Efeitos da nanopartícula de ácido poli lático-co-glicólico (PLGA) associada ao cloridrato de metformina na doença periodontal em ratos diabéticos / Effects of polylactic-co-glycolic acid (PLGA) nanoparticle associated with metformin hydrochloride on periodontal disease in diabetic rats

Existe uma associação entre diabetes e a periodontite, e a Metformina (MET) além de controlar os níveis glicêmicos, tem apresentado efeitos antiinflamatórios e na diminuição da perda óssea periodontal. Ao se veicular a MET a um sistema de nanopartículas pode-se apresentar a vantagem de aumento da eficácia terapêutica. Objetivos: esse estudo consistiu na avaliação dos efeitos antiinflamatórios, perda óssea e disponibilidade in vitro/in vivo de uma nanopartícula de ácido poli lático-co-glicólico (PLGA) associada à MET em um modelo de periodontite induzida por ligadura. Materiais e métodos: o PLGA carreado com diferentes doses da MET foi caracterizado pelo seu diâmetro médio, tamanho da partícula, índice de polidispensão e eficiência de aprisionamento. Foram utilizados ratos machos da linhagem Wistar, divididos aleatoriamente, em grupos controles e experimentais com diferentes doses de MET associadas ou não ao PLGA, os quais receberam diferentes tratamentos. Amostras de maxilas e tecidos gengivais foram utilizadas para avaliação de perda óssea e inflamação, por meio da microtomografia computadorizada, histopatológico, imunohistoquímica, análise de citocinas inflamatórias e expressão gênica de proteínas por RT-PCR quantitativo. Para o ensaio de liberação in vitro, utilizou-se o dispositivo de células de difusão vertical de Franz estáticas. Para a disponibilidade in vivo, as amostras de sangue foram coletadas em diferentes intervalos de tempo e analisadas por cromatografia líquida de alta eficiência acoplado a espectrometria de massas (HPLC-MS/MS). Resultados: o diâmetro médio das nanopartículas de PLGA carreadas com MET estava em um intervalo de 457,1 ± 48,9 nm (p <0,05) com um índice de polidispersidade de 0,285 (p <0,05), potencial Z de 8,16 ± 1,1 mV (p <0,01) e eficiência de aprisionamento (EE) de 66,7 ± 3,73. O tratamento com a MET 10 mg / kg + PLGA mostrou uma baixa concentração de células inflamatórias, fraca imunomarcação para RANKL, Catepsina K, OPG e osteocalcina. Diminuição dos níveis de IL-1ß e TNF-α (p <0,05), aumento da expressão gênica do AMPK (p <0,05) e diminuição do NF-κB p65, HMGB1 e TAK-1 (p <0,05). O 10 mg/kg MET + PLGA foi liberado no ensaio in vitro sugerindo um modelo cinético de difusão parabólica com um perfil de liberação que atinge 50% de seu conteúdo em 2h e permanece em liberação constante em torno de 60% até o final de 6h. O ensaio in vivo mostrou o volume aparente de distribuição Vz/F (10 mg/kg MET + PLGA, 46,31 mL/kg vs. 100 mg/kg MET + PLGA, 28,8 mL/kg) e o tempo médio de residência MRTinf (PLGA + MET 10 mg /kg, 37,66h vs. MET 100 mg/kg, 3,34h). Conclusão: o PLGA carreado com MET diminuiu a inflamação e a perda óssea na periodontite em ratos diabéticos. O 10 mg/kg MET + PLGA teve uma taxa de eliminação mais lenta em comparação com o MET 100 mg/kg. A formulação modifica os parâmetros farmacocinéticos, como volume de distribuição aparente e tempo médio de residência (AU).

There is an association between diabetes and periodontitis, and Metformin (MET) in addition to controlling glycemic levels, has shown anti-inflammatory effects and decreased periodontal bone loss. By transferring MET to a nanoparticle system, the advantage of increasing therapeutic efficacy can be presented. Objectives: this study consisted of evaluating the antiinflammatory effects, bone loss and in vitro/in vivo availability of a polylactic-co-glycolic acid (PLGA) nanoparticle associated with MET in a ligature-induced periodontitis model. Materials and methods: PLGA loaded with different doses of MET was characterized by its mean diameter, particle size, polydispension index and entrapment efficiency. Male Wistar rats were used, randomly divided into control and experimental groups with different doses of MET associated or not with PLGA, which received different treatments. Samples of jaws and gingival tissues were used to assess bone loss and inflammation, using computed microtomography, histopathology, immunohistochemistry, analysis of inflammatory cytokines and gene expression of proteins by quantitative RT-PCR. For the in vitro release assay, the static Franz vertical diffusion cell device was used. For in vivo availability, blood samples were collected at different time intervals and analyzed by high performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (HPLC-MS/MS). Results: the mean diameter of MET-loaded PLGA nanoparticles was in the range of 457.1 ± 48.9 nm (p <0.05) with a polydispersity index of 0.285 (p <0.05), Z potential of 8.16 ± 1.1 mV (p <0.01) and trapping efficiency (EE) of 66.7 ± 3.73. Treatment with MET 10 mg/kg + PLGA showed a low concentration of inflammatory cells, weak immunostaining for RANKL, Cathepsin K, OPG and osteocalcin. Decreased IL-1ß and TNF-α levels (p <0.05), increased AMPK gene expression (p <0.05) and decreased NF-κB p65, HMGB1 and TAK-1 (p <0. 05). The 10 mg/kg MET + PLGA was released in the in vitro assay suggesting a kinetic model of parabolic diffusion with a release profile that reaches 50% of its content in 2h and remains in constant release around 60% until the end of 6h . The in vivo assay showed the apparent volume of distribution Vz/F (10 mg/kg MET + PLGA, 46.31 mL/kg vs. 100 mg/kg MET + PLGA, 28.8 mL/kg) and the mean MRTinf residency (PLGA + MET 10 mg/kg, 37.66h vs. MET 100 mg/kg, 3.34h). Conclusion: MET-loaded PLGA decreased inflammation and bone loss in periodontitis in diabetic rats. 10 mg/kg MET + PLGA had a slower rate of elimination compared to 100 mg/kg MET. The formulation modifies pharmacokinetic parameters such as apparent volume of distribution and mean residence time (AU).

Dental caries and bacterial load in saliva and dental biofilm of type 1 diabetics on continuous subcutaneous insulin infusion

Abstract Objectives Since most of the studies evaluates diabetics on multiple daily injections therapy and continuous subcutaneous insulin infusion may help gain better metabolic control and prevent complications, the objective of this study was to evaluate the prevalence of dental caries, the unstimulated salivary flow rate and the total bacteria load, Streptococcus spp. levels and Lactobacillus spp. levels in saliva and supragingival dental biofilm of type 1 diabetics on insulin pump. Material and Methods Sixty patients with type 1 diabetes on insulin pump and 60 nondiabetic individuals were included. The dental caries evaluation was performed using ICDAS and the oral hygiene was assessed according to Greene and Vermillion Simplified Oral Hygiene Index. Unstimulated saliva and supragingival dental biofilm were collected. Total bacteria, Streptococcus spp. and Lactobacillus spp. was quantified by qPCR. Results Patients with type 1 diabetes had a higher prevalence of dental caries and filled and missing teeth when compared with the control group. These patients were associated with more risk factors for the development of dental caries, namely a lower unstimulated salivary flow rate and a higher bacterial load in saliva and dental biofilm. Conclusion Some risk factors related to dental caries were associated with type 1 diabetics. An early diagnosis combined with the evaluation of the risk profile of the diabetic patient is imperative, allowing the dental caries to be analyzed through a perspective of prevention and the patient to be integrated into an individualized oral health program.

Efeito das drogas antidiabéticas na movimentação dentária em ratos diabéticos tipo 1: avaliação microtomográfica e histológica / Effect of antidiabetic drugs on tooth movement in type 1 diabetic rats: microtomographic and histological evaluation

A diabetes mellitus (DM) é um grupo de doenças metabólicas caracterizadas por hiperglicemia resultante do déficit na secreção e/ou ações de insulina. Dentre as muitas complicações da diabetes incluem a osteopenia diabética, que causa osteoporose e aumento do risco de fraturas ósseas. A patofisiologia da baixa resistência óssea associada a DM é considerada multifatorial, podendo ser decorrente da deficiência de insulina, resistência à insulina, insuficiência de osteoblastos, deficiência de vitamina D, formação e acúmulo dos produtos finais da glicação avançada e complicações microvasculares. Por isso, existe um interesse crescente no estudo da diabetes associada a outras alterações metabólicas e o efeito das drogas antidiabéticas, de forma a reverter os efeitos maléficos. O objetivo desse estudo foi avaliar a influência das drogas antidiabéticas na movimentação dentária ortodôntica e na densidade/microarquitetura óssea alveolar em ratos diabéticos. Assim, ratos Normoglicêmicos (NG,n=20) e Diabéticos induzidos pela estreptozotocina (DM1,n=60) foram divididos em: TinDM1(n=20) tratados com Insulina, TinmetDM1(n=20) tratados com Insulina+Metformina, e os STDM1(n=20) e STNG(n=20) que não receberam tratamento. Após 14 dias da indução, o 1o molar superior direito recebeu força ortodôntica (50g) em sentido mesial. Nos periodos experimentais de 0, 3, 7 e 14 dias, as maxilas foram coletadas e submetidas às análises microtomográficas para quantificar a movimentação dentária e a densidade óssea e histológica, para avaliar as alterações periodontais ocorridas durante a movimentação. Os dados microtomográficos foram submetidos à ANOVA a dois critérios e teste de Tukey (p<0,05). A indução com estreptozotocina induziu ao quadro de diabetes grave (glicemia de jejum de 325mg/dL) os quais foram acentuados com o tempo no grupo STDM1 (404mg/dL). A utilização de insulina e da associação insulina e metformina reduziram consideravelmente os níveis glicêmicos (127mg/dL)...

Diabetes mellitus (DM) is a group of metabolic diseases characterized by hyperglycemia resulting in deficits in the secretion and/or insulin action. Among the many complications of diabetes, it includes diabetic osteopenia that causes osteoporosis and increased risk of bone fractures. The pathophysiology associated with low bone strength in DM is considered multifactorial and may be due to insulin deficiency, insulin resistance, osteoblast deficiency, vitamin D deficiency, formation and accumulation of advanced glycation end products and microvascular complications. Therefore, there is a growing interest in the study of diabetes associated with other metabolic abnormalities and the effect of antidiabetic drugs, in order to reverse the deleterious effects. The objective of this study was to evaluate the influence of antidiabetic drugs in orthodontic tooth movement and alveolar bone density/microarchitecture in diabetic rats. Thus, normoglycemic rats (NG, n=20) and streptozotocin-induced diabetic (DM1, n=60) were divided into TinDM1 (n=20) treated by insulin, TinmetDM1 (n=20) treated by Insulin + Metformin and STDM1 (n = 20) and STNG (n = 20) that received no treatment. After 14 days of induction, the M1 received orthodontic force (50g) to move mesially. After 0, 3, 7 and 14 days jaws were collected and subjected to microtomographic images analysis to quantify, tooth movement and bone density and histological analysis to evaluate periodontal changes occurred during the movement. Microtomographic data were submitted to two-way ANOVA and Tukey test (p <0.05). The induction with streptozotocin induced severe diabetes frame (fasting blood glucose 325 mg/dL) which accentuated over the time of the disease in STDM1 group (404mg/dL). The use of insulin and insulin and metformin reduced blood glucose levels to satisfactory values (127mg/dL). The strength of 50g applied on M1 promoted linear tooth movement, being lower in STNG group...