Orientador: Dagmar Ruth Stach Machado

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia

Resumo: A reação biológica as partículas de desgaste é crítica para indução da perda asséptica do implante mediante a osteólise. Deste modo, foi objetivo deste trabalho avaliar o envolvimento dos receptores Toll-like receptors 2 e 4 no reconhecimento das partículas de titânio e zircônia. Mensurados...

Resumo: A reação biológica as partículas de desgaste é crítica para indução da perda asséptica do implante mediante a osteólise. Deste modo, foi objetivo deste trabalho avaliar o envolvimento dos receptores Toll-like receptors 2 e 4 no reconhecimento das partículas de titânio e zircônia. Mensurados em cultura de macrófagos murinos desafiados com as partículas de zircônia ou de titânio comparando a expressão de TLRs, seus adaptadores intracelulares e citocinas pró-inflamatórias. Em in vivo foram estudados a indução da osteolise utilizando o modelo de calvária e a geração da resposta inflamatória através da indução do edema e hiperalgesia. As partículas são prontamente fagocitadas pelos macrófagos em cultura, e resultam no aumento da expressão de RNAm para TLRs 2, 3, 4 e 9, os seus adaptadores MyD88 e NF-kB e das citocinas TNF-?, IL-1? e IL-6. Contudo, o padrão de expressão de RNAm para TLRs entre as partículas é distinto, enquanto a zircônia induz um aumento significativamente na expressão de TLR2, o titânio modula a expressão significativamente maior de TLR3, TL4 e TLR9, respectivamente. Todavia, a expressão do RNAm para a molécula adaptadora MyD88 envolvida na sinalização intracelular de TLR é estimulada em ambas as partículas e com uma cinética de expressão semelhante. O fator de transcrição NF-kB necessário para efetuar a expressão gênica das citocinas envolvidas na resposta inflamatória apresenta uma cinética de expressão distinta entre as partículas, na zircônia a expressão é imediata e alcança o máximo da expressão após duas horas, enquanto as partículas de titânio induzem um aumento exponencial do fator de transcrição. A expressão de RNAm das citocinas inflamatórias TNF-?, IL-1? e IL-6 induzidas pelas partículas de zircônia é significativamente menor em comparação com as partículas de ix titânio. Contudo a expressão protéica da citocina TNF-? é maior nas em cultura de macrófagos expostas as partículas de zircônia, enquanto as partículas de titânio induzem a expressão protéica das citocinas inflamatória IL- 6. Ambas as partículas são capazes de induzir osteólise no modelo da calvária, contudo, a osteolise induzida pela zircônia assim como a perda óssea foi significativamente menor em comparação com as partículas de titânio. Assim embora ambas as partículas induzam edema e hiperalgesia nos animais de experimentação contudo as partículas de titânio uma maior sensação de hiperalgesia. Com base nos nossos resultados sugerimos que a biocompatibilidade da zircônia é maior em comparação com o titânio, e a perda asséptica é modulada pelo reconhecimento mediado pelos TLRs os quais ativam as vias de sinalização intracelular como os fatores de transcrição NF-kB levando a expressão de citocinas inflamatórias

Abstract: The biological reaction to wear debris is critical to the osteolysis underlying aseptic loosening of prosthetic implants Therefore was the aim of this study was to evaluate the involvement of Toll-like receptors 2 and 4 in the recognition of titanium and zirconia particles. Measured in...

Abstract: The biological reaction to wear debris is critical to the osteolysis underlying aseptic loosening of prosthetic implants Therefore was the aim of this study was to evaluate the involvement of Toll-like receptors 2 and 4 in the recognition of titanium and zirconia particles. Measured in cultured murine macrophages challenged with particles of zirconia or titanium by comparing the expression of TLRs, their intracellular adaptors and the proinflammatory cytokines. Particle-induced osteolysis was evaluated in mice calvaria model, whereas the inflammatory responses through induction of hind paw edema and hyperalgesia. The particles are readily phagocytized by macrophages in culture and result in increased expression of mRNA for TLRs 2, 3, 4 and 9, its adaptors MyD88 and NF-kB, TNF-?, IL- 1? and IL-6 . However, the pattern of mRNA expression TLRs is distinct for the particles, while the zirconia induces a significant increase in expression of TLR2; titanium modulates the expression significantly greater TLR3, TLR9 and TL4, respectively. However, the mRNA for the adaptor molecule MyD88 involved in intracellular signaling of TLR is stimulated in both particles and with a similar kinetic. The transcription factor NF-kB is needed to carry the gene expression of cytokines involved in the inflammatory response has a different kinetics expression between the particles, whereas zirconia induces the expression with the maximum after two hours of incubation, the titanium particles induce an exponential increase. The mRNA expression of the inflammatory cytokines TNF-?, IL- 1? and IL-6 induced by the particles of zirconia is significantly lower compared with the particles of titanium. However, the protein expression of TNF-? is greater in cultured xi macrophages exposed to the particles of zirconia, while the titanium particles to induce protein expression of inflammatory cytokine IL-6. Both the particles induce osteolysis in the calvaria model however; the induced osteolysis by zirconia as well as the bone loss was significantly lower compared with titanium particles. So although both particles induce edema and hyperalgesia in animal models, titanium particles induced greater sense of hyperalgesia. Based on our results, we suggest that the biocompatibility of the zirconia is greater in comparison with the titanium and the loss is modulated by aseptic recognition mediated by TLRs which activate the intracellular signaling pathways as transcription factors NF-kB and leads to expression of inflammatory cytokines