A citocina IL-33 apresenta papel dual e está envolvida com a resolução ou progressão de inúmeras doenças, além disso, acredita-se que a via IL-33/ST2 esteja envolvida no equilíbrio entre a atividade de osteoclastos e osteoblastos. O objetivo deste estudo foi avaliar o papel do receptor ST2 no desenvolvimento e progressão de lesões periapicais experimentalmente induzidas em camundongos. Lesões periapicais foram induzidas em primeiros molares inferiores de camundongos WT e ST2 knockout (KO). Decorridos 7 e 14 dias, as amostras de mandíbula foram submetidas às análises: determinação da área de lesão periapical em cortes histológicos e do volume por microtomografia computadorizada (&mu;CT); contagem de osteoclastos submetidos ao ensaio de histoenzimologia (TRAP); expressão gênica de marcadores osteogênicos e osteoclastogênicos por q-PCR; quantificação de neutrófilos por ensaio de mieloperoxidases. Os linfonodos foram submetidos à análise da expressão dos fatores transcricionais T-bet, GATA-3, RORc e Foxp-3 por q-PCR. Análise estatística utilizada foi One-way ANOVA, seguido de pós-teste de Bonferroni. Aos 14 dias, observou-se maior extensão da lesão periapical em animais WT que em ST2KO (p<0,05). O tamanho da lesão nos animais ST2KO permaneceu igual em função do tempo. Foi observada maior quantidade de neutrófilos na lesão do grupo WT aos 7 dias, em comparação aos animais ST2KO (p<0,05). Na expressão de T-bet, GATA-3, RORc e Foxp-3 não foram observadas diferenças estatisticamente significantes. O número de osteoclastos contados nos animais ST2KO foi maior que o observado em WT aos 7dias e aos 14 dias (p<0,05). A expressão de Runx2 foi maior no grupo lesão dos animais ST2KO quando comparado a seu respectivo controle. Os outros marcadores relacionados com a formação óssea não apresentaram diferenças estatisticamente significantes. Dentre os marcadores relacionados com a reabsorção óssea, a catepsina K e o MMP-9 apresentaram maior expressão aos 14 dias, na lesão dos animais WT quando comparada à expressão na lesão dos animais ST2KO (p<0,05). Com base nos resultados obtidos no presente estudo, pode-se concluir que na ausência do receptor ST2 as lesões periapicais são menos extensas e embora em maior quantidade, os osteoclastos são menos ativos. Nossos resultados sugerem um importante papel da via IL-33/ST2 na ativação dos osteoclastos e desenvolvimento da lesão periapical. / The IL -33 cytokine presents a dual role and is involved either in the resolution and progression of many diseases. Furthermore, it is believed that this pathway is involved between osteoclast and osteoblast activity balance. The aim of this study was to evaluate the role of ST2 receptor in the development and progression of experimentally induced periapical lesions in mice. Periapical lesions were induced in first molars of WT and ST2 knockout (KO) mice. After 7 and 14 days, jaw samples were subjected to various analysis: determination of periapical lesions area by histology and volume by computed microtomography (&mu;CT); osteoclasts number by TRAP histoenzymology; osteogenic and osteoclastogenic markers expression by q-PCR; neutrophil quantification by myeloperoxidase activity. The expression of transcription factors T-bet, GATA-3, RORC and Foxp-3 in lymph nodes were analysed by q-PCR. Statistical analysis was done by One-way ANOVA and Bonferroni post-test. It was observed a greater extent in periapical lesions of WT compared to ST2KO animals at 14 days (p<0.05). There is no progression in the lesion of ST2KO mice with the time. A larger number of neutrophils in WT group was observed, compared to ST2KO mice evaluated at 7 days (p<0.05). The expression of T-bet, GATA-3, RORc and Foxp-3 were not statistically significant different among the groups. The number of osteoclasts in lesions of ST2KO animals were greater than the observed in WT, at 7 and 14 days (p<0.05). Although, other osteogenic markers showed no statistically significant difference, Runx2 expression in ST2KO was higher in lesion side compared to control side at 14 days. The markers related to bone resorption, cathepsin K and MMP-9, were significantly abrogated in the lesion side of ST2KO mice, at 14 days (p<0.05). Based on the results, it can be concluded that although larger amounts of osteoclast were counted in ST2KO, the lesion was less extensive and osteoclasts less active. It all suggests that the IL-33/ST2 pathway play an important role in osteoclasts activation and periapical lesion development.

Submitted by RAFAEL SCAF DE MOLON null (rafaelmolon@hotmail.com) on 2016-05-19T17:24:56Z No. of bitstreams: 1 Ph.D Thesis - FINAL.pdf: 181424771 bytes, checksum: f8ad4d65f7bad556065dee002503d3ec (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-05-23T18:45:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 molon_rs_dr_arafo.pdf: 181424771 bytes, checksum: f8ad4d65f7bad556065dee002503d3ec (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-23T18:45:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 molon_rs_dr_arafo.pdf: 181424771 bytes, checksum: f8ad4d65f7bad556065dee002503d3ec (MD5) Previous issue date: 2016-03-24 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A patogênese de osteonecrose dos maxilares (ONJ) e os fatores de risco ainda não estão totalmente elucidados e continuam sendo foco de contínuos estudos visando estabelecer um correto diagnóstico, prevenção e tratamento. Assim, os objetivos do presente estudo foram: (1) desenvolver em camundongos, um modelo experimental de ONJ induzido por bisfosfonatos (BPs) e inibidores de RANK-L associado a doença periodontal espontânea; (2) investigar neste modelo se a descontinuação desses medicamentos alteraria as características clinicas e radiográficas de osteonecrose e, (3) avaliar a influência da artrite reumatoide (AR) no agravamento de ONJ experimental. As análises em todos os estudos foram estabelecidas por meio de avaliações radiográficas, por microtomógrafo, e histológicas. No primeiro estudo, foi estabelecido um novo modelo experimental animal utilizando-se diferentes medicamentos anti-reabsortivos, resultando em características clinicas semelhantes ao que ocorre em humanos, ou seja, extensas áreas necróticas e com exposição óssea a cavidade oral. Os resultados do estudo 2 demonstraram que a descontinuação de OPG-Fc, um inibidor de RANK-L, mas não de BPs reverteu todas as características clinicas e radiográficas de ONJ. Além disso, os resultados do estudo 3 sugerem que a AR associada ao tratamento com altas doses de BPs exacerba a incidência e a severidade de ONJ em camundongos. Com base nos achados do presente estudo, conclui-se que ONJ induzida por BPs e por inibidores de RANKL como OPG-Fc e RANK-Fc apresentam grande similaridade nas características radiográficas e histológicas, entre si e com a doença em humanos, mas somente a descontinuação do tratamento com OPG-Fc leva a uma reversão completa das alterações clinicas da doença. Os dados suportam a relevância da AR como um fator de risco para o desenvolvimento de ONJ. / The pathogenesis of the osteonecrosis of the jaw (ONJ) and its risk factors still remain poorly understudied and continue to be the focus on ongoing studies to establish a proper diagnosis, prevention and treatment. Thus, the aims of this study were: (1) to develop in mice, an experimental model of osteonecrosis induced by bisphosphonates (BPs) and RANK-L inhibitors associated with spontaneously periodontal disease. Then, (2) using the same experimental model in mice, to investigate if the discontinuation of these drugs alters the clinical and radiographic features of ONJ. In addition, (3) the influence of systemic diseases such as rheumatoid arthritis (RA), and ONJ was assessed as a possible risk factor for worsening ONJ characteristics. The analyses in all studies were established through radiographic, by means of micro-computed tomography, and histological assessments. In the first study, a new experimental animal model using different antiresorptive drugs was established with clinical features similar to what occurs in humans, with extensive necrotic areas and exposed bone o the oral cavity. The results of the study 2 showed that discontinuing OPG-Fc, a RANK-L inhibitor, but not BPs reversed all the clinical and radiographic features of ONJ. Furthermore, the results of study 3 suggest that treatment with high doses of BPs associated with the presence of RA exacerbated the incidence and severity of ONJ in mice. These data evidenced that BPs and RANK-L inhibitors possess great similarity in the radiographic and histologic findings, including the incidence of osteonecrosis and bone exposure, but only the OPG-Fc discontinuation completely reverses ONJ features. The data further support the relevance of RA as a risk factor for ONJ development. / FAPESP: 2012/09968-5

A erupção dentária depende de uma coordenada interação entre o germe dentário e o tecido ósseo da cripta que o envolve. Para que seja formada a via eruptiva, a reabsorção da porção oclusal da cripta óssea por osteoclastos é indispensável. Os bisfosfonatos são drogas com reconhecida capacidade de inibir a atividade clástica e foram empregados no presente estudo a fim de interferir no tecido ósseo da cripta alveolar durante a formação e erupção de molares de ratos. Doses diárias dos bisfosfonatos alendronato ou etidronato de 2,5 e 8 mg/kg, respectivamente, foram administradas a ratos recém nascidos. Os controles foram injetados com solução salina. Nos períodos de 4, 8, 14, 21 e 28 dias, as maxilas foram fixadas em 2,5% de formaldeído + 2% de glutaraldeído, 4% de formaldeído + 0,1% de glutaraldeído ou fixador Zamboni, descalcificadas em EDTA a 4,13% e processadas para análise em microscopias de luz, eletrônica de transmissão e confocal, histoquímica TRAP, imunocitoquímica para OPN, BSP, RANK, RANKL e OPG. Alguns espécimes não foram descalcificados para análise em microscopia eletrônica de varredura, ou congelados em nitrogênio líquido para extração e análise e da expressão de proteínas por Western Blotting. O etidronato ocasionou alterações no metabolismo ósseo da cripta que resultaram no atraso da erupção e da formação radicular em relação ao controle. O alendronato aumentou o número de osteoclastos no osso alveolar, porém a maioria apresentou estado latente, o que diminuiu a reabsorção óssea da cripta ao redor do germe dentário e impediu a erupção dos molares e a formação radicular. A expressão de RANKL, molécula ativadora dos osteoclastos, durante o início do processo eruptivo, diminuiu em comparação ao controle. Com a diminuição da remodelação óssea, o tecido apresentou distribuição de OPN e BSP típica de osso primário. Os resultados demonstram que a reabsorção óssea é importante em todos os pontos da cripta e não apenas em sua porção oclusal durante a formação da via eruptiva, para que a formação e erupção dentária ocorram adequadamente. / Tooth eruption depends on coordinated interactions between the tooth germ and the surrounding bony crypt. The formation of the eruptive pathway requires the resorption of the occlusal portion of the bony crypt by osteoclasts. The bisphosphonates are drugs with known capability to inhibit clastic activity, and were employed in the present study with the aim of interfering in the alveolar bony crypt during the formation and eruption of rat molars. Daily alendronate or etidronate 2.5 and 8 mg/kg doses, respectively, were administered to newborn rats. The controls were injected with saline solution. At 4, 8, 14, 21 and 28 days, the maxillae were fixed in 2.5% formaldehyde + 2% glutaraldehyde, 4% formaldehyde + 0,1% glutaraldehyde or Zambonis fixative, decalcified in 4.13% EDTA and processed for light, confocal and transmission electron microscopy analyzes, TRAP histochemistry, and immunocytochemistry for OPN, BSP, RANK, RANKL and OPG. Some specimens were left undecalcified for scanning electron microscopy analyzes, or frozen in liquid nitrogen for protein extraction and Western Blotting protein expression analyzes. Etidronate occasioned alterations in the alveolar bony crypt metabolism that resulted in the delay of tooth eruption. Alendronate increased osteoclast number in the alveolar bone; however, most of them were latent, which decreased the resorption of the bony crypt surrounding the tooth germ and impeded the eruption and root formation of the molars. The expression of RANKL, an osteoclast-activating molecule, was decreased. The inhibition of the bone remodeling resulted in typical primary bone OPN and BSP labeling pattern. These results demonstrate that bone resorption at the entire surface of the crypt, and not only during the eruptive pathway formation, is crucial for adequate tooth eruption and formation.

A acidose metabólica causa perda de mineral ósseo e a estimulação mecânica causa remodelamento ósseo adaptativo. A reabsorção óssea que caracteriza essas mudanças ósseas depende da acidificação extracelular pela secreção vetorial de H+ pelos osteoclastos. A H+-ATPase vacuolar em paralelo com o trocador Cl-/H+ (CLC7) são os mecanismos conhecidos envolvidos na reabsorção óssea, entretanto, os osteoclastos também expressam canais para H+ dependentes a voltagem. Este trabalho foi realizado para avaliar a contribuição dos canais para H+ na função celular visando à compreensão de seu relacionamento com a H+-ATPase vacuolar e o CLC7 (1); analisar se o fluxo de fluido extracelular modifica a secreção de H+ (2) e avaliar a diferenciação dos osteoclastos in vitro sob acidose metabólica devido à redução do HCO3- (3). Osteoclastos de ratos Wistar foram obtidos diretamente dos animais ou foram diferenciados in vitro (com M-CSF e RANKL) e semeados sobre vidro, plástico ou substratos mineralizados em <font face=\"Symbol\">&#945;-MEM + 10% SFB, em pH 7,4 ou 6,9, e então mantidos em incubadora com 5% CO2, a 37<font face=\"Symbol\">&#176;C. A diferenciação celular foi avaliada pela contagem de células TRAP-positivas ou de núcleos marcados por DAPI. A secreção de H+ foi avaliada por epifluorescência, utilizando-se BCECF-AM, sensível a pH. Os registros do pH intracelular foram feitos na vigência de soluções tamponadas por HEPES, na ausência de CO2/HCO3- (pH 7,4, 300 mOsm/L H2O, a 37<font face=\"Symbol\">&#176;C), na presença ou ausência de perfusão contínua de fluido extracelular a uma velocidade de 5 ml/min. Na ausência de perfusão, os osteoclastos exibiram variações cíclicas do pHi (acidificação e alcalinização espontâneas), com período de 12 a 45 minutos (n = 35) e amplitude de 0,12 a 1,43 unidades de pHi. As oscilações não foram abolidas por concanamicina (100 mM) (n = 3), por NPPB (100 <font face=\"Symbol\">mM) (n = 3), na ausência de Na+ extracelular (n = 5) ou na ausência de Cl- extracelular (n = 3). O fluxo de fluido aboliu as oscilações e a ausência de Cl- extracelular modificou significativamente seu padrão. Na ausência de perfusão, a secreção de H+ após acidificação intracelular induzida foi abolida por Zn2+ (100 <font face=\"Symbol\">mM) (n = 5). Além disso, na presença de perfusão, a secreção de H+ após acidificação intracelular induzida foi abolida por NPPB (n = 4) e não foi abolida por bafilomicina (200 nm) (n = 3). A acidose metabólica não modifica o número de osteoclastos diferenciados in vitro, entretanto, o tratamento das culturas com Zn2+ causou redução do numero de células mononucleares e aumento relativo do número de osteoclastos multinucleados em relação ao controle tanto em pH 7,4 quanto em pH 6,9. / Metabolic acidosis can cause a loss of bone mineral and the mechanic stimulation can cause adaptative bone remodeling. The bone resorption characteristic of these bone changes aforementioned depends on the extracellular acidification by osteoclastmediated proton secretion. The H+ secretion by vacuolar H+-ATPase together with Clsecretion through a Cl-/H+ exchanger (CLC7) are the known mechanisms involved in the bone resorption; however, osteoclasts also express voltage-gated proton channels. The proposed aims of these work were to evaluate the contribution of proton channels in the osteoclast function for better understanding its relation with vacuolar H+-ATPase and CLC7 (1); to analyze whether the flow of extracellular fluid modifies the H+ secretion or not (2); and to analyse the osteoclast differentiation in vitro under metabolic acidosis due to HCO3- reduction (3). Osteoclasts were freshly isolated or generated from bone marrow precursor cells (using M-CSF and RANK- L) from of Wistar rats. The cells were placed on glass coverslips, plastic coverslips, or on mineralized substrate in <font face=\"Symbol\">&#945;-MEM + 10% FBS, pH 7.4 or 6.9, and then maintained in a 5% CO2 incubator at 37<font face=\"Symbol\">&#176;C. The differentiation was analyzed by counting of TRAP-stained cells or DAPIstained nuclei. The H+ secretion was analysed by epifluorescence, using the pHsensitive dye BCECF-AM. The intracellular pH record was done using a standard HEPES-buffered solution free of CO2/HCO3- (pH 7.4, 300 mOsm/L H2O, at 37<font face=\"Symbol\">&#176;C), with or without continuous perfusion of extracellular fluid at a rate of 5 ml/min. In the absence of perfusion, the osteoclasts exhibit cyclic pHi variations (spontaneous acidification and alkalinization), with a period of 12 to 45 minutes (n = 35) and amplitude difference between maximal and minimal pHi of 0.12 to 1.43 units pHi. These oscillations were not abolished in the presence of oncanamycin (100 mM) (n = 3), NPPB (100 <font face=\"Symbol\">mM) (n = 3), in the absence of Na+ (n = 5) or in the absence of Cl- (n = 3) in the extracellular solution. The fluid flow itself abolished the pH oscillations and the absence of extracellular Cl- modifies significantly these patterns. In the absence of perfusion, the H+ secretion after induced intracellular acidification was abolished by Zn2+ (100 <font face=\"Symbol\">mM) (n = 5). In addition, in the presence of perfusion, the H+ secretion after induced intracellular acidification was abolished by NPPB (n = 4) and was not abolished by bafilomycin (200 nm) (n = 3). Metabolic acidosis does not modify the number of osteoclasts differentiated in vitro, however, when the cell culture was treated with Zn2+, there was a significant reduction in the number of mononuclear cells and a relative increase in the number of multinucleated osteoclasts compared to control, both in pH 7.4 and pH 6.9 medium.

A acidose metabólica causa perda de mineral ósseo e a estimulação mecânica causa remodelamento ósseo adaptativo. A reabsorção óssea que caracteriza essas mudanças ósseas depende da acidificação extracelular pela secreção vetorial de H+ pelos osteoclastos. A H+-ATPase vacuolar em paralelo com o trocador Cl-/H+ (CLC7) são os mecanismos conhecidos envolvidos na reabsorção óssea, entretanto, os osteoclastos também expressam canais para H+ dependentes a voltagem. Este trabalho foi realizado para avaliar a contribuição dos canais para H+ na função celular visando à compreensão de seu relacionamento com a H+-ATPase vacuolar e o CLC7 (1); analisar se o fluxo de fluido extracelular modifica a secreção de H+ (2) e avaliar a diferenciação dos osteoclastos in vitro sob acidose metabólica devido à redução do HCO3- (3). Osteoclastos de ratos Wistar foram obtidos diretamente dos animais ou foram diferenciados in vitro (com M-CSF e RANKL) e semeados sobre vidro, plástico ou substratos mineralizados em <font face=\"Symbol\">&#945;-MEM + 10% SFB, em pH 7,4 ou 6,9, e então mantidos em incubadora com 5% CO2, a 37<font face=\"Symbol\">&#176;C. A diferenciação celular foi avaliada pela contagem de células TRAP-positivas ou de núcleos marcados por DAPI. A secreção de H+ foi avaliada por epifluorescência, utilizando-se BCECF-AM, sensível a pH. Os registros do pH intracelular foram feitos na vigência de soluções tamponadas por HEPES, na ausência de CO2/HCO3- (pH 7,4, 300 mOsm/L H2O, a 37<font face=\"Symbol\">&#176;C), na presença ou ausência de perfusão contínua de fluido extracelular a uma velocidade de 5 ml/min. Na ausência de perfusão, os osteoclastos exibiram variações cíclicas do pHi (acidificação e alcalinização espontâneas), com período de 12 a 45 minutos (n = 35) e amplitude de 0,12 a 1,43 unidades de pHi. As oscilações não foram abolidas por concanamicina (100 mM) (n = 3), por NPPB (100 <font face=\"Symbol\">mM) (n = 3), na ausência de Na+ extracelular (n = 5) ou na ausência de Cl- extracelular (n = 3). O fluxo de fluido aboliu as oscilações e a ausência de Cl- extracelular modificou significativamente seu padrão. Na ausência de perfusão, a secreção de H+ após acidificação intracelular induzida foi abolida por Zn2+ (100 <font face=\"Symbol\">mM) (n = 5). Além disso, na presença de perfusão, a secreção de H+ após acidificação intracelular induzida foi abolida por NPPB (n = 4) e não foi abolida por bafilomicina (200 nm) (n = 3). A acidose metabólica não modifica o número de osteoclastos diferenciados in vitro, entretanto, o tratamento das culturas com Zn2+ causou redução do numero de células mononucleares e aumento relativo do número de osteoclastos multinucleados em relação ao controle tanto em pH 7,4 quanto em pH 6,9. / Metabolic acidosis can cause a loss of bone mineral and the mechanic stimulation can cause adaptative bone remodeling. The bone resorption characteristic of these bone changes aforementioned depends on the extracellular acidification by osteoclastmediated proton secretion. The H+ secretion by vacuolar H+-ATPase together with Clsecretion through a Cl-/H+ exchanger (CLC7) are the known mechanisms involved in the bone resorption; however, osteoclasts also express voltage-gated proton channels. The proposed aims of these work were to evaluate the contribution of proton channels in the osteoclast function for better understanding its relation with vacuolar H+-ATPase and CLC7 (1); to analyze whether the flow of extracellular fluid modifies the H+ secretion or not (2); and to analyse the osteoclast differentiation in vitro under metabolic acidosis due to HCO3- reduction (3). Osteoclasts were freshly isolated or generated from bone marrow precursor cells (using M-CSF and RANK- L) from of Wistar rats. The cells were placed on glass coverslips, plastic coverslips, or on mineralized substrate in <font face=\"Symbol\">&#945;-MEM + 10% FBS, pH 7.4 or 6.9, and then maintained in a 5% CO2 incubator at 37<font face=\"Symbol\">&#176;C. The differentiation was analyzed by counting of TRAP-stained cells or DAPIstained nuclei. The H+ secretion was analysed by epifluorescence, using the pHsensitive dye BCECF-AM. The intracellular pH record was done using a standard HEPES-buffered solution free of CO2/HCO3- (pH 7.4, 300 mOsm/L H2O, at 37<font face=\"Symbol\">&#176;C), with or without continuous perfusion of extracellular fluid at a rate of 5 ml/min. In the absence of perfusion, the osteoclasts exhibit cyclic pHi variations (spontaneous acidification and alkalinization), with a period of 12 to 45 minutes (n = 35) and amplitude difference between maximal and minimal pHi of 0.12 to 1.43 units pHi. These oscillations were not abolished in the presence of oncanamycin (100 mM) (n = 3), NPPB (100 <font face=\"Symbol\">mM) (n = 3), in the absence of Na+ (n = 5) or in the absence of Cl- (n = 3) in the extracellular solution. The fluid flow itself abolished the pH oscillations and the absence of extracellular Cl- modifies significantly these patterns. In the absence of perfusion, the H+ secretion after induced intracellular acidification was abolished by Zn2+ (100 <font face=\"Symbol\">mM) (n = 5). In addition, in the presence of perfusion, the H+ secretion after induced intracellular acidification was abolished by NPPB (n = 4) and was not abolished by bafilomycin (200 nm) (n = 3). Metabolic acidosis does not modify the number of osteoclasts differentiated in vitro, however, when the cell culture was treated with Zn2+, there was a significant reduction in the number of mononuclear cells and a relative increase in the number of multinucleated osteoclasts compared to control, both in pH 7.4 and pH 6.9 medium.