Após exodontia e instalação de implantes imediatos o sítio edêntulo sofre uma substancial remodelação óssea. O objetivo do presente estudo foi avaliar a remodelação dos tecidos moles e da tábua óssea vestibular em alvéolos pósexodontia e em implantes imediatos em cães com um biotipo periodontal fino, com a associação de um material de enxerto. Oito cães tiveram a espessura da gengiva de um lado da mandíbula reduzida, os pré-molares mandibulares extraídos em cirurgia sem retalho e 4 implantes foram instalados de cada lado à 1,5 mm da tábua óssea vestibular. Os demais alvéolos foram utilizados para o estudo da dinâmica de cicatrização alveolar. Os sítios foram aleatoreamente alocados em: GT (grupo teste) = gengiva fina; GT + ME (GT com material de enxerto); GC (grupo controle) = gengiva normal; e GC + ME (GC com material de enxerto). Espessura da tábua óssea vestibular (ETOV), espessura de gengiva queratinizada (EGQ), largura alveolar (LA), altura de retração gengival (RG) e profundidade de sondagem (PS) foram avaliados clinicamente. Após 12 semanas os cães foram sacrificados e as amostras processadas para as análises de micro-tomografia computadorizada, histologia, histomorfometria, fluorescência e imunohistoquímica. Uma ETOV fina foi observada em todos os cães. Os procedimentos pré-cirúrgicos reduziram a EGQ nos grupos teste, com alterações mínimas na LA. Não houve diferenças estatísticas significantes entre os grupos para os parâmetros clínicos. Em todos os grupos o alvéolo ou o gap vestibular foram preenchidos por osso neoformado e uma leve reabsorção da tábua óssea vestibular foi observada, sem diferença estatística entre os grupos. Nos alvéolos pós-exodontia uma taxa de mineralização numericamente maior foi observada nos grupos que receberam material de enxerto em 12 semanas. A espessura do osso vestibular foi um fator fundamental na reabsorção da tábua óssea vestibular, mesmo com cirurgia sem retalho. Diminuir a gengiva para uma espessura crítica ou a adição de um biomaterial, em um biotipo fino pré-existente, não influenciou os resultados. / After tooth extraction and immediate implant placement the edentulous site undergo marked bone remodeling. The aim of the present study was to evaluate soft tissues and buccal bone remodeling in fresh extraction sockets and immediate implants in dogs with a thin periodontal biotype, with the association of a graft material. The gingiva of 8 dogs was thinned at one side of the mandible, mandibular premolars were extracted without flaps, and 4 implants were installed on each side at 1.5 mm from the buccal bone. The remaining sockets were used for the study of the alveolar healing dynamic. The sites were randomly assigned into: TG (test group) = thin gingiva; TG + GM (TG with grafting material); CG (control group) = normal gingiva; and CG + GM (CG with grafting material). Buccal bone thickness (BBT), thickness of keratinized tissue (TKT), alveolar width (AW), gingival recession height (GR) and probing depth (PD) were clinically evaluated. After 12 weeks the dogs were sacrificed and the samples were processed for microtomographic, histological, histomorphometric, fluorescence and immunohistochemistric analysis. A thin BBT was observed in all the dogs. The pre-surgical procedures reduced gingival thickness in the test groups, with minimal changes of the AW. There were no statistically significant differences among the groups for the clinical parameters. In all the groups the socket or the buccal gap was filled with newly formed bone and a slight buccal bone loss was observed, with no statistical difference among the groups. In the extraction sockets a numerically higher mineralization rate was observed for the grafted groups at 12 weeks. The thickness of the buccal bone was a fundamental factor on buccal bone plate resorption, even with a flapless approach. To reduce the gingival thickness or the addition of a biomaterial, in a thin biotype, did not influence the results.

A osteonecrose dos maxilares associada ao uso dos Bisfosfonatos é uma exposição óssea que persiste por mais de 8 semanas na cavidade oral em pacientes sob tratamento com bisfosfonatos e que não foram submetidos a radioterapia de cabeça e pescoço. Explicar o motivo do desenvolvimento destas lesões ósseas principalmente nos maxilares e desvendar a sua patofisiologia ainda é necessário. Por isso, o reparo ósseo em um modelo animal de osteonecrose dos maxilares associada ao uso de bisfosfonatos em ratos Wistar (Rattus norvegicus, albinus) foi avaliado através de análise microscópica e molecular. A amostra foi composta por 48 ratos machos, com 12 semanas de vida e peso aproximado de 300 gramas, que foram submetidos a administração de Ácido Zoledrônico, 0,6 mg/kg a cada 28 dias com um total de 5 doses. Os animais foram dividos em quatro grupos, cada um composto por 12 animais; 2 grupos de tratamento AZ e AZ-experimental (AZ-exp) e 2 grupos controles CO e CO-experimental (CO-exp) com administração de cloreto de sódio 0,9% no mesmo volume e frequencia do Ácido Zoledrônico. As soluções foram administradas por via intraperitoneal. O grupo AZ-exp e o CO-exp foram submetidos a exodontias dos molares superiores direitos e a realização de defeito ósseo no fêmur esquerdo 45 dias após a primeira aplicação das soluções. A eutanásia dos animais ocorreu após 150 dias do início do experimento. A avaliação histológica foi realizada através de análises qualitativa e quantitativa, verificou a presença de sequestros ósseos, áreas de osteonecrose e áreas de osso total por meio de estudos de microscopia óptica pela coloração Hematoxilina e Eosina. Análise quantitativa da expressão do RNAm de proteínas envolvidas no processo de reparo ósseo pelo método de reação em cadeia da polimerase em tempo real (RealTimePCR) também foi realizada para avaliação dos osteoclastos (RANK, RANKL e OPG), osteoblastos (ALPL e OCN) osteócitos (DMP-1 e PHEX) e vascularização (VEGF). Apenas o grupo com administração de AZ e realização de exodontias apresentou sequestros ósseos e áreas significativamente maiores de osteonecrose em comparação aos animais com exodontia e sem a administração de AZ. Não foram encontradas áreas de osteonecrose na análise do fêmur. A avaliação do osso total apresentou maior quantidade de osso nos animais submetidos a procedimentos cirúrgicos e administração de AZ, porém não houve significância estatística. Na análise molecular, a administração de AZ e a realização das exodontias e do defeito ósseo, provocou alteração na expressão de marcadores para osteoclastos. A administração do AZ associada à realização dos procedimentos cirúrgicos aumentou a expressão de marcadores iniciais da osteoblastogênese e diminuiu a expressão tardia dos osteoblastos. A expressão de marcadores de osteócitos foi menor após a administração de AZ e exodontias na maxila, no entanto, no fêmur, houve aumento na expressão destes marcadores. A realização das exodontias e de defeitos ósseos no fêmur aumentou a expressão de VEGF nos grupos com e sem administração de AZ. Estes resultados evidenciam a interferência do Ácido Zoledrônico no reparo ósseo dos alvéolos e dos defeitos ósseos nos fêmures, causando incidência de osteonecrose na maxila, atraso na remodelação óssea, e ausência de lesões de osteonecrose no fêmur. A presença de lesões de osteonecrose na maxila pode ser consequência do atraso na remodelação óssea, evidenciado pela alteração na expressão de marcadores para osteclastos e osteoblastos, e as mesmas ocasionam a diminuição da expressão de proteínas pelos osteócitos. / Bisphosphonate-related osteonecrosis of the jaws is a bone exposure persisting for more than 8 weeks in the oral cavity in patients receiving bisphosphonates and who did not undergo radiation therapy for head and neck. Explain the reason for these development bone lesions mainly in the jaws and unveil its pathophysiology is still needed. Therefore, the bone repair in an animal model of Bisphosphonate-related osteonecrosis of the jaws in Wistar rats (Rattus norvegicus, Albinus) was evaluated by microscopic and molecular analysis. The sample was composed of 48 male rats, with 12 weeks old and weighing approximately of 300 grams, who underwent the administration of zoledronic acid, 0.6 mg / kg every 28 days with a total of 5 doses. The animals were divided into four groups, each consisting of 12 animals; 2 treatment groups AZ and AZ-experimental (AZ-exp) and 2 control groups CO and CO-experimental (CO-exp) with sodium chloride administration 0.9% in the same volume and frequency of zoledronic acid. All solutions were administered intraperitoneally. The AZ-exp group and the CO-exp group underwent extractions rights upper molars and the bone defect was performed in the left femur 45 days after the first application of the solutions. Euthanasia of animals occurred after 150 days from the beginning of the experiment. Histological evaluation was performed through quantitative and qualitative analysis checked the presence of bone sequestration, osteonecrosis area and whole bone areas by means of optical microscopy by hematoxylin-eosin staining. Quantitative analysis of mRNA expression of proteins involved in bone repair by polymerase chain reaction method in real time (RealTimePCR) was also performed: osteoclasts (RANK, RANKL and OPG), osteoblasts (ALPL and OCN) osteocytes (PMD-1 and PHEX) and vascularization (VEGF). Only the group with administration of AZ and performing tooth extractions presented bone sequestration and significantly larger areas of osteonecrosis when compared to animals with extraction and without AZ administration. There were no areas of osteonecrosis of the femoral analysis. The evaluation of the whole bone showed more bone in animals undergoing surgeries and AZ administration but there was no statistical significance. Molecular analysis, AZ administration and the performance of tooth extractions and bone defect changed the expression of markers for osteoclasts. The AZ administration associated with surgical procedures increased the expression of early markers of osteoblastogenesis and decreased the late expression of osteoblasts. The expression of osteocytes markers was lower after AZ administration and maxillary tooth extractions; however, there was an increase in the expression of these markers in the femur. The performance of tooth extractions and bone defects in the femur increased VEGF expression in animals with and without administration of AZ. These results show the interference of zoledronic acid on bone repair of the sockets and bone defects in the femurs, causing incidence of osteonecrosis of the upper jaw, delayed bone remodeling, and no femoral osteonecrosis injuries. The presence of osteonecrosis injuries in the upper jaw can be the consequence of the delay on bone remodeling, evidenced by the change in the markers expression for osteoclasts and osteoblasts, and they cause the decreased in protein expression by osteocytes.

Inibidores da Na+/K+ ATPase, como a ouabaína (OUA), estão associados à gênese/manutenção da hipertensão arterial (HA). Ratos tratados com OUA ficam hipertensos e suas artérias mesentéricas de resistência (AMR) apresentam disfunção vascular, estresse oxidativo e remodelamento estrutural e mecânico. Modelos de HA dependente de volume, como o DOCA-sal, têm aumento da concentração plasmática de OUA. Interagindo com a Na+/K+ ATPase, a OUA ativa vias de proliferação e fibrose, como a via MAPK, ativada quando da fosforilação da c-Src e do EGFR. A rostafuroxina, antagonista da OUA, reduz a pressão arterial (PA) e melhora a disfunção endotelial em AMR de ratos DOCA-sal. Dados do laboratório (não publicados) mostram que a rostafuroxina reverte o remodelamento mecânico e restaura parcialmente o remodelamento estrutural das AMR de ratos DOCA-sal. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar os mecanismos de sinalização celular envolvidos nas mudanças estruturais e mecânicas das AMR de ratos DOCA-sal tratados com rostafuroxina. Ratos Wistar, uninefrectomizados, foram tratados com injeções subcutâneas de DOCA (em mg/kg/semana: 20 na primeira; 12 na segunda e terceira; 6 da quarta ao fim do experimento) e ingeriram água com NaCl (1%) e KCl (0,2%). Cinco semanas após o início do tratamento, um subgrupo passou a ser tratado, concomitantemente, com rostafuroxina (gavagem, 1mg/kg/dia) por 3 semanas. Ao final do protocolo, os animais foram anestesiados, mortos, as AMR dissecadas e fixadas em paraformaldeído (4%) para as análises histológicas ou armazenadas para Western Blot. Análise estatística aplicada: ANOVA uma ou duas vias. Avaliada por meio da plestismografia de cauda, o tratamento com DOCA-sal aumentou a PA; a rostafuroxina reduziu, mas não normalizou a mesma aos valores do grupo SHAM. A razão de colágeno I/III e a expressão proteica dos mediadores fibróticos TGFβ1 e CTGF foi maior nas AMR dos DOCA, alterações restauradas após tratamento com rostafuroxina. Além do mais, houve aumento da espessura da lâmina elástica interna das AMR dos DOCA, o que foi revertido pela rostafuroxina. A expressão de endotelina-1 foi maior nas AMR tanto dos DOCA tratados ou não com rostafuroxina; a expressão do receptor ETΑ foi reduzida nas AMR de ambos os grupos. Já a expressão do receptor ETΒ foi maior nas AMR dos DOCA quando comparados aos SHAM, sendo normalizada pela rostafuroxina. A expressão de c-SrcTyr418 e EGFR, bem como das enzimas c-RAF, ERK 1/2, p-ERK 1/2 e p38MAPK foi maior nas AMR dos DOCA, sendo restauradas com a rostafuroxina. Os dados sugerem que o remodelamento das AMR do grupo DOCA pode ser atribuído à ação direta da OUA sobre a via fibrótica e sobre a elastina, interferindo na rigidez e no diâmetro interno, e também à sua ação indireta, mediada pela endotelina-1 que, agindo em receptores ETB e transativando o EGFR, ativa a via da MAPK, a qual está associada aos eventos de proliferação e fibrose celular. / Na+/K+ ATPase inhibitors, such as ouabain (OUA), are associated with genesis/maintenance of hypertension. Rats treated with OUA are hypertensive and their mesenteric resistance arteries (MRA) exhibit vascular dysfunction, oxidative stress and structural and mechanical remodeling. Volume-dependent hypertensive models, as DOCA-salt, have increased plasmatic OUA levels. Interacting with Na+/K+ ATPase, OUA activates proliferation and fibrosis pathways, such as MAPK pathway, which is activated from c-Src and EGFR phosphorylation. Rostafuroxin, an OUA antagonist, reduces arterial pressure (AP) and improves endothelial dysfunction in MRA of DOCA-salt rats. Unpublished data of our laboratory have shown that rostafuroxin reverses the mechanical and partially restores the structural remodeling of MRA of DOCA-salt rats. Thus, the aim of this study was to evaluate the cellular signaling mechanisms involved in the structural and mechanical changes in MRA of DOCA-salt rats treated with rostafuroxin. Male Wistar rats, uninephrectomized, were treated with subcutaneous injections of DOCA (mg/kg/week: 20 in the 1st; 12 in the 2nd and 3rd; 6 from 4th to the end of the experiment) and drunk water with NaCl (1%) and KCl (0,2%). After 5 weeks of treatment, a subgroup started being treated, concomitantly, with rostafuroxin (gavage, 1mg/kg/day) for 3 weeks. At the end of the protocol, animals were anesthetized, killed, the MRA dissected out and fixed in paraformaldehyde (4%) to histological analyses or stored to Western Blot. Statistical analysis applied: ANOVA one- or two-way. Evaluated by pletismography, the DOCA-salt treatment raised the AP levels; rostafuroxin reduced it, but did not normalized to the values of SHAM group. Collagen I/III ratio and protein expression of fibrosis mediators TGFβ1 and CTGF was higher in MRA of DOCA and rostafuroxin restored these parameters. In addition, an increment in the thickness of inner elastic lamina was observed in MRA of DOCA, which was reversed by rostafuroxin treatment. Endothelin-1 expression was higher in MRA of both DOCA and rostafuroxin treated rats; ETΑ receptor was less expressed in both groups. On the other hand, ETΒ was more expressed in MRA from DOCA and normalized to SHAM levels by rostafuroxin treatment. The expression of c-SrcTyr418 and EGFR, as well as of the enzymes c-RAF, ERK 1/2, p-ERK 1/2 and p38MAPK was higher in MRA of DOCA when compared to SHAM, being restores with rostafuroxin. Taken together, the present data suggest that MRA remodeling in DOCA group can be attributed to direct action of OUA on elastin and fibrotic pathway, interfering in stiffness and inner diameter, as well as to its indirect action, mediated by endothelin-1, which acting in ETB receptors and activating EGFR, activates MAPK pathway, which is associated to proliferation and fibroses events.

A hipertensão arterial sistêmica (HAS) apresenta alterações vasculares significativas como o remodelamento vascular e o aumento da atividade das metaloproteinases de matriz (MMPs), principalmente a MMP-2, responsáveis pela proteólise da matriz extracelular. No remodelamento vascular, ocorre uma mudança no fenótipo das células musculares lisas vasculares (CMLV) de contrátil para sintético, com redução de proteínas da maquinaria contrátil como a calponina-1. Essa alteração fenotípica confere às CMLV a capacidade de migração e proliferação, contribuindo ao remodelamento arterial durante a HAS. A calponina-1 foi degradada pela MMP-2 em aorta de ratos endotoxêmicos e este efeito contribuiu para a menor contração vascular da sepse. Sua redução foi associada ao aumento de atividade de MMP-2 e proliferação de CMLV em aortas de ratos hipertensos. A hipótese do presente trabalho é de que a MMP-2 contribui para as alterações morfofuncionais induzidas pela hipertensão em artérias de condutância e de resistência pela regulação de calponina-1. Para testar tal hipótese, ratos Wistar foram submetidos ao modelo de hipertensão dois rins-um clipe (2R-1C) ou apenas laparatomia e tratados por via oral com doxiciclina (inibidor da atividade de MMPs na dose de 30 mg/kg/dia) ou água durante sete dias. A pressão arterial sistólica (PAS) foi aferida diariamente por pletismografia de cauda. Aorta e artérias mesentéricas foram removidas para a execução de zimografia in situ e em gel, imunofluorescência para calponina-1, imunohistoquímica para Ki-67 e análise morfológica. Artérias mesentéricas e aortas também foram utilizadas para curva concentração-efeito com fenilefrina. Observou-se que a PAS aumentou em ratos 2R-1C e o tratamento com doxiciclina não a reduziu. A análise morfológica da aorta mostrou que a razão média por lúmen e a área de secção transversal aumentaram nos animais hipertensos em relação aos grupos Sham. Não houve alteração nestes parâmetros nas artérias mesentéricas. Houve aumento de proliferação das CMLV em aortas de ratos 2R-1C e a doxiciclina reverteu essa alteração. Nas artérias mesentéricas não foi observada alteração na proliferação celular. A atividade gelatinolítica de MMP-2 e sua expressão estão aumentadas nos dois leitos arteriais de ratos 2R-1C e o tratamento com doxiciclina as reduziu. A expressão de calponina-1 está reduzida nas aortas e aumentada nas artérias de resistência de animais 2R-1C e o tratamento reverteu estes efeitos. A contração à fenilefrina das aortas e artérias mesentéricas está aumentada nos animais 2R-1C e o tratamento a reduziu. Os resultados indicam que a MMP-2 tem ações diferentes na regulação de calponina-1 nos dois leitos arteriais. Nas artérias de condutância, a redução de calponina-1 pela MMP-2 pode ser o gatilho para a mudança de fenótipo das células musculares lisas vasculares, o que conduz ao remodelamento hipertrófico. Nas artérias de resistência, a MMP-2 pode contribuir para a função contrátil do leito arterial aumentando os níveis de calponina-1. / Hypertension is a global public health problem that lead to significant vascular changes. Among them, the chronic remodeling and increased activity of matrix metalloproteinase (MMP)-2, which is responsible for extracellular matrix proteolysis, are the main mediators of the vascular maladaptation. During vascular remodeling, there is a change in the phenotype of vascular smooth muscle cells (VSMC) of contractile to synthetic form, with a reduction of contractile proteins such as calponin-1. This phenotype switch provides to the VSMC the ability of migration and proliferation, thus contributing to hypertension-induced arterial remodeling. Calponin-1 was degraded by MMP-2 in rat endotoxemic aortas and this effect contributed to the vascular hypocontractility. In addition, its reduction was associated with increased activity of MMP-2 and proliferation of VSMC in aortas of rats submitted to renovascular hypertension. Therefore, the hypothesis of this study is that MMP-2 contributes to hypertension-induced morphological and functional changes in conductance and resistance arteries by regulating calponin-1. To test such hypothesis, male Wistar rats were submitted to the two kidney- one clipe (2K-1C) hypertension model and were treated with doxycycline (inhibitor of MMPs activity at 30 mg/kg/day) or water for one week. Systolic blood pressure (SBP) was daily checked by tail-cuff plethysmography. Aortas and mesenteric arteries were removed to perform in situ and gel zymography, immunofluorescence for calponin-1, immunohistochemistry for Ki-67 and morphological analysis. Mesenteric arteries and aortas were also used for concentration-effect curve for phenylephrine. It was observed that SBP has increased in 2K-1C rats and doxycycline did not reduce it. Morphological analysis of the aorta showed that both media per lumen ratio and arterial cross sectional area increased in hypertensive animals compared to Sham. There was no changes in this two parameters in mesenteric arteries. Furthermore, there was an increase of VSMC proliferation in rat aortas and doxycycline was able to revert this alteration. In the mesenteric arteries, no changes were observed in VSMC proliferation. Gelatinolytic activity of MMP-2 and its expression were increased in both arterial beds of 2K-1C rats and treatment with doxycycline reduced it. Calponin-1 expression was reduced in aortas and increased in resistance arteries from 2K-1C animals and the treatment was able to improve both scenarios. The contractile function of aortas and mesenteric arteries was increased in 2K-1C rats and treatment has reduced it. So, what follows is that MMP-2 has different actions in the regulation of calponin-1 in both arterial beds. In conductance arteries, reduction of calponin-1 by MMP-2 may trigger the VSMC phenotype switch, which leads to the hypertrophic remodeling. In resistance arteries, MMP-2 contributes to the hypercontractility of the arterial bed by increasing calponin-1. This effect may be particularly related to extracellular actions of MMP-2.

A simpatectomia é uma modalidade terapêutica ampla e consagrada há décadas para determinadas patologias. Recentemente, alguns trabalhos sugerem a aplicação de tal técnica no tratamento da insuficiência cardíaca. Contudo, seus efeitos fisiológicos cardíacos em modelos experimentais foram pouco estudados. O objetivo deste trabalho é avaliar os efeitos fisiológicos da simpatectomia no coração. Para tal, foi utilizado o modelo experimental de simpatectomia em ratos pela técnica de esclerose do gânglio estrelado por punção e injeção de álcool absoluto. O estudo avaliou cinco grupos: controle (15 animais), simpatectomia unilateral esquerda (15 animais), simpatectomia bilateral (31 animais), simpatectomia unilateral esquerda com atenolol (15 animais) e atenolol sem simpatectomia (15 animais). Foram avaliadas as variáveis relacionadas ao sistema nervoso autônomo, como propriedades cronotrópicas em repouso e ao esforço, modulação autonômica cardiovascular, catecolaminas miocárdicas e periféricas e receptores beta-adrenérgicos do miocárdio. Também foram analisados os efeitos na função ventricular e no tamanho do miócito. As variáveis propostas para análise foram obtidas por ECG de repouso, ecocardiograma, teste de esforço máximo, frequência cardíaca ao esforço e variabilidade da FC e da PAS avaliadas no domínio do tempo e da frequência. As informações do miocárdio quanto a receptores, catecolaminas miocárdicas, catecolaminas periféricas e tamanho dos miócitos foram obtidas por PCR, ELISA, HPLC e morfometria do miócito, respectivamente. Este estudo evidenciou que os animais do grupo bilateral apresentam maiores níveis de catecolaminas periféricas e, consequentemente, são mais taquicárdicos e hipertensos. Os achados sugerem a ativação, neste grupo, de uma via compensatória que pode ter efeitos deletérios / Sympathectomy is a therapeutic modality used to treat certain diseases during decades. Recently, some studies suggest the application of this technique in the treatment of heart failure. However, its physiological effects upon the heart have been slightly studied. The objective of this study was to evaluate the physiological effects of sympathectomy in the heart. For this purpose, we used the experimental model of sympathectomy in rats by stellate ganglion sclerosis technique starring puncture and absolute alcohol injection. The study evaluated five groups of wistar rats: control (15), left unilateral sympathectomy (15), bilateral sympathectomy (31), left unilateral sympathectomy with atenolol (15) and atenolol without sympathectomy (15). We assessed variables related to the autonomic nervous system, such as chronotropic properties at rest and stress, cardiovascular autonomic modulation, myocardial and peripheral catecholamines and beta-adrenergic receptors in the myocardium. As well, we studied the effects on ventricular function and myocyte size. The proposed variables for analysis were obtained by resting electrocardiogram, echocardiography, maximal exercise test, heart rate at exercise and heart rate and systolic blood pressure variability in the time and frequency domain. The myocardial receptors, myocardial and peripheral catecholamines and myocyte size were obtained by PCR, ELISA, HPLC and myocyte morphometry, respectively. This study showed that the animals in the bilateral group had higher levels of peripheral catecholamine and, consequently, a higher heart rate and blood pressure. These findings suggest the activation of a compensatory pathway in the sympathectomy group that may have deleterious effects

Este trabalho objetivou elucidar as mudanças ocorridas na articulação temporomandibular (ATM) após o avanço cirúrgico mandibular com diferentes técnicas de fixação: fixação rígida (parafusos bicorticais) e fixação semi-rígida (mini-placas). Doze minipigs (BR-1 Minipig), com 15 meses de idade, divididos igualmente em dois grupos (Grupo 2, Fixação rígida e Grupo 3, fixação semi-rígida) foram operados e formaram os grupos experimentais; seis animais, com a mesma idade e não operados, formaram o grupo controle (Grupo 1). Quatro meses após as cirurgias, os animais foram mortos e todas as ATMs e amostras de líquido sinovial foram coletadas. As ATMs foram preparadas para análise histológica após a realização de tomografias computadorizadas (TC), as quais objetivaram a detecção de osteófito, erosão e achatamento. A presença de um marcador pró-inflamatório, a interleucina (IL)-6, e um marcador antiinflamatório, IL-10 no líquido sinovial, foi determinada pelo teste ELISA. A avaliação por TC demonstrou significantes alterações na forma do côndilo (erosão, P=0,0010; osteófito, P<0,0001) no grupo 2, quando comparado aos grupos 1 e 3. No grupo controle, os mesmos níveis de IL-6 e IL-10 foram observados (83,2 pg/mL e 80,6 pg/mL, respectivamente), compatíveis com ausência de sinais inflamatórios. No grupo com fixação semi-rígida, valores mais elevados de IL-6 em comparação à IL-10 indicaram um processo de inflamação ativo (140.0 pg/mL e 95.6 pg/mL, respectivamente). Ao contrário, no grupo com fixação rígida obtiveram-se valores mais baixos de IL-6 comparados à IL-10 (103,5 pg/mL e 138,9 pg/mL, respectivamente) sugerindo inflamação recente já cessada ou se encerrando. Foi possível concluir que a fixação rígida provoca sinais mais pronunciados de remodelação óssea nas ATMs, enquanto que a fixação semi-rígida promove uma atividade inflamatória mais duradoura. Portanto, fatores intrínsecos da fixação rígida transmitem maior impacto das forças mastigatórias pós-cirúrgicas para a ATM em comparação à fixação semi-rígida. / This work aimed at elucidating the changes occurring in temporomandibular joint (TMJ) after surgical mandibular advancement with different fixation materials: miniplates (malleable fixation) and bi-cortical screws (rigid fixation). Twelve minipigs (Minipig BR-1) were operated and served as experimental groups; six non-operated age matched animals served as controls. Four months after the surgeries the animals were sacrificed, and all TMJs and sinovial fluid samples were collected. TMJs were histologically prepared after computerized tomography (CT) scanning, which aimed the detection of osteofite, erosion and flattening. The CT scans examination revealed significant alterations of condyles\' shape (erosion, P=0,0010 and osteophyte, P<0,0001) for group 2 when compared with groups 1 and 3. The presence of a pro-inflammatory marker, interleukine (IL)-6, and an anti-inflammatory marker, IL-10 in sinovial fluid was assessed in ELISA experiments. Although CT revealed a tendency of bone remodelling in the rigid fixation group, the difference was not statistically significant. In the control group, the same levels of IL-6 and IL-10 were observed (83.2 pg/mL and 80.6 pg/mL, respectively), compatible with no signs of inflammation. In the malleable fixation group higher levels of IL-6 in comparison with IL-10 indicated an active inflammatory process (140.0 pg/mL and 95.6 pg/mL, respectively). In contrast, in the rigid fixation group lower levels of IL-6 compared with IL-10 were found (103.5 pg/mL and 138.9 pg/mL, respectively). Rigid fixation evokes more pronounced signs of bone remodelling in TMJ, whereas malleable fixation promotes a more intense inflammatory activity than rigid fixation. Therefore, intrinsic features of rigid fixation seem to transmit a higher impact of postoperative masticatory forces to TMJ as compared with malleable fixation.

Investigamos os efeitos do treinamento físico (T) aeróbio sobre o possível remodelamento de grandes artérias de animais hipertensos (SHR) e normotensos (WKY). Os animais foram submetidos à T em esteira (50-60% da capacidade máxima, 1h/dia, 5dias/semana) ou mantidos sedentários (S) por 3 meses. Ao final dos protocolos, foram submetidos à canulação crônica para registros hemodinâmicos basais. A seguir foram anestesiados e perfundidos com salina e PFA 4% para análise histológica e com solução Karnovski para microscopia eletrônica de transmissão (MET). A aorta torácica e abdominal e as artérias carótida, renal e femoral foram retiradas e processadas para a técnica de Weigert/Hematoxilina e MET. Na análise morfométrica foram determinados os seguintes parâmetros: DI, DE, espessura de parede, razão média/luz e AST de todos os segmentos arteriais, enquanto que na análise estereológica quantificou-se a densidade numérica (QA), a densidade volume (VV) e a densidade de área (SV) do núcleo do músculo liso vascular e do componente elástico (total, lamelar e fibrilar). Nos SHRS (vs WHYS) a PAM e FC basais apresentavam-se elevados (172±1 mmHg e 386±9 bpm, respectivamente). TF foi igualmente eficaz em aumentar o ganho de capacidade física em ambos os grupos (+264±12 e +279±33 m), mas quedas da PAM (-4%) e FC (-7%) foram observadas somente nos SHRT. Não foram observadas diferenças ultra-estruturais marcantes nos vasos de SHR e WKY, porém o T foi eficaz em reorientar as células musculares lisas, reduzir o colágeno da matriz extracelular, prevenir a duplicação da limitante elástica interna, reduzir a vacuolização subendotelial em ambos os grupos e prevenir a fragmentação da lâmina elástica interna na aorta torácica dos SHR. Nos SHRS vs WKYS houve aumentos significativos do calibre da aorta torácica (+7%), carótida (+19%), redução da abdominal (-7%) e aumentos da razão média/luz das artérias renal (+80%) e femoral (+48%). Houve também aumentos significativos de espessura e AST da carótida (+27% e +47% respectivamente), femoral (+64% e +62% respectivamente) e da aorta torácica (+31%). O T não causou alterações geométricas nas grandes artérias de SHR e de WKY, com exceção de aumento inesperado da razão média/luz na femoral (+31%, p<0,05) apenas nos SHRT. Quantos aos parâmetros estereológicos observou-se aumentos significativos na VV (+60%) e SV (+60%) do músculo liso vascular da aorta, acompanhados de redução significativa da VV (-10% e -29%) e SV (-11% e -23%) do componente elástico total e lamelar, sem alteração do componente elástico fibrilar nos SHRS. A razão entre densidade de volume de lamelas e fibrilas, densidade de volume do músculo liso vascular também foi significativamente reduzida (-43% e -56% respectivamente) nos SHRS. Por outro lado, o T determinou redução da QA (-25%), a VV (-40%) e SV (-40%) do músculo liso vascular apenas nos SHRT, sem alterar o componente elástico lamelar e fibrilar. No entanto, a razão componente elástico/músculo liso vascular foi corrigida pelo T (aumentos de +85% e +90%, respectivamente, vs SHRS). Nossos dados sugerem que a hipertensão aumenta preferencialmente a espessura das grandes artérias de forma a manter constante a tensão desenvolvida pela parede vascular, enquanto que o treinamento aeróbio de baixa intensidade, independente do nível de pressão arterial, modifica essencialmente o arranjo ultra-estrutural do vaso, determinando adicionalmente na artéria muscular esquelética alterações geométricas compensatórias a ajustes da microcirculação induzidos pelo exercício. Além disso, a comparação de nossos resultados com aqueles induzidos pelo treinamento na microcirculação muscular esquelética sugerem que os efeitos do T diferem entre grandes e pequenas artérias/arteríolas. / We investigated the effects of exercise training (T) on the possible remodeling of large arteries of spontaneously hypertensive (SHR) and normotensive rats (WKY). The animals were submitted to treadmill T (50-60% of maximum capacity, 1h/day, 5 d/week) or kept sedentary (S) for 3 months. At the end of the protocols, they were submitted to chronic cannulation for records of baselines hemodynamics. Following they were anesthetized and perfused with saline and PFA 4% for histological analysis and Karnovski solution for transmission electron microscopy (TEM). The thoracic and abdominal aorta and carotid, renal and femoral arteries were harvested and processed for the technique of Weigert/Hematoxylin and TEM. In morphometric analysis were determined the following parameters: DI, DE, thickness of wall, media/lumen ratio and AST in all arterial segments, while the stereological analysis quantified the density number (QA), the density volume (VV) and density of area (SV) of the nucleus of vascular smooth muscle and the elastic component (total, lamellar and fibrillar). In SHRS (vs WHYS) MAP and HR baseline were seen to be high (172 ± 1 mmHg and 386 ± 9 bpm respectively). T has also been effective in increasing the gain of physical capacity in both groups (+264 ± 12 and +279 ± 33 m), but falls in MAP (-4%) and HR (-7%) were observed only in SHRT. There were no significant ultrastructural differences in vessels of SHR and WKY, but T was effective in reorganize the smooth muscle cells, reduce the collagen of extracellular matrix, preventing the duplication of internal elastic lamina, reduce the subendothelial vacuolization in both groups and prevent the fragmentation of internal elastic lamina in the thoracic aorta of SHR. In SHRS there were significant increases in the caliber of the thoracic aorta (+7%) carotid (+19%), reduction of abdominal aorta (-7%), increases of the media/lumen ratio of the renal arteries (+80%) and femoral (+48%). There were also significant increases in thickness of the carotid and AST (+27% and +47% respectively), femoral (+64% and +62% respectively) and the thoracic aorta (+31%). T did not cause changes in the geometry of the large arteries of SHR and WKY, except for unexpected increase of media/lumen ratio in the femoral (+31%, p <0.05) only in SHRT. In spite of stereological parameters there were significant increases in VV (+60%) and SV (+60%) of the vascular smooth muscle of the thoracic aorta, with significant reduction of VV (-10%, -29%) and SV (-11 %, -23%) of the total and lamellar elastic component without changing the fibrillar elastic component in SHRS. The ratio between density of volume of lamellas and fibrils and density of volume of vascular smooth muscle was also significantly reduced (-43% and -56% respectively) in SHRS. Furthermore, T determined reduction of QA (-25%), VV (-40%) and SV (-40%) only in vascular smooth muscle in SHRT, without changing the lamellar and fibrillar elastic component. However, the ratio between elastic component and vascular smooth muscle cell was corrected by T (increases of +85% and +90% respectively, vs SHRS). Our data suggest that hypertension increases preferably the thickness of the large arteries in order to maintain constant tension developed by the vascular wall, while the low-intensity aerobic training, regardless of the level of blood pressure, changes essentially the ultrastructural arrangement of vessel, determining further, in skeletal muscle artery, geometric changes compensatory to adjustments of the microcirculation induced by exercise. Moreover, the comparison of our results with those induced by training in skeletal muscle microcirculation suggests that the effects of T differ between large and small arteries/arterioles.

Introdução O papel das alterações hemodinâmicas sobre o remodelamento do ventrículo esquerdo tem sido pouco estudado, especialmente na hipertrofia cardíaca por sobrecarga de volume. A queda da pressão arterial sistêmica e o aumento da pressão de enchimento do ventrículo esquerdo afetam negativamente a pressão de perfusão miocárdica e podem, assim, prejudicar a perfusão subendocárdica, preferencialmente. As conseqüências para o remodelamento do ventrículo esquerdo ainda não foram determinadas. Objetivos Os objetivos do presente estudo foram investigar o papel da pressão de perfusão coronariana (PPC) no remodelamento subendocárdico e os possíveis efeitos sobre a função cardíaca em um modelo de fístula aorto-cava. Métodos Ratos machos Wistar, pesando 330-350 g, foram submetidos ao modelo de fístula aorto-cava (grupo FAC) ou à cirurgia fictícia - sham (grupo SH). Duas avaliações hemodinâmicas foram realizadas: hemodinâmica inicial, com uma semana de cirurgia e hemodinâmica final, com oito semanas de cirurgia. Duas regiões do ventrículo esquerdo foram examinadas: a região subendocárdica (SE) e a região não subendocárdica (não SE). O fluxo miocárdico foi determinado com microesferas coloridas na semana 1. A expressão e a atividade de metaloproteinase (MMP), o estresse oxidativo, os níveis de citocinas, a atividade de mieloperoxidase e a fração de volume do colágeno foram determinados na semana 8. A estrutura e a função cardíacas foram avaliadas com ecocardiografia realizada na semana 8. Resultados Comparado ao grupo SH, FAC apresentou PPC inicial (86+ - 3 mmHg vs. 52 + - 5 mmHg; P <0,0001) e PPC final (86+ - 2 mmHg vs. 54 + - 4 mmHg, P <0,0001) menores e +dP/dt (5917+ - 266 mmHg/s vs. 4511 + - 285 mmHg/s; P = 0,0021) e - dP/dt (5639 + - 396 mmHg/s vs. 4343 + - 274 mmHg/s; P = 0,0121) finais menores. Também, a fração de encurtamento (55,8 + - 1,2% vs. 45,1 + - 2,1%; P = 0,0014) e a espessura relativa de parede do ventrículo esquerdo (0,72 + - 0,02 vs. 0,58 + - 0,03; P = 0,0058) foram menores. Ainda em FAC, o fluxo miocárdico foi menor em SE (2,7 + - 0,5 mL/min/g) comparado a não SE (4,8 + - 0,8 mL/min/g) e também menor comparado a SE (6,7 + - 0,4 mL/min/g) e não SE (7,5 + - 0,5 mL/min/g) de SH. A expressão e a atividade da MMP-2 predominaram em SE de FAC, particularmente nos animais com PPC <60 mmHg. Aumento dos níveis de IL-1beta e IL-6 foram também predominantes em SE de FAC. Já a atividade da mieloperoxidase e os níveis de TNF-alfa e IL-10 foram comparáveis entre os grupos. Comparado a SH, FAC apresentou maior fração de volume do colágeno tanto em SE (1,1+ - 0,1% vs. 7,7 + - 0,4%; P <0,0001) quanto em não SE (1,0 + - 0,1% vs. 4,9 + - 0,3%, P <0,0001). Das variáveis hemodinâmicas, a análise multivariada demonstrou que a PPC inicial foi a única associada de forma independente com a fibrose SE (R2 = 0,76; P <0,0001), com a +dP/dt (R2= 0,55; P = 0,0004) e com a -dP/dt (R2= 0,91; P <0,0001). Houve correlação da PPC final com a expressão (R2 = 0,55; P <0,0001) e a atividade da MMP-2 (R2 = 0,88; P <0,0001) e da fibrose SE com a +dP/dt (R2 = 0,55; P = 0,0004) e com a -dP/dt (R2 = 0,85; P <0,0001). Conclusão Na fístula, a diminuição da PPC está associada a dano em SE, representado por isquemia, estresse oxidativo, aumento de citocinas e de MMP-2, com desenvolvimento de fibrose. O remodelamento de SE interfere negativamente na função do ventrículo esquerdo. / Introdution The role of hemodynamic changes in left ventricular remodeling has been poorly investigated, especially in the context of volume overload cardiac hypertrophy. Low diastolic blood pressure and high left ventricular filling pressure are expected to negatively affect coronary driving pressure and thereby put in jeopardy subendocardial perfusion, in particular. The consequences to global left ventricular remodeling remain undetermined. Objectives The aim of this study was to investigate the role of coronary driving pressure (CDP) in the development of subendocardial remodeling and the conceivable effects on cardiac function, using a rat model of aortocaval fistula. Methods Wistar rats weighting 330-350 g were submitted to aortocaval fistula (ACF group) or sham (SH group) operations. Two hemodynamic measurements were determined following surgery: initial, at week 1; and final, at week 8. Two distinct myocardial layers were examined: the subendocardium (SE) and the non-subendocardium (non SE). Myocardial blood flow was determined at week 1. Metalloproteinase expression and activity, oxidative stress, cytokine levels, myeloperoxidase activity, and fibrosis deposition were assessed at week 8. Cardiac structure and function were determined by means of echocardiography at week 8. Results Compared with SH, ACF showed lower initial (86 + - 3 mmHg vs. 52 + - 5 mmHg; P <0.0001) and final (86+ - 2 mmHg vs. 54 + - 4 mmHg, P <0.0001) CDP and lower final +dP/dt (5917 + - 266 mmHg/s vs. 4511+ - 285 mmHg/s; P = 0.0021) and -dP/dt (5639?396 mmHg/s vs. 4343 + - 274 mmHg/s; P = 0.0121). Left ventricular fractional shortening (55.8 + - 1.2% vs. 45.1+ - 2.1%; P = 0.0014) and relative wall thickness were also lower (0.72 + - 0.02 vs. 0.58 + - 0.03; P = 0.0058). ACF showed lower myocardial blood flow in SE (2.7 + - 0.5 mL/min/g) as compared with non SE (4.8 + - 0.8 mL/min/g) and as compared with both SE (6.7 + - 0.4 mL/min/g) and non SE (7.5 + - 0.5 mL/min/g) regions in SH. Metalloproteinase-2 expression and activity predominated in SE of ACF animals, particularly in those with CDP <60 mmHg. Increased levels of IL-6 and IL-1beta also predominated in SE of ACF. Otherwise, myeloperoxidase activity, and TNF-alfa and IL-10 levels were similar in both groups. Compared with SH, ACF showed higher collagen volume fraction in SE (1.1 + - 0.1% vs. 7.7 + - 0.4%; P <0.0001) and non SE (1.0 + - 0.1% vs. 4.9 + - 0.3%, P <0.0001) regions. Multivariate analyses disclosed initial CDP as the only hemodynamic parameter independently associated with SE fibrosis (R2 = 0.76; P <0.0001) and with +dP/dt (R2= 0.55; P = 0.0004) and -dP/dt (R2= 0.91; P <0.0001). Final CDP correlated with both the expression (R2 = 0.55; P <0.0001) and the activity of metalloproteinase-2 (R2 = 0.88; P <0.0001) and SE fibrosis correlated with both +dP/dt (R2 = 0.55; P = 0.0004) and -dP/dt (R2 = 0.85; P <0.0001). Conclusion Low coronary driving pressure early in the course of ACF is associated with SE damage characterized by ischemia, oxidative stress, increase in cytokines and MMP-2, the development of fibrosis and by this mechanism interferes negatively in left ventricular function.

O diabetes mellitus (DM) e a asma são doenças de elevada incidência mundial. Embora ambas as doenças sejam comuns, há uma correlação negativa entre elas, uma vez que o aparecimento de DM, em pacientes previamente asmáticos, determina uma melhora do quadro asmático, em contrapartida, a insulina agrava a asma. O presente estudo avaliou o papel da insulina na vigência da inflamação alérgica crônica pulmonar em camundongos diabéticos e sadios. Para tanto, foram utilizados camundongos machos, da linhagem BALB/C, tornados diabéticos (aloxana, 50 mg/kg, i.v., 10 dias). Os animais foram sensibilizados com ovalbumina (OVA - 20 &#181;g, e Al(OH)3 -2 mg) 10 dias após a injeção de aloxana e receberam a mesma dose após 12 dias, após 6 dias da última sensibilização os animais foram expostos a nebulização durante 7 dias, com solução de OVA (5 mg/mL), ou salina (SAL). Os animais diabéticos e asmáticos foram separados em dois diferentes grupos, para receberem dois tratamentos distintos de insulina, um tratamento com uma única dose de insulina e outro tratamento com doses consecutivas de insulina, sempre antes dos desafios. Após 24h do último desafio foram feitas as seguintes análises: a) o número de células no fluído de lavado broncoalveolar (LBA), leucograma e a glicemia (monitor de glicose); b) quantificação das concentrações de citocinas (IL1 &#946;, TNF-&#945;, IL-6, IL-4, IL-10, VEGF, TGF-ß) no sobrenadante do fluído de LBA pela técnica de ELISA; c) análise morfológica do tecido pulmonar através de cortes histológicos e coloração em hematoxilina e eosina (H/E) e d) deposição e quantificação de colágeno e muco no tecido pulmonar através de análise morfométrica em cortes histológicos corados com Tricômico de Massom e ácido periódico de Schiff (PAS), respectivamente. Comparados aos controles, camundongos diabéticos apresentaram redução de infiltrado inflamatório (34%) no fluído de LBA e de IL-1&#946; (87%). Ambos os grupos apresentaram leve marcação de colágeno e ausência de muco. Os animais não diabéticos desafiados com OVA, apresentaram um aumento de infiltrado inflamatório (44%) no fluído de LBA com presença de eosinófilos (25%), presença de eosinófilos (34%) no sangue periférico, aumento das concentrações de IL-4 (70%) , deposição de colágeno (72%), e presença de muco, quando comparado ao animal controle. Os animais diabéticos desafiados com OVA apresentaram parâmetros similares aos animais diabéticos que receberam nebulização com SAL. O tratamento dos animais diabéticos com dose única de insulina corrigiu completamente os níveis de celularidade no fluído de LBA, a presença de eosinófilos no sangue periférico, e os níveis de concentrações de IL-4 e IL-1&#946;, mas não corrigiu a deposição de colágeno ao redor das vias aéreas e secreção de muco. Já o tratamento com doses consecutivas corrigiu completamente os níveis de infiltrado inflamatório do LBA, presença de eosinófilos tanto no fluído de LBA como no sangue periférico, os níveis de concentrações de IL-1&#946;, deposição de colágeno e secreção de muco. A concentração de IL-10 não diferiu entre os grupos e as demais citocinas analisadas não foram detectadas no ensaio de enzima-imunoensaio utilizado. Em conjunto estes dados sugerem que a insulina deva regular o remodelamento das vias aéreas em modelo experimental de inflamação alérgica pulmonar em camundongos diabéticos controlando o infiltrado inflamatório, a produção de IL-1&#946;, e consequentemente, a deposição de colágeno e secreção de muco. / Diabetes mellitus (DM) and asthma are diseases of high incidence worldwide. Although both diseases are common, there is a negative correlation between them, since the appearance of DM in asthmatic patients previously determines an improvement in asthma profile, however, insulin exacerbates asthma. This study evaluated the role of insulin in the presence of chronic pulmonary allergic inflammation in diabetic mice and healthy. To this end, male mice were used in BALB / C strain, made diabetic (alloxan, 50 mg / kg, i.v., 10 days). Animals were sensitized with ovalbumin (OVA - 20 mcg, and Al (OH) 3 -2 mg) 10 days after the injection of alloxan and received the same dose at 12 days after 6 days after the last sensitization animals were exposed to nebulized for 7 days with OVA solution (5 mg / ml) or saline (SAL). Diabetics and asthmatic animals were divided in two different groups to receive two different insulin treatment, a treatment with a single dose of treatment with insulin and other insulin consecutive doses of ever before challenge. 24 hours after the last challenge the following analysis: a) the number of cells in the bronchoalveolar lavage (BAL), white blood cell count and blood sugar (glucose monitor); b) quantifying the concentrations of cytokines (IL-1 &#946;, TNF-&#945;, IL-6, IL-4, IL-10, VEGF, TGF-ß) in the BAL supernatant by ELISA; c) morphological analysis of lung tissue by histological sections and stained with hematoxylin and eosin (H / E) and d) deposition and quantification of collagen and mucus in the lung tissue by morphometric analysis of histological sections stained with trichrome of Massom and periodic acid Schiff (PAS), respectively. Compared to controls, diabetic mice showed a reduction of inflammatory infiltrate (34%) in the BAL, IL-4 concentrations (54%) and IL-1&#946; (87%). Both groups showed slight marking of collagen and no mucus. Non-diabetic mice challenged with OVA had an increased inflammatory inflammatory infiltration (44%) in the presence of BAL eosinophils (25%), eosinophils (34%) in peripheral blood, increase in IL-1&#946; (44%), collagen deposition (72%) and presence of mucus compared to control animals. Diabetic animals challenged with OVA showed similar patterns to those diabetic animals given nebulization with SAL. Treatment of diabetic rats with a single dose of insulin completely corrected the cellularity levels in BAL eosinophils in peripheral blood and the levels of IL-1&#946; concentrations, but did not correct deposition of collagen around airways and mucus secretion. Since treatment with consecutive doses completely corrected levels of the inflammatory infiltrate of the BAL eosinophils in both the peripheral blood and BAL, the levels IL-1&#946; concentrations, deposition of collagen and mucus secretion. The IL-10 concentration did not differ between groups and other cytokines analyzed were not detected in the test enzyme-immunoassay used. Together these data suggest that insulin is to regulate airway remodeling in an experimental model of allergic lung inflammation in diabetic mice controlling the inflammatory infiltration, IL-1&#946;, and therefore, deposition of collagen and secretion mucus.

Level set method is a boundary tracking method that uses an implicit function to define the boundary location. By using the implicit function to define the structural boundary the level set method can be used for topology optimisation. The level set method has previously been used to solve a range of structural optimisation problems. The aim of this thesis is to extend the application of the level set method to additional applications of structural optimisation. A robust method of 3D level set topology optimisation is developed and tested. The use of a hole insertion method was found to be advantageous, but not vital, for 3D level set topology optimisation. The level set method is used to optimise the internal structure of a proximal femur. Similarities between the optimal structure and real internal trabecular bone architecture suggest that the internal bone structure may be mechanically optimal. Stress constrained level set topology optimisation is performed in 2D. Stress shape sensitivities are derived and interpolated to obtain smooth boundary sensitivity, resulting in feasible stress constrained solution in numerical examples. A new generic objective hole insertion method is used to reduce dependence on the initial solution. A level set method for optimising the design of fibre angles in composite structures is also introduced. Fibre paths are implicitly defined using the level set function. Sensitivity analysis is used to update the level set function values and optimise the fibre path. The method implicitly ensures continuous fibre paths in the optimum solution, that could be manufactured using advanced fibre placement.