Obesidade, doença periodontal e células de Schwann: em busca de novos caminhos

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Tese de doutorado

Título alternativo

Obesity, periodontal disease and Schwann cells: in search of new paths

Primeiro orientador

Membros da banca

Manoela Domingues Martins
Vinícius de Paiva Gonçalves
Tarcília Aparecida da Silva
Francine Benetti Faria

Resumo

Há uma associação bidirecional entre doenças bucais de alta prevalência e doenças metabólicas, sendo a obesidade um importante fator de risco para a doença periodontal (DP). As células de Schwann (CS) e os progenitores da glia são responsáveis pela detecção dos primeiros sinais de alteração tecidual e possuem a habilidade de reparar tecidos danificados. A compreensão do papel destas células presentes no ligamento periodontal saudável e na DP poderia fornecer novas possibilidades terapêuticas para as alterações periodontais associadas à obesidade. Este trabalho investigou a relação entre obesidade, DP e CS, utilizando camundongos transgênicos PLP1-CreERTdTomato (PLP1+; CS mielinizada), além de explorar, in vitro, o efeito de diferentes cenários de inflamação nas funções celulares de duas linhagens não-mielinizadas de Schwann (SW-10; RT4-D6P2T) e de células do ligamento periodontal (PDLC). Para isso, a obesidade foi induzida em camundongos transgênicos ou WT (selvagens) por meio de dieta hiperlipídica durante 12 semanas. Também foi utilizado o modelo murino de DP induzida por ligadura. Em outro grupo, camundongos obesos também foram induzidos à DP. Camundongos mantidos em dieta convencional e sem ligadura serviram como controle. Ao final do período experimental, os animais foram eutanasiados, e as maxilas foram coletadas e processadas para microtomografia, microscopia confocal, histologia de rotina e PCR quantitativa (q-PCR). In vitro, as PDLC e CS (SW-10) foram estimuladas com lipopolissacarídeo (LPS) de Escherichia coli e Interferon-Gama (IFNɣ) e avaliadas quanto a sua viabilidade, migração, expressão gênica de marcadores inflamatórios e osteodiferenciação. CS (RT4-D6P2T) foram estimuladas com LPS de Porphyromonas gingivalis e com meio condicionado por tecido adiposo (ATCM) de ratos Wistar e analisadas quanto à viabilidade, à migração e à diferenciação osteogênica e adipogênica. In vivo, a micro-ct demonstrou que a obesidade aumenta a gravidade da DP, levando à reabsorção óssea significativa. A microscopia confocal e a qPCR confirmaram aumento de células Plp1+ na região afetada, com aumento, respectivamente, da expressão gênica na presença de obesidade, associada à DP ou não. Concomitante a alta expressão de Plp1, verificamos diminuição do gene Pparɣ para o grupo obeso e DP, e diminuição de p38 para os grupos obesos e com DP. A expressão gênica de Tnf e de Runx-2 manteve-se estável em todos os grupos experimentais. A presença de infiltrado inflamatório, bem como alterações características de bolsa periodontal e de ligamento periodontal desorganizado, foi verificada nos grupos com DP. In vitro, na presença de LPS de E. coli e IFNɣ, as PDLC expressam mais genes relacionados à inflamação e maior capacidade de mineralização quando comparadas às SW-10. CS (RT4-D6P2T) não são afetadas pelo tratamento com LPS de P. gingivalis, mas sim pela presença do ATCM, enquanto preservam a capacidade de diferenciação osteogênica e adipogênica. Os achados indicam que o microambiente hiperinflamatório e lipotóxico da obesidade, associada ou não à DP, altera a capacidade de desdiferenciação das CS, tanto na presença quanto na ausência da DP, inibindo, assim, seu fenótipo de reparo.

Abstract

There is a bidirectional association between highly prevalent oral diseases and metabolic diseases, with obesity being a significant risk factor for periodontal disease (PD). Schwann cells (SCs) and glial progenitors are responsible for detecting the first signs of tissue alteration and can repair damaged tissues. Understanding the role of these cells in the healthy periodontal ligament and in PD could provide new therapeutic possibilities for periodontal alterations associated with obesity. This study investigated the relationship between obesity, PD, and SC using PLP1-CreERTdTomato transgenic mice (PLP1+; myelinated SCs), and explored, in vitro, the effect of different inflammation scenarios on the cellular functions of two non-myelinated Schwann cell lines (SW-10; RT4-D6P2T) and periodontal ligament cells (PDLC). Obesity was induced in transgenic or WT (wild-type) mice through a high-fat diet for 12 weeks. The murine model of ligature-induced PD was also used. In another group, obese mice were also induced to PD. Mice maintained on a conventional diet and without ligature served as the control group. At the end of the experimental period, the animals were euthanized, and the maxillae were collected and processed for microtomography, confocal microscopy, routine histology, and quantitative PCR (q-PCR). In vitro, PDLC and CS (SW-10) were stimulated with lipopolysaccharide (LPS) from Escherichia coli and Interferon-Gamma (IFNɣ) and evaluated for viability, migration, gene expression of inflammatory markers, and osteodifferentiation. CS (RT4-D6P2T) were stimulated with LPS from Porphyromonas gingivalis and with adipose tissue-conditioned medium (ATCM) from Wistar rats and analyzed for viability, migration, and osteogenic and adipogenic differentiation. In vivo, micro-CT imaging demonstrated that obesity exacerbates the severity of PD, resulting in significant bone resorption. Confocal microscopy and qPCR confirmed an increase in Plp1+ cells in the affected region, with increased gene expression in the presence of obesity, associated with or without PD. Concomitant with the high expression of Plp1, we observed a decrease in Pparɣ gene expression in the obese and PD groups, as well as a reduction in p38 expression in both the obese and PD groups. The gene expression of Tnf and Runx-2 remained stable in all experimental groups. The presence of inflammatory infiltrate, as well as characteristic periodontal pocket and disorganized periodontal ligament alterations, was verified in the PD groups. In vitro, in the presence of E. coli LPS and IFNɣ, PDLCs express more genes related to inflammation and have a greater mineralization capacity when compared to SW-10s. CS (RT4-D6P2T) are not affected by LPS treatment with P. gingivalis, but rather by the presence of ATCM, while preserving the capacity for osteogenic and adipogenic differentiation. The findings indicate that the hyperinflammatory and lipotoxic microenvironment of obesity, associated or not with PD, alters the dedifferentiation capacity of CS, both in the presence and absence of PD, thus inhibiting their repair phenotype.

Assunto

Camundongos, Células de Schwann, Doenças periodontais, Inflamação, Obesidade

Palavras-chave

Camundongos, Células de Schwann, Doença periodontal, Inflamação, Ligamento periodontal, Obesidade

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