Biologia óssea e movimento dentário
O periodonto de sustentação constitui-se de um sistema complexo de células, fibras, matriz e componentes
neurovasculares, tendo como componentes estruturais o cemento, ligamento periodontal e osso alveolar. Ele é responsável pela manutenção da posição dentária e pela dissipação das forças oriundas das funções oclusais através do osso alveolar. O ligamento periodontal é a estrutura responsável pelo processo de movimentação dentária através do osso. As forças ortodônticas agem no processo de movimentação dentária através da alteração do fluxo sanguíneo e do ambiente eletromecânico do ligamento periodontal, alterando o equilíbrio homeostático do ligamento (LPD) em duas áreas: o lado de compressão e o lado de tensão. Inicia-se,com isso, uma “cascata” biomecânica e celular que rearranja o contorno ósseo alveolar.
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Liberação local de osteoprotegerina inibe a modelagem óssea mediada mecanicamente na movimentação ortodôntica
O osso é um tecido especializado com uma estrutura complexa de composição que lhe permita desempenhar múltiplas funções mecânicas e metabólicas. A fim de manter estas funções dentro do corpo, o osso está em estado de constante remodelação. Durante este processo, também conhecida como remodelação óssea, os osteoclastos demineralise e reabsorvem o osso velho e depósito osteoblastos novo osso para manter uma massa óssea adequada às solicitações colocadas no esqueleto. Qualquer alteração no processo de remodelação óssea pode alterar a densidade mineral óssea (DMO), a resistência óssea ea microarquitetura óssea. Isso normalmente ocorre quando há um aumento na atividade dos osteoclastos, levando ao aumento da reabsorção óssea, resultando em diminuição da densidade óssea (osteopenia). A osteopenia também pode ocorrer devido à falta de vitamina D (raquitismo e osteomalácia) ou um excesso de hormônio da paratireóide (hiperparatireoidismo). Distúrbios do esqueleto também pode envolver um aumento na densidade mineral óssea (osteoesclerose), quer devido à função dos osteoclastos defeituosos (osteopetrose), ou como resultado de muito pouco hormônio da paratireóide (hipoparatireoidismo).
A deposição óssea e reabsorção resultado da interação entre osteoblastos da formação óssea e osteoclastos reabsorção óssea. Células da linhagem osteoblástica não estão apenas envolvidos na formação óssea, mas também regulam a formação de osteoclastos, ativação e sobrevivência. Este regulamento é indiretamente mediada por receptor ativador do fator nuclear kB ligante (RANKL), um membro do fator de necrose tumoral (TNF) superfamília. RANKL é produzida pelas células da linhagem osteoblástica, ligamento periodontal (PDL) células, e por linfócitos T. RANKL liga a um receptor chamado RANK, que está localizado na superfície dos osteoclastos e dos precursores dos osteoclastos. A ligação do RANKL ao RANK induz osteoclastogênese, ativa os osteoclastos maduros, media a inserção no osso, e promove a sua sobrevivência. A atividade de RANKL é controlada por um receptor chamariz solúvel chamada osteoprotegerina (OPG), que se liga ao RANK, inibindo a formação de osteoclastos, ativação e sobrevida [1].
Embora a contribuição da RANKL-OPG na remodelação óssea mediada por agentes biológicos sistêmicos e locais tem sido bem estudado [2,3], menos se sabe da participação destas proteínas mecanicamente induzida remodelação óssea. Vários estudos in vitro fornecer importantes insights sobre o papel potencial do OPG e RANKL mecanicamente regulado na modulação da remodelação óssea em ambientes de tensão alterada. carga mecânica à compressão de células isoladas PDL leva a uma regulação alta substancial de RANKL, com pouca mudança ou ligeiro aumento na expressão de OPG, que na osteoclastogênese por sua vez aumenta quando as pilhas carregadas são co-cultivados com células mononucleares óssea [4,5]. Além disso, meios condicionados de osteoblastos submetidas à microgravidade mostram um aumento na proporção RANKL / OPG, que é acompanhado pelo aumento da osteoclastogênese e reabsorção óssea em culturas de medula óssea de rato quando comparado com células cultivadas em 1 g. Em contrapartida, a carga de tração dinâmica upregulates OPG RNAm e concentração de OPG em meio condicionado, enquanto teve pouco efeito sobre os níveis de RANKL em células humanas PDL [6], e condicionada mídia de células PDL sujeito a uma força de tração cíclicos inibem a osteoclastogênese [7] . Do mesmo modo, os osteoblastos humanos demonstram maior OPG expressão, mas também uma diminuição no RANKL solúvel quando submetidos a deformações cíclicas [8]. Além disso, osteoblastos cultivados sobre substratos artificiais e submetidas à flexão também demonstram aumento dos níveis de OPG em relação ao RANKL [9]. Finalmente, a ST-2 medula óssea de camundongos expostos a células do estroma oscilação de fluxo de fluidos apresentam uma redução máxima de RANKL / OPG imediatamente após o término do fluxo, com um aumento significativo no OPG e RANKL diminuição [10]. RAW 264.7 monócitos co-cultivados com células ST-2 e submetidos a fluxo de fluido mostraram uma diminuição na formação de osteoclastos, quando comparados com as células controle. Juntos, esses estudos demonstram que diferentes tipos de tensões mecânicas pelo diferencialmente regulam OPG e RANKL resultar em diferenças importantes nas respostas líquido osteolíticas. Especificamente, os resultados sugerem que, enquanto as forças de microgravidade e cíclicos de compressão provavelmente contribuem para um aumento líquido na atividade osteolítica, aumentando a razão RANKL / OPG, o inverso é verdadeiro para a deformação elástica cíclica e oscilante fluxo de fluido. Embora estes estudos in vitro podem não representar precisamente a natureza complexa das tensões mecânicas vivida por ossos carregados in vivo, incluindo no PDL durante o movimento ortodôntico do dente, elas indicam que as células são capazes de perceber e responder de forma diferente a estirpe em diversas histories.Limited dados in vivo também apontam para o papel de RANKL e OPG na modulação da remodelação óssea mediada mecanicamente. Isso inclui os efeitos da administração de OPG humana recombinante em reverter a diminuição no conteúdo mineral ósseo (CMO), densidade mineral óssea (DMO), ea resistência óssea de volta aos níveis normais nos membros de ratos imobilizados [11]. Também foi demonstrado que o excesso OPG realmente prejudica remodelação óssea em uma situação como a reparação de calo após a fratura, indicando que a proporção ideal de OPG para RANKL é dependente do modelo mecânico sendo empregado [12]. Finalmente, a transferência de genes local OPG para sites diminui significativamente, enquanto a transferência de genes RANKL aumenta significativamente a movimentação ortodôntica, possivelmente, respectivamente, inibir ou aumentar a osteoclastogênese mediada por RANKL [13,14]. Movimento ortodôntico de dentes é um bem-utilizada no modelo in vivo para determinação da contribuição de vários agentes endógenos e exógenos à modelação óssea mecânica mediada [15-19]. É o resultado da aplicação de forças aos dentes que causam reabsorção óssea sob pressão e deposição óssea sob tensão. O processo inteiro se baseia em remodelação óssea na qual o osso que circunda a degradação sofre raízes e ativa mecanismos de reparação como uma resposta à ortodôntico forces.Recently, uma proteína de fusão OPG-Fc e outros inibidores RANKL têm sido mostrados para reduzir a reabsorção óssea sistêmica e preservar óssea em uma variedade de configurações de doença clínica e pré-clínicos. Exemplos incluem a osteoporose primária, doença de Paget, artrite reumatóide, a hipercalcemia da malignidade, metástases osteolíticas, perda de massa óssea na pós-menopausa e doença periodontal [1,20-27]. Embora os benefícios potenciais desses inibidores RANKL em condições sistêmicas, resultando em significativa perda óssea são evidentes, há também os usos possíveis para a inibição do RANKL locais, tais como durante modulação mecanoterapia da modelagem óssea durante a movimentação ortodôntica, onde muitas vezes é necessária para minimizar os desnecessários movimento dos dentes. A estabilidade dos dentes de ancoragem, que tendem a se mover inadvertidamente durante o tratamento, é uma falha crítica em ortodontia. Para combater esse movimento indesejáveis, os ortodontistas têm desenvolvido vários métodos mecânicos de melhorar a ancoragem. No entanto, estas têm limitações importantes, inclusive a necessidade de cumprimento, o desconforto, custo ou falta de eficácia [28,29]. Dadas estas desvantagens, uma abordagem farmacológica dirigida a utilizar os mecanismos biológicos conhecidos subjacente a movimentação dentária pode fornecer uma resposta eficaz, não-conformes, meios não visíveis de ancoragem. Se o processo de reabsorção de modelagem durante a movimentação dentária pode ser inibido, o movimento do dente pode ser inibida também. Assim, se OPG está envolvido na modulação da mecanoterapia da modelagem óssea, por inibição do RANKL local pode fornecer uma nova abordagem farmacológica para prevenir a movimentação dentária desnecessários que é altamente desejável para a preservação da ancoragem ortodôntica.
REFERÊNCIA:
Matthew D. Dunn, Chan Ho Park, Paul J. Kostenuik, Sunil Kapila, and William V. Giannobile. Local delivery of osteoprotegerin inhibits mechanically mediated bone modeling in orthodontic tooth movement Bone.2008 November 9.
H. L. Wright, H. S. McCarthy, J. Middleton, and M. J. Marshall. RANK, RANKL and osteoprotegerin in bone biology and disease. Curr Rev Musculoskelet Med. 2009 March; 2(1): 56–64.
Brendan F Boyce and Lianping Xing. Biology of RANK, RANKL, and osteoprotegerin
Arthritis Res Ther. 2007; 9(Suppl 1): S1. Published online 2007 June 29. doi: 10.1186/ar2165.
Liberação local de osteoprotegerina inibe a modelagem óssea mediada mecanicamente na movimentação ortodôntica
O osso é um tecido especializado com uma estrutura complexa de composição que lhe permita desempenhar múltiplas funções mecânicas e metabólicas. A fim de manter estas funções dentro do corpo, o osso está em estado de constante remodelação. Durante este processo, também conhecida como remodelação óssea, os osteoclastos demineralise e reabsorvem o osso velho e depósito osteoblastos novo osso para manter uma massa óssea adequada às solicitações colocadas no esqueleto. Qualquer alteração no processo de remodelação óssea pode alterar a densidade mineral óssea (DMO), a resistência óssea ea microarquitetura óssea. Isso normalmente ocorre quando há um aumento na atividade dos osteoclastos, levando ao aumento da reabsorção óssea, resultando em diminuição da densidade óssea (osteopenia). A osteopenia também pode ocorrer devido à falta de vitamina D (raquitismo e osteomalácia) ou um excesso de hormônio da paratireóide (hiperparatireoidismo). Distúrbios do esqueleto também pode envolver um aumento na densidade mineral óssea (osteoesclerose), quer devido à função dos osteoclastos defeituosos (osteopetrose), ou como resultado de muito pouco hormônio da paratireóide (hipoparatireoidismo).
A deposição óssea e reabsorção resultado da interação entre osteoblastos da formação óssea e osteoclastos reabsorção óssea. Células da linhagem osteoblástica não estão apenas envolvidos na formação óssea, mas também regulam a formação de osteoclastos, ativação e sobrevivência. Este regulamento é indiretamente mediada por receptor ativador do fator nuclear kB ligante (RANKL), um membro do fator de necrose tumoral (TNF) superfamília. RANKL é produzida pelas células da linhagem osteoblástica, ligamento periodontal (PDL) células, e por linfócitos T. RANKL liga a um receptor chamado RANK, que está localizado na superfície dos osteoclastos e dos precursores dos osteoclastos. A ligação do RANKL ao RANK induz osteoclastogênese, ativa os osteoclastos maduros, media a inserção no osso, e promove a sua sobrevivência. A atividade de RANKL é controlada por um receptor chamariz solúvel chamada osteoprotegerina (OPG), que se liga ao RANK, inibindo a formação de osteoclastos, ativação e sobrevida [1].
Embora a contribuição da RANKL-OPG na remodelação óssea mediada por agentes biológicos sistêmicos e locais tem sido bem estudado [2,3], menos se sabe da participação destas proteínas mecanicamente induzida remodelação óssea. Vários estudos in vitro fornecer importantes insights sobre o papel potencial do OPG e RANKL mecanicamente regulado na modulação da remodelação óssea em ambientes de tensão alterada. carga mecânica à compressão de células isoladas PDL leva a uma regulação alta substancial de RANKL, com pouca mudança ou ligeiro aumento na expressão de OPG, que na osteoclastogênese por sua vez aumenta quando as pilhas carregadas são co-cultivados com células mononucleares óssea [4,5]. Além disso, meios condicionados de osteoblastos submetidas à microgravidade mostram um aumento na proporção RANKL / OPG, que é acompanhado pelo aumento da osteoclastogênese e reabsorção óssea em culturas de medula óssea de rato quando comparado com células cultivadas em 1 g. Em contrapartida, a carga de tração dinâmica upregulates OPG RNAm e concentração de OPG em meio condicionado, enquanto teve pouco efeito sobre os níveis de RANKL em células humanas PDL [6], e condicionada mídia de células PDL sujeito a uma força de tração cíclicos inibem a osteoclastogênese [7] . Do mesmo modo, os osteoblastos humanos demonstram maior OPG expressão, mas também uma diminuição no RANKL solúvel quando submetidos a deformações cíclicas [8]. Além disso, osteoblastos cultivados sobre substratos artificiais e submetidas à flexão também demonstram aumento dos níveis de OPG em relação ao RANKL [9]. Finalmente, a ST-2 medula óssea de camundongos expostos a células do estroma oscilação de fluxo de fluidos apresentam uma redução máxima de RANKL / OPG imediatamente após o término do fluxo, com um aumento significativo no OPG e RANKL diminuição [10]. RAW 264.7 monócitos co-cultivados com células ST-2 e submetidos a fluxo de fluido mostraram uma diminuição na formação de osteoclastos, quando comparados com as células controle. Juntos, esses estudos demonstram que diferentes tipos de tensões mecânicas pelo diferencialmente regulam OPG e RANKL resultar em diferenças importantes nas respostas líquido osteolíticas. Especificamente, os resultados sugerem que, enquanto as forças de microgravidade e cíclicos de compressão provavelmente contribuem para um aumento líquido na atividade osteolítica, aumentando a razão RANKL / OPG, o inverso é verdadeiro para a deformação elástica cíclica e oscilante fluxo de fluido. Embora estes estudos in vitro podem não representar precisamente a natureza complexa das tensões mecânicas vivida por ossos carregados in vivo, incluindo no PDL durante o movimento ortodôntico do dente, elas indicam que as células são capazes de perceber e responder de forma diferente a estirpe em diversas histories.Limited dados in vivo também apontam para o papel de RANKL e OPG na modulação da remodelação óssea mediada mecanicamente. Isso inclui os efeitos da administração de OPG humana recombinante em reverter a diminuição no conteúdo mineral ósseo (CMO), densidade mineral óssea (DMO), ea resistência óssea de volta aos níveis normais nos membros de ratos imobilizados [11]. Também foi demonstrado que o excesso OPG realmente prejudica remodelação óssea em uma situação como a reparação de calo após a fratura, indicando que a proporção ideal de OPG para RANKL é dependente do modelo mecânico sendo empregado [12]. Finalmente, a transferência de genes local OPG para sites diminui significativamente, enquanto a transferência de genes RANKL aumenta significativamente a movimentação ortodôntica, possivelmente, respectivamente, inibir ou aumentar a osteoclastogênese mediada por RANKL [13,14]. Movimento ortodôntico de dentes é um bem-utilizada no modelo in vivo para determinação da contribuição de vários agentes endógenos e exógenos à modelação óssea mecânica mediada [15-19]. É o resultado da aplicação de forças aos dentes que causam reabsorção óssea sob pressão e deposição óssea sob tensão. O processo inteiro se baseia em remodelação óssea na qual o osso que circunda a degradação sofre raízes e ativa mecanismos de reparação como uma resposta à ortodôntico forces.Recently, uma proteína de fusão OPG-Fc e outros inibidores RANKL têm sido mostrados para reduzir a reabsorção óssea sistêmica e preservar óssea em uma variedade de configurações de doença clínica e pré-clínicos. Exemplos incluem a osteoporose primária, doença de Paget, artrite reumatóide, a hipercalcemia da malignidade, metástases osteolíticas, perda de massa óssea na pós-menopausa e doença periodontal [1,20-27]. Embora os benefícios potenciais desses inibidores RANKL em condições sistêmicas, resultando em significativa perda óssea são evidentes, há também os usos possíveis para a inibição do RANKL locais, tais como durante modulação mecanoterapia da modelagem óssea durante a movimentação ortodôntica, onde muitas vezes é necessária para minimizar os desnecessários movimento dos dentes. A estabilidade dos dentes de ancoragem, que tendem a se mover inadvertidamente durante o tratamento, é uma falha crítica em ortodontia. Para combater esse movimento indesejáveis, os ortodontistas têm desenvolvido vários métodos mecânicos de melhorar a ancoragem. No entanto, estas têm limitações importantes, inclusive a necessidade de cumprimento, o desconforto, custo ou falta de eficácia [28,29]. Dadas estas desvantagens, uma abordagem farmacológica dirigida a utilizar os mecanismos biológicos conhecidos subjacente a movimentação dentária pode fornecer uma resposta eficaz, não-conformes, meios não visíveis de ancoragem. Se o processo de reabsorção de modelagem durante a movimentação dentária pode ser inibido, o movimento do dente pode ser inibida também. Assim, se OPG está envolvido na modulação da mecanoterapia da modelagem óssea, por inibição do RANKL local pode fornecer uma nova abordagem farmacológica para prevenir a movimentação dentária desnecessários que é altamente desejável para a preservação da ancoragem ortodôntica.
REFERÊNCIA:
Matthew D. Dunn, Chan Ho Park, Paul J. Kostenuik, Sunil Kapila, and William V. Giannobile. Local delivery of osteoprotegerin inhibits mechanically mediated bone modeling in orthodontic tooth movement Bone.2008 November 9.
H. L. Wright, H. S. McCarthy, J. Middleton, and M. J. Marshall. RANK, RANKL and osteoprotegerin in bone biology and disease. Curr Rev Musculoskelet Med. 2009 March; 2(1): 56–64.
Brendan F Boyce and Lianping Xing. Biology of RANK, RANKL, and osteoprotegerin
Arthritis Res Ther. 2007; 9(Suppl 1): S1. Published online 2007 June 29. doi: 10.1186/ar2165.
