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Previous issue date: 2015-02-27 / Financiadora de Estudos e Projetos / This study aimed to evaluate the effects of low level laser therapy (LLLT) in the expression genes related to bone defect repair in tibia in rats. For this, one hundred male Wistar rats (3 months ± 250 g) were submitted to bilateral tibial defects and randomly distributed in two experimental groups (n=50). In the first study the effects of the LLLT in the expression of inflammatory and angiogenic genes in bone repair of rats were investigated in three groups: bone defect group (CG) and bone defect treated with laser 830nm (GL). Laser irradiation started immediately after the surgery and it was performed for two (36 h), three (3 days) or seven (7 days) sessions, with an interval of 24 hours between sessions. The application was punctual transcutaneously above the site of the injury. Rats were euthanized individually by carbon dioxide asphyxia in different set points (36 hours, 3 days and 7 days after surgery). Histopathological analysis showed that LLLT was able to modulate the inflammatory process in the area of the bone defect and to produce an earlier deposition of granulation tissue and newly formed bone. Microarray analysis demonstrated that LLLT produced an up-regulation of genes related to the inflammatory processes (MMD, PTGIR, PTGS2, Ptger2, IL1, 1IL6, IL8, IL18) and angiogenic genes (FGF14, FGF2, ANGPT2, ANGPT4 and PDGFD) at 36 h and 3 days, followed by a decrease of the gene expression on day 7. Immunohistochemical analysis revealed that treated animals presented a higher expression of COX-2 at 36 h after the surgery and an increased VEGF expression on days 3 and 7. Our findings indicate that LLLT was efficient on accelerating the development of newly formed bone probably by modulating the inflammatory and angiogenic gene expression and COX2 and VEGF immunoexpression during the initial phase of bone healing. In the second study, aspects related to bone cell stimulation and newly formed bone were evaluated in five groups: CG and LG. The laser treatment started immediately after the surgery to produce the bone defects and there have been 1, 2, 3, 5 e 7 sessions with an interval of 24 hours. Rats were euthanized in different set points (12 hours, 36 hours, 3 days, 5 days and 7 days after surgery). Histopathology revealed that treated animals produced increased amount of newly formed bone at the site of the injury. Also, microarray analysis evidenced that LLLT produced a significantly increase in the expression TGF-β, BMP, FGF, RUNX-2 and BMP, which could have stimulated osteoblast proliferation and differentiation, which may be related to improving the deposition of newly formed bone at the site of the injury. Thus, it is possible to concluded that LLLT improved bone healing by producing a significant increase in the expression of osteogenic genes. Finally, we concluded that LLLT was effective to stimulate newly formed bone by active expression of inflammatory, angiogenic and osteogenic genes and also stimulate immunoexpression of proteins related to the initial phases of bone healing in tibial defects in rats. / Este trabalho teve como objetivo verificar os efeitos da terapia laser de baixa intensidade (LLLT) na expressão de genes relacionados à regeneração óssea de defeitos tibiais em ratos. Para isso, 100 ratos machos Wistar (3 meses de idade ± 250 gramas) foram submetidos a defeitos tibiais bilaterais e distribuídos aleatoriamente em 2 grupos experimentais (n=50). No primeiro estudo, foram avaliados os efeitos da LLLT na expressão de genes inflamatórios e angiogênicos no reparo ósseo de ratos, a partir de três grupos experimentais: grupo controle com defeito ósseo e sem tratamento (GC); grupo defeito ósseo tratado com laser 830 nm (GL). Os animais foram submetidos a irradiação laser em um único ponto sobre o defeito ósseo por 2, 3 e 7 sessões de tratamento, a cada 24 horas. A eutanásia dos animais aconteceu em diferentes períodos (36 horas, 3 dias e 7 dias após a cirurgia). A análise histológica revelou que a LLLT foi capaz de modular o processo inflamatório e induzir a deposição de tecido de granulação e osso recém formado na região do defeito ósseo. A análise com microarray demonstrou que a LLLT estimulou a expressão de genes relacionados com o processo inflamatório (MMD, PTGIR, PTGS2, Ptger2, IL1, 1IL6, IL8, IL18) e genes angiogênicos (FGF14, FGF2, ANGPT2, ANGPT4 e PDGFD) após 36 horas e 3 dias, seguido pela a diminuição da expressão gênica no 7° dia. A análise imunohistoquímica revelou que os animais tratados apresentaram maior imunoexpressão de COX-2 após 36 horas e aumentou a imunoexpressão de VEGF após 3 e 7 dias. Assim, os achados indicam que a LLLT foi eficiente em acelerar a deposição de tecido ósseo neoformado, provavelmente através da modulação de genes inflamatórios e angiogênicos e a imunoexpressão de COX-2 e VEGF durante a fase inicial de reparo ósseo. No segundo estudo, foram avaliadas os aspectos relacionados a estimulação de células ósseas e a neoformação do tecido ósseo, a partir de cinco grupos experimentais: GC e GL. O tratamento laser iniciou-se imediatamente após a cirurgia dos defeitos ósseos e realizaram-se 1, 2, 3, 5 e 7 sessões, com um intervalo de 24 horas entre elas. A eutanásia dos animais aconteceu em diferentes períodos (12 horas, 36 horas, 3 dias, 5 dias e 7 dias após a cirurgia) As análises histológica e morfométrica revelaram que o GL apresentou aumento de osso neoformado no defeito ósseo após 3, 5 e 7 dias. A análise com microarray evidenciou que a LLLT aumentou significantemente a expressão de TGF-β, BMP, FGF, RUNX-2 e OC que podem ter estimulado a proliferação e diferenciação dos osteobastos e consequentemente aumentado a deposição de osso neoformado. Dessa forma, pode-se concluir que a LLLT aumentou a expressão de genes osteogênicos, o que culminou na aceleração do reparo ósseo. Finalmente, podemos concluir que a LLLT foi eficaz em estimular a deposição óssea, ativando a expressão de genes inflamatórios, angiogênicos e osteogênicos e ainda, estimulando a imunoexpressão de proteínas relacionados a fase iniciais do reparo ósseo em defeitos tibiais em ratos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/280 |
| Date | 27 February 2015 |
| Creators | Tim, Carla Roberta |
| Contributors | Renno, Ana Cláudia Muniz |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Biotecnologia, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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