CXCL12, CD34) and inflammatory cells (CCR2, CCR5) and apparently in the induction of macrophages to an M2 profile (ARG2, FIZZ). / O processo de reparo ósseo alveolar pode ser influenciado por vários fatores locais e sistêmicos que incluem mediadores e células do sistema imunológico. Dentre essas células, os macrófagos são essenciais para desencadear o processo de reparo, podendo adquirir um perfil inflamatório (M1) ou anti-inflamatório e pró-reparativo (M2). Nesse contexto, avaliamos os efeitos do FTY720 na polarização de macrófagos para o perfil M2 e seus efeitos no processo de reparo ósseo alveolar. Nesse estudo foram utilizados camundongos C57BL/6 (N=5/tempo/grupo), machos, com 8 semanas de idade. Os animais foram divididos em grupo que recebeu o fármaco FTY720 via oral, na dosagem de 3mg/Kg/24h, durante todo o período experimental, e grupo controle que recebeu apenas o veículo em regime equivalente. Todos animais foram submetidos à extração do incisivo superior direito e avaliados nos períodos de 0, 1, 3, 7 e 14 dias pós extração, seguido por análises de tomografia computadorizada (CT), histomorfométrica, birrefringência, imuno-histoquímica e molecular (PCRArray). Nossos resultados demonstraram que no período de 14 dias, o grupo FTY720 apresentou maior densidade de tecido ósseo, maior volume de tecido ósseo (B.V), maior volume de fração de tecido ósseo pelo tecido total (BV/TV), maior número e espessura de trabéculas (Tb.1 e Tb.Th, respectivamente) (p<0.05). Ainda no período de 14 dias, o grupo FTY720 apresentou maior número de osteoblastos e osteoclastos em relação ao grupo controle (p<0.05). Em concordância, a expressão de vários marcadores de tecido ósseo como, BMP2, BMP7, ALPL, SOST e RANK, tiveram suas expressões de mRNA aumentadas no grupo FTY720. Esse aumento pode estar relacionado com a potencialização na formação do tecido ósseo comparado ao grupo controle. Os níveis de mRNA de FIZZ, ARG2 e IL-10, sofreram aumento no grupo FTY720 em conjunto com a presença de células CD206+ no período de 14 dias, podendo sugerir uma participação dos macrófagos M2 na potencialização do processo de reparo ósseo alveolar. O grupo FTY720 também mostrou aumento nos níveis de expressão de mRNA de CCR2, CCR5, CXCR1, CXCL3, CCL20 e CCL25, quimicionas e receptores de quimiocinas envolvidos no recrutamento de células inflamatórias e células mesenquimais indiferenciadas (MSCs) com destaque para o aumento da expressão de CXCL12 (p<0.05), quimiocina responsável no recrutamento de MSCs para o local de reparo. O aumento na expressão de CXCL12 foi acompanhado pelo aumento na expressão de CD34 no período de 14 dias (p<0.05) podendo indicar maior presença de MSCs no sitio de reparo. Assim, os nossos resultados demonstram que o FTY720 favoreceu o processo de reparo ósseo alveolar em camundongos C57BL/6, possivelmente por ter aumentado a expressão de marcadores relacionados com o desenvolvimento do tecido ósseo(ALPL, SOST, RANK), no reparo tecidual (TGF-1, IL-10), no recrutamento de células indiferenciadas (CXCL12, CD34) e células inflamatórias (CCR2, CCR5) e aparentemente na indução de macrófagos para um perfil M2 (ARG2, FIZZ).

Entre as várias terapêuticas propostas para o tratamento da osteoporose, a administração de altas doses de fluoreto é uma alternativa que ainda apresenta controvérsia na literatura. O fluoreto se destaca por influenciar na atividade dos osteoblastos, os quais são responsáveis por mediar a síntese de moléculas que compõem o osso. No entanto, o mecanismo de ação do fluoreto em células do tecido ósseo (osteoblastos, osteócitos e osteoclastos) ainda não está bem esclarecido. Neste trabalho foram utilizados camundongos com diferentes densidades ósseas, sendo 32 da linhagem C57BL/6J (menor densidade óssea) e 32 da linhagem C3H/HeJ (maior densidade óssea) com 60 dias de vida, os quais receberam água deionizada ou água com 50 ppm de fluoreto (na forma de NaF). Realizou-se os procedimentos cirúrgicos extraindo o incisivo superior esquerdo e posteriormente os animais foram eutanasiados 7, 14, 21 e 28 dias após a extração. Imediatamente após a eutanásia, foi removida a peça com alvéolo dental esquerdo. Foram feitas análises descritiva e morfométrica das lâminas obtidas (coloração em Hematoxilina Eosina). Foi utilizada análise ANOVA a quatro critérios seguida da análise de Tukey (p<0,05). Em geral, para todos os grupos, a análise histológica mostrou neoformação óssea à partir das paredes do alvéolo e formação de ilhotas ósseas invadindo o centro dos alvéolos, substituindo o tecido conjuntivo existente. O tecido ósseo neoformado substituiu aos poucos o tecido conjuntivo ao longo dos períodos experimentais, sendo esse fenômeno ligeiramente mais evidente nos camundongos da linhagem C57BL/6J. A análise morfométrica confirmou os achados histológicos em relação à quantidade de tecido ósseo neoformado e mostrou diminuição do tecido ósseo neoformado no último período (28 dias) nos animais C3H/HeJ (grupos controle e experimental). Concluimos que o processo de reparo ósseo alveolar é semelhante nas duas linhagens estudadas, porém apresentam padrão de formação óssea diferentes entre elas. O fluoreto parece influenciar as etapas do processo de reparo alveolar nas duas linhagens, aumentando a quantidade de osso neoformado, no entanto, a linhagem de camundongos C57BL/6J é mais propensa aos efeitos do flúor. / Among the various therapeutic proposals for the osteoporosis treatment, the administration of high doses of fluoride is an alternative that still has controversies in literature. Fluoride is highlighted by influencing the activity of osteoblasts, which are responsible for mediating the synthesis of bone. But, the mechanism of action of fluoride on bone cells (osteoblasts, osteocytes and osteoclasts) is not well understood. This way, this study aims to evaluate the alveolar bone repair in rats under the effect of fluoride (NaF) administered in the water. This work were used four groups of strains C57BL/6J mice (total of 32) and C3H/HeJ (total of 32) for 60 days, which received deionized water or water with 50 ppm of fluoride. The surgical procedures were made by extracting the upper left incisor and then the animals were euthanized 7, 14, 21 and 28 days. Histological analysis (Hematoxylin Eosin staining), by light microscopy, were made. The statistical analysis were made using the statistical test one-way ANOVA complemented by Tukey\'s test (p <0.05). Generally, for all groups, the histological analysis showed a new bone formed from the alveolar walls, replacing the connective tissue. The newly formed bone tissue gradually replaces the connective tissue over time; wich was more evident in C57BL/6J mice. Morphometric analisys confirmed the histological findings of the new bone formed and showed a decrease in the new formed bone in the last period (28 days) of the C3H/HeJ animals. We concluded that the process of alveolar repair is similar when it respects to the stages of repair, however they presents different pattern of new bone formation. The fluoride influences the stages of alveolar repair in both lineages, increasing the amount of bone formed, however the mice lineage of C57BL/6J is more prone to the effects of fluoride.

O reparo ósseo é um processo que consiste na restauração dos tecidos. Ele pode ser facilitado através de enxertos, estimulação bioquímica e estimulação física. Por outro lado, pode ser retardado por endotoxina (lipopolissacarídeo; LPS). O exercício físico exerce efeito benéfico para o osso, porém não é reconhecido o efeito sobre a reparação óssea. Assim, investigamos o efeito do exercício físico sobre a ação do LPS no reparo ósseo, por meio, de dosagens de citocinas plasmáticas, densitometria óssea, análise histológica quantitativa do tecido ósseo neoformado e marcadores imuno-histoquímicos, em animais sedentários e treinados. Os ratos foram divididos em quatro grupos: sedentário salina, sedentário LPS, exercício salina e exercício LPS. O exercício consistiu no treinamento físico na esteira durante quatro semanas. Após o treinamento, os ratos foram submetidos à cirurgia para confecção do defeito ósseo na tíbia direita e 24 horas após a cirurgia o LPS foi administrado na dose de 100 ?g/kg ou 1 ml/kg de salina, intraperitoneal. Finalmente, após 10 dias o sangue e as tíbias direitas foram obtidos para as análises, período em que os animais não foram submetidos ao treinamento físico. Os ratos treinados tiveram menor peso corporal do que os ratos sedentários (P<0,001). O exercício físico exerceu efeito positivo na reparação óssea, aumentando a densidade mineral óssea (P<0,005), o conteúdo mineral ósseo (P<0,005), a neoformação óssea (P<0,005), o colágeno tipo I (P<0,05) e a expressão de osteocalcina (P<0,05). As citocinas plasmáticas não foram detectadas na análise. Esses parâmetros não foram afetados pela administração sistêmica de LPS. Assim, os dados são consistentes com o conceito de que o exercício físico exerce um importante efeito osteogênico, que é mantido durante a inflamação sistêmica aguda induzida por uma única dose de LPS. / Bone repair is a process involved in the restoration of injured tissues. It can be facilitated by grafting, biochemical and physical stimulation. On the other hand, may be delayed by endotoxin (lipopolysaccharide; LPS). Physical exercise exerts beneficial effects on the bone, but is not known its effect on bone repair. Thus, we investigated the effect of exercise on the LPS action on bone repair through plasma cytokine measurements, bone densitometry, quantitative histological analysis for new bone tissue and immunohistochemical markers in sedentary and exercised animals. Rats were divided into four groups: sedentary saline, sedentary LPS, exercise saline and exercise LPS. Exercise consisted in physical training on the treadmill for four weeks. After training, rats underwent surgery for making the bone defect in the right tibia and 24 hours after the surgery LPS was administered at a dose of 100 g/kg or 1 ml/kg saline, intraperitonial. Eventually, blood and right tibias were obtained for analysis after 10 days when rats were not submitted to physical training. Exercised rats had lower body weight than the sedentary rats (P<0,001). The physical exercise had a positive effect on bone repair, increased bone mineral density (P<0,005), bone mineral content (P<0,005), bone formation (P<0,005), type I collagen (P<0,05) and osteocalcin expression (P<0,05). Plasma cytokines were not detected in the analysis. These parameters were not affected by systemic administration of LPS. Thus, our data are consistent with the notion that physical exercise has an important osteogenic effect, which is maintained during acute systemic inflammation induced by exposition to a single dose of LPS.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-07-15Bitstream added on 2014-06-13T20:41:01Z : No. of bitstreams: 1 prado_rf_dr_sjc.pdf: 565320 bytes, checksum: 06faeeeacb79dd1546bcfe7685843568 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho teve como objetivo analisar os efeitos iniciais da deficiência estrogênica associada ou não a dieta deficiente em cálcio na reparação óssea alveolar. Foram utilizadas 72 ratas, aos três meses de idade, das quais 48 foram ovariectomizadas e 24 falso-operadas (SHAM). Das 48 ratas ovariectomizadas, 24 receberam ração comercial padrão (OVZ) e 24 receberam ração especial com baixo teor de cálcio (ESP). Foi extraído o primeiro molar inferior, bilateralmente, 15 dias após a ovariectomia e a cirurgia Sham. Os animais foram sacrificados aos sete, 21 e 45 dias após as exodontias. As mandíbulas foram radiografadas e processadas para análise radiográfica e microscópica. Como resultados após a comparação pelo teste ANOVA e de Tukey verificou-se que a densidade óptica, o volume trabecular e o número de mastócitos foram crescentes significativamente com o decorrer do tempo, enquanto a taxa de aposição mineral óssea diária e o volume osteóide foram decrescentes com o tempo. A comparação entre os grupos SHAM e OVZ não revelou diferenças estatísticas, entretanto a comparação entre os grupos OVZ e ESP mostrou diferenças no volume trabecular e número de mastócitos, sendo os demais parâmetros semelhantes. Diante do exposto concluiu-se que a deficiência hormonal não retarda o reparo ósseo alveolar de ratas ovariectomizadas e um possível mecanismo de reabsorção óssea é ativado diante da hipocalcemia e deficiência estrogênica recrutando mastócitos. A taxa de aposição mineral diária não é influenciada pela deficiência hormonal, mas pareceu sofrer alguma influência quando se associou a dieta pobre em cálcio, mostrando uma tendência à diminuição. / This study had the objective of analyze the initials effects of estrogen deficiency associated or not with a low calcium dietary in the alveolar bone repair. 72 rats at three months were used; 48 ovariectomized and 24 Sham-operated (SHAM). The ovariectomized rats were divided into 2 groups, 24 rats receiving common diet (OVZ) and 24 receiving special diet (ESP). SHAM rats received common diet. Treatment began on the ovariectomy day. The lower first molar was removed on both sides 15 days after ovariectomy. The rats received the diets until sacrifice, which occurred at seven, 21 and 45 days after dental extraction. The mandibles were submitted to radiographic and microscopic analyses. As results, using ANOVA and Tukey tests, optic density, trabecular volume and mast cell number increased with time and osteoid volume and mineral apposition rate decrease with time. Comparison between the OVZ and SHAM groups for each period revealed no difference; however OVZ and ESP groups showed different trabecular volume and mast cell number, being the other parameters, similar. In conclusion, hormonal deficiency do not retards the alveolar bone repair in ovariectomized rats and a possible mechanism of bone resorption is activated instead of hypocalemia and estrogen deficiency recruiting mast cell. The mineral apposition rate is not affect by ovariectomy but seems to present an influence by its association with low calcium dietary shows a tendency to decrease.

The process of alveolar bone healing can be influenced by several local and systemic factors, which include the immune system and healing related genes. However, the exact role of host inflammatory responsiveness and genetic background in bone healing process remains unclear. In this context, we evaluated the influence inflammation in alveolar bone healing taking advantage of mice strains genetically selected for maximum (AIRmax) or minimum (AIRmin) acute inflammatory response, as well AIR strains homozygous for RR/SS Slc11a1 genotypes. Experimental groups (N=5/time/group) comprised 8-week-old male or female AIRmax and AIRmin; and substrains AIRminRR, AIRminSS and AIRmaxRR and AIRmaxSS; submitted to extraction of upper right incisor and evaluated at 0, 3, 7, 14 and 21 days after upper incision extraction by micro-computed tomography (CT), histomorphometry, birefringence, immunohistochemistry and molecular (PCRArray) analysis. Initially, our results demonstrated that AIRmin mice presented an early increase (p<0.05) in bone volume, hyperdense regions, density of bone matrix and osteoblasts, increased (p<0.05) expressed of BMP4, BMP7 and RUNX2 when compared to AIRmax strain. AIRmin mice also presented lower counts of GR1+ and CD80+ cells, and higher counts of F4/80+ and CD206+ cells, in parallel with higher mRNA expression of CX3CL1, CCL5, CCR5 and ARG when compared to AIRmax animals. In late repair stages, the AIRmin strain presented a decreased (p<0.05) density of osteoclast and blood vessels than AIRmax, along lower RANKL and Catepk and higher PHEX and SOST mRNA expression, but the healing outcome at the endpoint was similar in AIRmin and AIRmax strains. When analyzed the effect of RR/SS Slc11a1 genotypes was evaluated in parallel with the influence AIRmin/AIRmax background, we initially observed that the AIRmax strain, associated with both RR and SS Slc11a1 genotypes, presented a more effective bone healing, characterized by increased (p<0.05) of bone volume and predominance of red fiber in analysis in contrast to AIRmin strains. AIRmaxRR presented increased (p<0.05) F4/80+ and decreased CD80+ e CD206+ cells count, while AIRmaxSS presented increased (p<0.05) GR1+, F4/80+ and CD80+ and decreased CD206+ cells. When the analysis was performed in order to address the influence Slc11a1 variants, AIRmaxSS strain presented a bone healing delay when compared to AIRmaxRR; characterized by decreased (p<0.05) of bone volume, trabecular number and red collagen fibers, increased (p<0.05) GR1+ and CD80+ and decreased F4/80+ and CD206+. Conversely, AIRminSS presented a more effective healing when compared with AIRminRR mice; characterized by increased (p<0.05) of bone volume, trabecular number/separation and red birefringence, increased GR1+ and decreased CD206+ cells count. In conclusion, while AIRmin and AIRmax strains presents a similar healing outcome at the endpoint, the early repair in AIRmin strain was associated with decreased presence of neutrophils and M1 macrophages, and increased M2 macrophages. Additionally, our while results showed that AIRmax inflammatory background was associated to a more effective bone healing process irrespective of the presence of RR/SS Slc11a1 genotypes, RR genotype favors the healing in AIRmax background and SS genotype was found to favor the healing in the AIRmin background. / O processo de reparo ósseo alveolar pode ser influenciado por vários fatores locais e sistêmicos, que incluem o sistema imunológico e os genes relacionados ao reparo. No entanto, o exato papel da resposta inflamatória do hospedeiro e genético background no processo de reparo ósseo ainda não está claro. Neste contexto, avaliamos a influência da inflamação no reparo óssea alveolar, em camundongos selecionadas geneticamente para uma resposta inflamatória aguda máxima (AIRmax) ou mínima (AIRmin), como também em camundongos AIR homozigoto para os alelos RR/SS do gene Slc11a1.Neste estudo foram utilizados camundongos machos e fêmeas (N=5/tempo/grupo), das linhagens selecionados para máxima e mínima (AIRmax e AIRmin) reação inflamatória, e também as sublinhagens AIRminRR, AIRminSS, AIRmaxRR e AIRmaxSS com idade aproximada de 8 semanas. Todos foram submetidos à extração do incisivo superior direito e avaliados nos períodos de 0, 3, 7, 14 e 21 dias pós extração, seguido pela análise tomografia computadorizada (CT), análise histomorfometria, análise de birrefringência, análise imuno-histoquímica e análise molecular (PCRArray). Inicialmente, nossos resultados demonstraram que a linhagem AIRmin, no período inicial, apresentou um aumento (p<0.05) no volume ósseo, nas regiões hiperdensas, na densidade de matriz óssea e osteoblastos, seguido pelo aumento (p<0.05) na expressão de BMP4, BMP7 e RUNX2 quando comparado a linhagem AIRmax. Camundongos AIRmin também apresentou uma menor contagem de células GR1+ e CD80+ e aumento da contagem de células F4/80+ e CD206+, em paralelo com aumento da expressão de mRNA de CX3CL1, CCL5, CCR5 e ARG quando comparado aos camundongos AIRmax. Nos períodos tardios, a linhagem AIRmin apresentou uma diminuição (p<0.05) na densidade de osteoclastos e vasos sanguíneos em comparação AIRmax, seguido por uma diminuição na expressão de mRNA de RANKL e Catepk e aumento de PHEX e SOST, mas o processo de reparo ósseo alveolar, no período final foi semelhante entres as linhagens AIRmin e AIRmax. Quando analisamos o efeito dos alelos RR/SS do gene Slc11a1 em paralelo com a influência do background AIRmin/AIRmax, nós inicialmente observamos que a linhagem AIRmax associada com ambos os alelos RR/SS do gene Slc11a1 apresentaram um processo de reparo mais efetivo, caracterizado pelo aumento (p<0.05) volume ósseo e predominância de fibras vermelhas em comparação com a linhagem AIRmin. Camundongos AIRmaxRR apresentaram aumento (p<0.05) na contagem de células F4/80+ e diminuição na contagem de células CD80+ e CD206+, enquanto, camundongos AIRmaxSS apresentou um aumento (p<0.05) na contagem de células GR1+, F4/80+, CD80+ e diminuição na contagem de células CD206+. Quando analisamos a influência dos alelos do gene Slc11a1, a linhagem AIRmaxSS apresentaram um atraso no reparo óssea quando comparado ao AIRmaxRR; caracterizado pela diminuição (p<0.05) do volume ósseo, número trabecular e fibras colágenas vermelhas, seguido pelo aumento (p<0.05) da contagem de células GR1+ e CD80+ e diminuição de células F4/80+ e CD206+. Por outro lado, camundongos AIRminSS apresentaram um reparo ósseo mais efetivo quando comparada com AIRminRR; caracterizada pelo aumento (p<0.05) do volume ósseo, número / separação trabecular e birrefringência das fibras colágenas no espectro vermelho, seguido pelo aumento da contagem de células GR1+ e diminuição das células CD206+. Diante disso, os nossos resultados demonstraram que as linhagens AIRmin e AIRmax apresentaram um processo de reparo ósseo alveolar semelhantes no período final do reparo, enquanto no reparo inicial a linhagem AIRmin estava associada com a diminuição de neutrófilos e macrófagos M1 e aumento dos macrófagos M2. Além disso, nossos resultados demonstraram que background AIRmax estava associado a um processo de reparo mais efetivo, independentemente da presença de genótipos RR/SS Slc11a1, o genótipo RR favorece o reparo no background AIRmax e o genótipo SS favoreceu a reparo no background AIRmin.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2002-06-27Bitstream added on 2014-06-13T20:37:54Z : No. of bitstreams: 1 claro_fa_me_sjc.pdf: 1230472 bytes, checksum: aa7d0bf88466ef0f58ce0587136a08c1 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O propósito deste trabalho foi estudar a reação do tecido ósseo após a implantação de polietileno poroso em defeitos cirúrgicos confeccionados no osso parietal de ratas diabéticas tratadas com calcitonina, mediante análise microscópica. Avaliou-se também a eficiência da aplicação da estreptozotocina na indução do diabete melito em ratos, em dose única de 45mg/Kg, através da utilização de um glicosímetro digital e do exame clínico. Foram utilizadas 27 ratas adultas, divididas em grupo não diabético-controle (C), grupo diabético (D) e grupo diabético tratado com calcitonina (DCa). Os animais do grupo DCa receberam aplicações subcutâneas do hormônio em doses de 16UI/Kg, em dias alternados, desde o pós-operatório imediato até o sacrifício e foram sacrificados após 15, trinta e sessenta dias. Diante dos resultados observados, pode-se concluir que o polietileno poroso foi tolerado pelos tecidos hospedeiros nos animais do grupo C e grupo DCa, provocando reações inflamatórias mais intensas nesse segundo grupo, em todos os períodos de observação. O polietileno poroso não foi tolerado pelos tecidos hospedeiros dos animais do grupo D. Os poros do implante foram preenchidos por um tecido conjuntivo bem vascularizado, conferindo estabilidade ao material no leito receptor, não ocorrendo osteointegração. A calcitonina utilizada nos animais do grupo DCa foi eficaz no tratamento pós-operatório dos animais diabéticos que receberam o polietileno poroso, inibindo o processo de reabsorção e/ou estimulando a neoformação óssea. A estreptozotocina, administrada em dose única de 45 mg/Kg, foi um método eficaz na indução do diabete melito nas ratas, permitindo boas condições de sobrevida. / The purpose of this work was to study the reaction of the bone tissue after the porous polyethylene implantation in confectioned surgical defects in the parietal bone of diabetic rats treated with calcitonin, by means of microscopical analysis. The efficiency of a single dose of streptozotocin, 45mg/Kg, in the induction of diabetes mellitus in rats was also evaluated through the use of a digital glicosimeter and the clinical examination. Twenty-seven adult female rats had been used, divided in not diabetic-control (C), diabetic (D) and diabetic treated with calcitonin (DCa) groups. The animals of group DCa had received subcutaneous applications from the hormone in doses of 16U/Kg, in alternated days, since immediate postoperative until the sacrifice, and all the animals had been sacrificed after 15, 30 and 60 days. Ahead of the results, it can be concluded that the porous polyethylene was tolerated by the host tissue in groups C and DCa, disclosing more intense inflammatory response in group Dca. The pores of the implants had been filled with well vascularizated connective tissue, conferring stability to the material in the receiving site, not occurring osteointegration. Calcitonin used in the animals of group DCa was efficient in the postoperative treatment of the diabetic animals that had received the porous polyethylene implants, inhibiting the bone resorption and/or stimulating the bone formation. Streptozotocin, managed in a single dose of 45 mg/Kg, was an efficient method in the induction of the diabetes mellitus in the rats, allowing good conditions of survival.