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Type: Tese de Doutorado
Title: O papel dos metabólitos da via 5-lipoxigenase na remodelação óssea induzida por força mecânica
Authors: Adriana Pedrosa Moura
First Advisor: Tarcilia Aparecida da Silva
First Co-advisor: Mauro Martins Teixeira
metadata.dc.contributor.advisor-co2: Ildeu Andrade Júnior
First Referee: Elizabeth Maria Bastos Lages
Second Referee: Andre Wilson Machado
Third Referee: Sandra Yasuyo Fukada Alves
metadata.dc.contributor.referee4: Cinthia Mara da Fonseca Pacheco 
Abstract: A aplicação de força mecânica sobre o tecido ósseo resulta em remodelação, caracterizada pela reabsorção e deposição óssea em sítios específicos. Esses processos são regulados pela liberação de mediadores inflamatórios, dentre esses os metabólitos derivados do ácido araquidônico (AA). O AA, quando metabolizado pela via 5 lipoxigenase (5-LO) resulta na formação de leucotrieno B4 (LTB4) e cisteinil leucotrienos (CysLTs). Esses metabólitos têm sido amplamente estudados na resposta inflamatória e, mais recentemente, na remodelação óssea. Sendo assim, os objetivos deste trabalho foram: (i) desenvolver um modelo de remodelação óssea associada à movimentação dentária ortodôntica induzida por força mecânica; (ii) investigar o papel dos metabólitos da via 5-LO no processo de remodelação óssea, bem como no recrutamento e diferenciação de osteoclastos. Inicialmente, para definição da força mecânica ideal, camundongos C57BL/6 foram submetidos a uma força de intensidade entre 0,1 N e 0,5 N. A força ideal obtida, 0,35 N, foi aplicada nos demais grupos experimentais: C57BL/6 ou SV129 (Wild Type-WT); animais deficientes da enzima 5-LO (5-LO-/-), ou tratados com veículo (VH), zileuton (ZN) (inibidor da 5-LO) e montelucaste (MT) (antagonista do receptor de CysLTs). A quantidade movimentação dentária e o número de osteoclastos foram avaliados histomorfometricamente. A expressão de marcadores de remodelação óssea e citocinas foi avaliada em sítios de compressão e tensão do periodonto. O efeito dos metabólitos da via 5-LO na diferenciação de osteoclastos, bem como na expressão de TNF- foi avaliada in vitro após estímulo de células RAW 264.7 com LTB4 e LTD4. A força de 0,35 N promoveu movimentação dentária e recrutamento de osteoclastos sem induzir reabsorção radicular. A movimentação dentária e o número de osteoclastos estavam diminuídos na ausência ou inibição da enzima 5-LO e do receptor de CysLTs em comparação com os grupos WT e VH, respectivamente. Foi observada uma expressão diferenciada de citocinas e marcadores de remodelação óssea nos sítios de tensão e compressão. Catepsina K e o TNF- tiveram maior expressão nos sítios de compressão, enquanto OCN e RUNX2 no sítio de tensão. A expressão das moléculas TNF-, IL-10, RUNX2 e RANK estava diminuída nos grupos 5-LO-/- e MT em relação ao WT e ao VH, respectivamente. No grupo ZN a expressão reduzida de TNF-, IL-10 e RUNX2 foi observada em relação ao grupo VH. In vitro, LTB4 promoveu aumento da diferenciação de osteoclastos, enquanto LTB4 e LTD4 induziram a liberação de TNF-. Nossos resultados demonstram a contribuição dos metabólitos da via 5-LO, LTB4 e CysLTs, no processo de remodelação óssea por afetarem diretamente o recrutamento e diferenciação de osteoclastos.
Abstract: Bone remodeling, induced by mechanical force, results in bone resorption and bone deposition in specific sites and is regulated by the release of inflammatory mediators, among those, arachidonic acid (AA). AA, can be metabolized by 5-lipoxygenase (5-LO) pathway resulting in leukotriene B4 (LTB4) and cysteinyl leukotriene (CysLTs) formation. This metabolites of this pathway have long been studied in inflammatory response and, more recently, in bone remodeling. Thus, the aims of this study were i) develop a bone remodeling model during tooth movement induced by mechanical loading. ii) Investigate the role of 5-LO metabolites in bone remodeling and in osteoclast differentiation and recruitment. First, for ideal mechanical force definition for this model, C57BL/6 mice were submitted to orthodontic forces ranging from 0.1 N to 0.5 N. The ideal orthodontic force, 0.35 N, was used in the following groups: C57BL/6 or SV 129 (Wild Type-WT); 5-LO knockout (5-LO-/-) or treated with vehicle (VH), zileuton (ZN) (5-LO inhibitor) and montelukast (MT) (antagonist of the receptor of CysLTs). The amount of tooth movement and osteoclast numbers were evaluated histomorphometrically. Cytokine and bone remodeling expression was evaluated in compression and tension strains of the periodontium. The effect of 5-LO metabolites in osteoclast differentiation and also in TNF- release were evaluated in vitro in RAW 264.7 cells stimulated with LTB4 and LTD4. The 0.35 N force promoted tooth movement and osteoclast recruitment without root resorption. Tooth movement and osteoclast numbers were diminished in the absence or inhibition of 5-LO and treatment with CysLTs (MT) comparing to the respective WT and VH groups. It was observed the differential expression of cytokine and bone remodeling markers in tension and compression sites. Cathepsin K and TNF- were more expressed in compression site and OCN and RUNX2 in tension site. Moreover, TNF-, IL-10, RUNX2 and RANK expression diminished in 5-LO-/- and MT groups comparing to WT and VH, respectively. Also, TNF-, IL-10 and RUNX2, were diminished in ZN group compared to its VH. In vitro experiment demonstrated that LTB4 promoted more osteoclast differentiation than control and LTB4 and LTD4 increased TNF- release. Our results demonstrated the 5-LO metabolites, LTB4 and CysLTs, contribution to osteoclast recruitment and differentiation and consequently bone remodeling.
Subject: Força mecânica
Biologia celular
Remodelação óssea
Matabólitos
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9QJFWW
Issue Date: 2-Dec-2013
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