R. Periodontia - Setembro 2008 - Volume 18 - Número 03
PRINCIPAIS MEDIADORES INFLAMATÓRIOS
ENVOLVIDOS NA FISIOPATOLOGIA DA PERIODONTITE –
PAPEL DE MODULADORES FARMACOLÓGICOS
Main inflammatory mediators involved in the physiopathology of periodontitis – role of
pharmacological modulators
Vilma Lima1, Mirna Marques Bezerra2, Renata Ferreira de Carvalho Leitão3, Gerly Anne de Castro Brito4, Francisco Airton
Castro da Rocha5, Ronaldo de Albuquerque Ribeiro6
RESUMO
A periodontite é uma doença inflamatória caracterizada por infiltrado leucocitário, perda de tecidos de sustentação, reabsorção do osso alveolar e formação de bolsas
periodontais. A gravidade da doença está associada com
os mecanismos de resposta do hospedeiro a fatores
microbianos uma vez que componentes dessas bactérias
são capazes de ativar as células de defesa do hospedeiro
determinando a liberação de mediadores que estimulam o
dano tecidual. Esses mediadores incluem uma variedade
de moléculas tais como citocinas, especialmente IL-1β e
TNF-α; prostaglandinas, como PGE2; enzimas hidrolíticas,
como as metaloproteinase de matriz (MMP) e o óxido nítrico
(NO), um mediador importante que determina eventos de
sinalização extra e intracelular, produzindo dentre outros
efeitos biológicos, relaxamento da musculatura lisa, com a
conseqüente vasodilatação e broncodilatação. Além disso,
o NO atua em eventos inflamatórios afetando o metabolismo ósseo. Em conjunto, esses mediadores são responsáveis pela extensão e gravidade da doença. O objetivo
dessa revisão foi discutir os principais mediadores inflamatórios envolvidos na patogênese da doença periodontal e
o papel de moduladores farmacológicos nesse processo,
na perspectiva de contribuir para a compreensão dos fenômenos associados com a lise óssea e a busca de tratamentos que possam alterar o curso evolutivo da doença
periodontal.
UNITERMOS: periodontite, citocinas, prostaglandinas,
metaloproteinases, óxido nítrico. R Periodontia 2008;
18:07-19.
Recebimento: 31/10/07 - Correção: 04/03/08 - Aceite: 31/05/08
INTRODUÇÃO
Fisiopatologia da Periodontite
A periodontite é uma doença inflamatória crônica caracterizada por infiltração de leucócitos, perda
de tecido conjuntivo, reabsorção de osso alveolar e
formação de bolsa periodontal. Neste processo, o
papel da bactéria e a resposta do hospedeiro na
periodontite foram reconhecidos há muito tempo.
Juntos, estes dois fatores conduzem à liberação de
mediadores inflamatórios e, finalmente, perda de
osso alveolar (ASSUMA et al., 1998).
Os processos inflamatórios e imunológicos se instalam nos tecidos orais para protegê-los contra a presença, invasão e disseminação de microrganismos e
seus produtos. Em alguns casos, essas reações de
defesa do hospedeiro podem ser prejudiciais por serem, também, passíveis de danificar as células e estruturas vizinhas do tecido conjuntivo. Ademais, as
reações imunoinflamatórias, cuja extensão alcança
os níveis mais profundos do tecido conjuntivo, indo
além da base do sulco gengival, poderão envolver o
osso alveolar nesse processo destrutivo. Dessa forma, tais processos “defensivos” podem, paradoxalmente, responder pela maior parte da lesão tecidual
obser vada na gengivite e na periodontite
(MADIANOS et al., 2005).
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Uma vez instalada a doença, diversos fatores podem,
eventualmente, interferir na progressão da inflamação, agravando-a. A extensão e a gravidade da lesão estão relacionadas com o nível de resistência do hospedeiro aos fatores
microbianos, pois bactérias e seus produtos são capazes de
iniciar respostas locais do hospedeiro. Estas respostas envolvem geração de alguns mediadores inflamatórios como
citocinas e prostaglandinas; fatores de crescimento; elaboração de enzimas líticas; além do recrutamento de células
inflamatórias e ativação de osteoclastos, as quais formam a
base da destruição periodontal (WAHL et al., 1993;
ALEXANDER et al., 1996; ASSUMA et al., 1998).
Metabolismo ósseo
O osso é um tecido que contém células vitais que produzem e respondem a vários estímulos externos e internos.
Assim como outros tecidos conjuntivos, depois de formado,
é continuamente destruído e renovado por atividade celular,
em resposta a diversos fatores sistêmicos e locais e estresse
mecânico. Esse processo de remodelagem ocorre através de
ações coordenadas dos osteoclastos e dos osteoblastos que
agem em porções discretas do tecido. Os fatores que regulam estes efeitos são gerados sistemicamente ou produzidos no local, tais como os metabólitos do ácido araquidônico,
os fatores de crescimento e as citocinas (MUNDY, 1991;
DIZIAK, 1993).
Num estado fisiológico normal existe um acoplamento
entre reabsorção e formação relacionadas com a
remodelagem óssea. Entretanto, em várias doenças metabólicas que podem acometer os ossos ocorrem anormalidades nesta coordenação. Isso é comumente causado pelo
desequilíbrio entre os processos de reabsorção e
neoformação óssea (MUNDY, 1991). Como por exemplo, nas
osteoporoses há um relativo excesso de destruição óssea,
comparada com sua respectiva formação. Nesse caso, o osso
é gradativamente perdido durante o avanço da idade ou após
o período da menopausa. Em algumas fases da doença, tal
alteração pode ser devida a um aumento absoluto na
reabsorção e, em outras fases, a um decréscimo absoluto
na formação óssea (WACTAWSKI-WENDE et al., 1996).
Os mecanismos que afetam o balanço entre reabsorção
e formação não são completamente compreendidos. No entanto, há crescente evidência de que uma cascata complexa
de eventos relacionando fatores autócrinos e parácrinos do
hospedeiro estejam envolvidos na regulação desse metabolismo (MUNDY, 1991).
O primeiro evento celular da seqüência de remodelagem
óssea consiste na formação e ativação dos osteoclastos. Os
osteoblastos, entretanto, exercem um papel regulatório em
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apoio a essa atividade. O tecido que é removido é, subseqüentemente, reposto pela ação das células osteoblásticas,
o que leva à formação de elementos da matriz orgânica e
sua eventual mineralização (DIZIAK, 1993).
Os eventos relacionados com a formação óssea incluem atração dos precursores de osteoblastos para o sítio do
defeito ósseo, a partir de um processo de quimiotaxia, e
estimulação da proliferação e maturação destes precursores, os quais são capazes de sintetizar as proteínas ósseas,
ou seja, colágeno tipo I, osteocalcina, osteopontina, fosfatase
alcalina, proteoglicanos e outros componentes estruturais.
Além disso, ocorre também a síntese de fatores regulatórios
de crescimento, os quais são estocados dentro da matriz
óssea por curto período de tempo, quando então, acontece
a mineralização dessa estrutura (MUNDY, 1991).
Quanto à destruição óssea, está claro que os
osteoclastos podem tornar-se ativados por mudanças na
superfície mineral do osso. São formados a partir de precursores hematopoiéticos da medula, os quais interagem com
os elementos formados do sangue, como linfócitos,
monócitos e granulócitos. Após a maturação dos progenitores, a fase de reabsorção óssea osteoclástica ocorre por
um período de dez dias (MUNDY, 1991).
Nos últimos anos tem existido um aumento marcante
na compreensão sobre o papel das citocinas geradas no ambiente ósseo. Estas citocinas podem ser geradas por células
imunes, tais como os linfócitos e monócitos na cavidade medular ou por outras células ósseas, particularmente as células da linhagem osteoblástica. Elas incluem as IL-1α e β, o
TNF (TNF-α), a linfotoxina (TNF-β), a IL-6, o Fator de Indução
de Diferenciação, também chamado de Fator Inibitório de
leucemia, a 1,25 dihidroxivitamina D, o IFN-γ, o TGF-β e,
ainda, o antagonista de receptor de IL-1, IL-1ra (MUNDY,
1991).
A PGE2 é o principal metabólito do ácido araquidônico e
pode ser produzida pela maioria das células. Possui efeito
significante sobre o metabolismo ósseo e seu possível papel
na reabsorção óssea estimulada por IL-1 tem sido extensivamente estudado com resultados conflitantes (TATAKIS, 1993).
Alguns estudos in vitro têm mostrado que a inibição da síntese de PG não tem efeito sobre a atividade de reabsorção
óssea mediada por IL-1 (THOMSON et al., 1986). Outros
achados in vitro sugerem que, embora as PGs contribuam
para o processo de reabsorção através do aumento do efeito da IL-1, esta não requer PGs para seu efeito de reabsorção
(TATAKIS, 1993).
As PGs estão envolvidas no recrutamento de osteoclastos
estimulados por IL-1, podendo afetar as células progenitoras
dos mesmos, além de promover sua diferenciação. De modo
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geral, as evidências sugerem que a IL-1 tem efeitos sobre a
reabsorção dependentes e independentes de PGs (TATAKIS,
1993).
REVISÃO DA LITERATURA
Citocinas e periodontite
Diversos estudos apontam as citocinas como importantes mediadores associados à patogênese da periodontite.
Produtos bacterianos induzem a síntese de citocinas pró-inflamatórias, como interleucina-1 beta (IL-1β), interleucina-6
(IL-6), interleucina-8 (IL-8) e fator de necrose tumoral (TNF)
principalmente por macrófagos (GARRINSON et al. 1988,
LINDEMANN et al. 1988, AGARWAL et al., 1995).
Dentre as várias citocinas, destacam-se o TNF e a IL-1,
mediadores que podem potencialmente participar nesse processo. Tais citocinas estimulam a reabsorção óssea diretamente por induzir a proliferação de progenitores de
osteoclastos, e indiretamente por estimular a atividade de
reabsorção dos osteoclastos maduros (ASSUMA et al., 1998),
e por aumentar a síntese de colagenases (McGEE et al.,
1998).
Tem sido demonstrado que o bloqueio de TNF-α ou de
IL-1 contribui sobremaneira para a inibição de aproximadamente 80% do recrutamento de células inflamatórias e redução de 60% da perda óssea que ocorre na periodontite. A
magnitude dessa inibição deveria ser inesperada devido ao
papel primário atribuído às prostaglandinas nesse processo
durante muitos anos (ASSUMA et al., 1998). Contudo, sabese que o papel das citocinas é de suma importância para o
desencadeamento e perpetuação das periodontites.
Além das citocinas IL-1 e TNF, um papel relevante para
IL-6 tem sido sugerido na regulação da reabsorção mediada
por citocinas, visto que IL-6 aumenta a reabsorção óssea estimulada por IL-1 e por TNF (MUNDY, 1991). Kurihara et al.,
(1990) demonstraram que IL-6 é capaz de estimular a formação de osteoclastos a longo prazo em culturas de medula humana, além da diferenciação de precursores
osteoclásticos em osteoclastos maduros, não apresentando, porém, efeitos diretos em osteoclastos maduros (DZIAK,
1993). Da mesma forma, IL-1, TNF-α e TNF-β apresentam
efeitos similares a IL-6 na estimulação da formação de células osteoclásticas (PFEILSCHIFTER et al., 1989). Isso implica
dizer que a IL-6 pode ser um importante alvo na modulação
da resposta osteoclástica observada na periodontite.
Adicionalmente, atenção especial vem sendo dada a IL10, uma citocina antiinflamatória, também conhecida por
suas propriedades imunossupressoras no controle da perda
óssea periodontal. A IL-10 pode ser produzida por linfócitos
T e B, monócitos e macrófagos ativados e tem sido implicada
na supressão da destruição tecidual (GOUTOUDI et al.,
2004). Sabe-se que agentes como as metilxantinas, a exemplo da pentoxifilina, apresentam além de suas propriedades
inibidoras de citocinas pró-inflamatórias, capacidade de aumentar a síntese de IL-10. Vale salientar, que os níveis dessa
citocina podem ser críticos na regulação imune, controlando o balanço entre as respostas inflamatórias inatas e as
respostas humorais adquiridas (YAMAZAKI et al., 2001). Dessa
forma, as citocinas podem participar da fisiopatologia das
periodontites desencadeamento e perpetuação de mediadores imunoinflamatórios.
Apesar da extensa literatura a esse respeito, falta ainda
uma definição exata do papel da imunoinflamação na
periodontite em respostas aos agentes patogênicos, especialmente por que a periodontite é mais facilmente estudada
retrospectivamente no homem e, ainda, marcadores clínicos confiáveis, utilizados para detectar a atividade da doença, não são avaliáveis na prática clínica (GRIFFITHS et al.,
1988). Nesse sentido, o uso de um modelo animal, no qual
determinados parâmetros locais e sistêmicos possam ser estudados prospectivamente são bastante interessantes
(KLAUSEN, 1991). Existem várias maneiras de se induzir doença periodontal em ratos, como, por exemplo, introduzindo experimentalmente bactérias específicas ou seus próprios produtos no sulco gengival (BAB et al., 1979; IJUHIN,
1988). Outro modo de se induzir a periodontite nestes animais é através da inserção de fio de sutura, em torno do
colo de um dos dentes molares (LIMA et al., 2000; Bezerra
et al., 2000). Assim, seja como corpo estranho ou como fator retentivo à microbiota oral, a presença do fio incita uma
resposta local que muito se assemelha à periodontite humana (BEZERRA et al., 2000).
Nos últimos anos, foram realizados diversos estudos utilizando um modelo animal onde a periodontite pode ser
induzida, reproduzida e facilmente mensurável. Assim, utilizando fio de náilon em torno dos molares superiores de ratos Wistar, a perda óssea alveolar é induzida de forma
significante com pico entre sete e onze dias (BEZERRA et al.,
2000; LIMA et al., 2000). Vale salientar que, sendo o náilon
um material que menos contribui para acúmulo microbiano,
o fio utilizado especialmente em monofilamento deve atuar,
sobretudo, como um corpo estranho estimulando a resposta local. Nesse aspecto, demonstrou-se também o quão interessante tem sido o uso de agentes farmacológicos enquanto moduladores da resposta inflamatória.
Diante do fato que a periodontite pode tanto contribuir
para alterações sistêmicas importantes, favorecendo o aumento do risco de doença cardiovascular (VETTORE, 2003),
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diabetes (PUCHER & STEWART, 2004) ou nascimento de bebês prematuros (OFFENBACHER, 1996), como também pode
sofrer influências de condições sistêmicas, parece interessante
verificar o efeito de determinados medicamentos utilizados
na prática clínica com objetivos terapêuticos diversos à abordagem periodontal.
Prostaglandinas e Periodontite
As prostaglandinas (PG) exercem várias funções nas reações inflamatórias, contribuindo principalmente nos fenômenos de aumento de permeabilidade vascular e
vasodilatação na microcirculação (MONCADA et al., 1973).
A formação das PG está sob o controle das isoenzimas
cicloxogenases 1 e 2 (COX-1 e COX-2). COX-1 é expressa
constitutivamente no estômago, rins, musculatura lisa
vascular e plaquetas, levando à formação de pequenas quantidades de PG necessárias para a homeostase (SMITH et al.,
1994). Por outro lado, a expressão de COX-2 pode ser
induzida em diferentes células (neutrófilos, monócitos,
macrófagos, células endoteliais) por estímulos inflamatórios
(IL-1, TNF, LPS) contribuindo para produção de grandes quantidades de PGs nos sítios inflamatórios (VANE & BOTING,
1995). Recentemente, foi descrita uma terceira isoenzima
ciclooxigenase (COX-3) que compartilha características
catalíticas e estruturais tanto da COX-1 como da COX-2
(CHANDRASEKHARAN et al., 2002). Entretanto, mais estudos ainda são necessários para esclarecer o papel de COX-3,
caracterizando o padrão específico da expressão da COX-3
em condições fisiológicas e patológicas.
Com base nessas observações foi sugerido que COX-2 é
o alvo relevante para os efeitos terapêuticos de fármacos
antiinflamatórios não esteroidais (AINES), enquanto a inibição de COX-1 seria responsável pelos efeitos colaterais comuns dos AINES (ulcerações e hemorragia da mucosa gástrica, redução do fluxo sanguíneo renal e alterações na coagulação sanguínea (VANE & BOTING, 1996).
Embora a relação entre COX-1/COX-2 e efeitos colaterais
e terapêuticos dos AINES pareça elucidada é interessante
avaliar esses achados sob a luz de estudos animais que revelaram um papel protetor da COX-2 no estômago, rim, coração, vasos e sistema reprodutor (CORUZZI et al., 2004). De
fato, recentemente foi demonstrada a associação entre agentes seletivos para COX-2 (rofecoxib) e distúrbios
cardiovasculares graves (DAVIES & JAMALI, 2004). Com base
nesses achados, é válido considerar que cada uma das
isoformas da COX parece exercer papéis importantes na fisiologia celular, sendo também provável que ambas isoformas
participem do processo inflamatório, cada uma sob circunstâncias particulares.
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As principais alterações inflamatórias obser vadas na
periodontite incluindo eritema gengival, edema e reabsorção
óssea podem ser, pelo menos em parte, mediadas por ações
diretas das prostaglandinas, particularmente aquelas da série E (PGE2) (OFFENBACHER et al., 1993; CHOI et al., 2005).
De fato, estudos sugerem que a concentração de PGE2 no
fluido gengival pode ser utilizada como um marcador da
periodontite (HEASMAN et al., 1998; CHOI et al., 2005). Foi
demonstrado que pacientes com periodontite apresentam
elevados níveis de PGE2 no fluido gengival (OFFENBACHER
et al., 1986).
As prostaglandinas possuem efeito significante sobre o
metabolismo ósseo e seu potencial papel na reabsorção óssea através da atividade da IL-1 tem sido extensivamente
estudado (TATAKIS, 1993, RUWANPURA et al., 2004). Alguns
estudos in vitro têm demonstrado que a inibição da síntese
de prostaglandinas não possui efeito sobre a atividade de
reabsorção óssea mediada por IL-1 (THOMSON et al., 1986).
Isto pode ser explicado por outros achados in vitro os quais
sugerem que embora as prostaglandinas possam contribuir
para o processo de reabsorção através do aumento do efeito da IL-1, ela não é essencial para a reabsorção via esta
citocina. De modo geral, as evidências sugerem que a IL-1
tem efeitos sobre a reabsorção dependentes e independentes de prostaglandinas (TATAKIS, 1993).
Vários estudos demonstram que a concentração de PGE2
no fluido gengival pode ser utilizada como um marcador clínico e subclínico da periodontite tendo em vista a elevação
progressiva desse mediador a partir de gengivas saudáveis
até formas mais graves da doença periodontal
(OFFENBACHER et al. 1984, 1986,1989, 1993; HEASMAN
et al., 1998).
Uma das maneiras de se inibir a síntese de
prostaglandinas é através da inibição da COX pelos AINES.
Esses agentes são usados como adjuvantes na terapia
periodontal e alguns autores sugerem que a capacidade dos
AINES de reduzir a reabsorção óssea da periodontite se deve
à inibição de PGE2. Foi demonstrado que indometacina, um
clássico e potente antiinflamatório não esteroidal não-seletivo, reduz a magnitude da periodontite (DIONNE &
BERTHOLD, 2001). De forma interessante, demonstrou-se
que IL-1 induz a produção de PGE2 em fibroblastos e outras
células do tecido conjuntivo, o que levaria à expressão e ativação de genes para metaloproteinases (MMP). Se a produção de PGE2 é inibida não haveria efeitos sobre a expressão
dos genes das MMP. Este pode ser um mecanismo pelo qual
os AINES retardariam a degradação de osso e colágeno
(WANG et al., 2005).
Embora a reabsorção óssea seja reduzida pelos AINES,
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sua abolição completa nem sempre é obser vada
(OFFENBACHER et al., 1992; PAQUETTE et al., 2000). Essa
observação está de acordo com as evidências que implicam
outros mediadores (IL-1, TNF-α) na periodontite e que tais
mediadores são freqüentemente dependentes da presença
de PGE2, o que sugere a atuação conjunta desses mediadores deve ser mais importante que a ação isolada de cada um
desses (PAGE, 1991; RUWANPURA et al., 2004).
O principal objetivo da terapia periodontal é controlar a
lesão inflamatória de tal forma que a destruição progressiva
do periodonto possa ser interrompida ou, pelo menos, retardada. O bloqueio da resposta do hospedeiro juntamente
com o controle das bactérias periodontopatogênicas representa um conceito emergente no tratamento da periodontite.
Tais estratégias terapêuticas têm sido empregadas a partir
da observação de que mediadores inflamatórios (IL-1, PGE2)
podem desempenhar importante papel na patogênese da
periodontite (PAGE, 1991; AIRILA-MANSSON et al., 2006).
Metaloproteinases e Periodontite
A perda progressiva dos constituintes da matriz levando
à perda óssea é uma etapa comum na patogênese de doenças ósseas inflamatórias como a periodontite (PRESHAW
et al., 2004). Evidências crescentes sugerem que a ativação
de enzimas proteolíticas, incluindo uma família de enzimas
metal-dependentes chamadas metaloproteinases de matriz
(MMP), é responsável pela destruição do colágeno durante
doenças inflamatórias (SORSA et al., 2004). Provavelmente,
um descompasso entre a ativação das MMP e a inibição de
seus inibidores endógenos promove a destruição patológica
dos componentes da matriz extracelular (PAGE, 1991; SORSA
et al., 2004).
A colagenase e outras MMP estão presentes nos tecidos e fluidos gengivais cronicamente inflamados, observando-se após tratamento periodontal redução significativa da
atividade colagenolítica no fluido gengival (MANCINI et al.,
1999; SORSA & GOLUB, 2005).
As MMP são produzidas por macrófagos, fibroblastos residentes, queratinócitos e a enzima pré-formada está presente nos polimorfonucleares (PMNs) (MANCINI et al., 1999).
Essas células desempenham importante papel na destruição tecidual periodontal. Progressos na elucidação da
fisiopatologia de doenças inflamatórias crônicas têm levado
a um novo conceito envolvendo a inibição das MMP como
alternativa terapêutica para o tratamento da periodontite
(SORSA et al., 2004; SORSA & GOLUB, 2005). A produção e
liberação das MMP são reguladas por citocinas tais como
TNF-α e IL-1β (NAITO & YOSHIKAWA, 2005). Estas citocinas
liberam MMP por um mecanismo dependente de PGE2.
Observou-se que baixos níveis de PGE2 são requeridos para
uma liberação ótima de MMP. Entretanto, a liberação de IL1β e TNF-α, assim como a atividade dos genes das MMP
são suprimidas por altos níveis de PGE2. A análise deste último mecanismo mostra que altos níveis de PGE2 parecem ter
um papel inibitório, controlando a degradação da matriz
extracelular que ocorre na periodontite. Essas respostas variadas das células à PGE2 sugerem que esse mediador desempenha ações supressoras e estimulatórias na progressão da periodontite (NAITO & YOSHIKAWA, 2005).
As tetraciclinas têm sido largamente usadas como terapia adjuvante nas periodontites (GOLUB et al., 2001;
PRESHAW et al., 2004). Embora inicialmente atribuída a suas
propriedades antimicrobianas, a eficácia clínica das
tetraciclinas modificadas na periodontite parece se dever a
sua atividade antiinflamatória intrínseca, uma vez que baixas doses (não antimicrobianas) de doxiciclina, uma
tetraciclina semi-sintética reduz a perda de inserção e a atividade excessiva de colagenase no fluido gengival de pacientes com periodontite (THOMAS et al., 2000; CATON et al.,
2000; PRESHAW et al., 2004). Desta forma, a inibição da atividade das MMP seria então responsável pelos efeitos protetores das tetraciclinas na periodontite. Ademais, estudos in
vivo e in vitro mostraram que as tetraciclinas modificadas disponíveis comercialmente, como a doxiciclina, podem inibir a
atividade de colagenases por um mecanismo independente
de sua eficácia antimicrobiana (SORSA & GOLUB, 2005).
Embora os mecanismos dessa inibição não sejam compreendidos, o bloqueio das MMP pelas tetraciclinas pode
ser relacionado à capacidade de ligação dessas drogas a íons
metálicos (Ca +2 , Zn +2 ), uma vez que essas enzimas
(colagenase e gelatinase) requerem íons Zn+2 no seu sítio
ativo e íons Ca +2 para estabilizar a sua conformação
molecular. Além de suas propriedades anticolagenase, as
tetraciclinas são também potentes inibidores da função
osteoclástica e da reabsorção óssea (SORSA & GOLUB, 2005).
Óxido Nítrico e Periodontite
O óxido nítrico (NO) é um mensageiro molecular com
múltiplas funções biológicas produzido por diversos tipos de
células. Desempenha papel relevante em várias áreas, como
na transmissão de estímulos nervosos, na fisiologia pulmonar, na coagulação sanguínea, na defesa e imunidade, incluindo a modulação de respostas inflamatórias (MONCADA
et al., 1991). É formado a partir do aminoácido L-arginina
por um grupo de enzimas denominadas NO sintetases (NOS).
Três isoformas distintas de NOS foram identificadas: uma
isoforma neuronal (NOSn), inicialmente isolada do cérebro
(BREDT et al., 1991; SESSA et al., 1992), uma endotelial
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(NOSe), isolada do endotélio (LAMAS et al., 1992) e uma
isoforma induzida (NOSi), isolada inicialmente de macrófagos.
Ambas NOSe e NOSn são constitutivamente expressas em
seus leitos de origem e, por essa razão, são referidas como
enzimas NOS constitutivas (NOSc) (EVANS & RALSTON,
1996).
A atividade das NOSc é dependente da concentração
citosólica de cálcio (Ca2+) que aumenta em decorrência de
vários estímulos fisiológicos, liberando NO em pequenas
quantidades (concentrações picomolares) (MONCADA et al.,
2001). A NOSi é regulada em nível transcripcional em resposta a estímulos inflamatórios, como citocinas pró-inflamatórias, endotoxinas, hipóxia e estresse oxidativo, ao passo
que glicocorticóides, citocinas antiinflamatórias, como
interleucina-4 (IL-4), interleucina-10 (IL-10) e o fator de transformação de crescimento (TGF-β) suprimem a produção de
NO (MONCADA et al., 1991; BOGDAN et al., 1994). A ativação da NOSi, independe da concentração do cálcio
intracelular, resulta na liberação de maior quantidade de NO
(concentrações nanomolares) por períodos mais longos
(NATHAN & XIE, 1994). O NO produzido em altas concentrações atua como uma molécula citotóxica contra fungos,
bactérias, protozoários e células tumorais (MONCADA et al.,
1991; WONG & BILLIAR, 1995). Por outro lado, essa liberação de NO produz outras conseqüências biológicas, as quais
incluem vasodilatação e danos aos tecidos do hospedeiro,
resultando em apoptose, lesão tecidual e dor (MONCADA
et al., 1991; BOGDAN et al., 1994; SZABÓ, 1996). Os
metabólitos ativos de NO, como nitrito, nitrato, nitrosaminas
e, principalmente, peroxinitrito, ânion citotóxico formado pela
reação do NO com o superóxido são responsáveis por muitos dos efeitos tóxicos de NO, como inibição da respiração
mitocondrial e danos a proteínas e DNA. Como resultado,
ocorrem alterações genéticas, perda da função protéica,
necrose e apoptose (WINK et al., 1998; L AL A &
CHAKRABORTY, 2001, BEZERRA et al., 2004).
Os efeitos paradoxais do NO têm sido apontados em
várias pesquisas que envolvem essa molécula, em tecidos e
circunstâncias diversas, participando tanto das funções fisiológicas normais, como da injúria tecidual. No metabolismo
ósseo, a produção constitutiva de pequenas quantidades
de NO por osteoblastos desempenha um importante papel
na regulação do crescimento dessas células, enquanto altas
concentrações de NO, produzidas pela NOSi, via ativação
de citocinas, estão associadas à redução da formação óssea, observada em algumas condições clínicas, como na
osteopenia inflamatória (PFEILSHIFTER et al., 1987). Resultados semelhantes foram obtidos em estudos sobre a atividade osteoclástica. Esses estudos sugerem que uma produção
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basal de NO por osteoclastos, via NOSc, exerce uma ação
supressiva autócrina na atividade de reabsorção óssea dessas células (KASTEM et al., 1994), e que a inibição desses
níveis basais pode ter um impacto dramático na perda óssea
localizada e na integridade de todo o osso (SUNYER et al.,
1996). Por outro lado, grandes quantidades de NO podem
atuar como estimulador da reabsorção óssea, uma vez que
inibidores da NOS suprimiram a atividade de osteoclastos
isolados e inibiram a reabsorção óssea estimulada por IL-1 e
TNF (RALSTON et al., 1995).
Na cavidade oral, acredita-se que quantidades de NO
presente nos tecidos periodontais e saliva façam parte dos
mecanismos naturais não específicos de defesa contra bactérias patogênicas, enquanto maiores concentrações de NO
contribuam para a destruição tecidual, inclusive periodontal
(UÐAR-CANKAL & OZMERIC, 2006).
Sabe-se que a doença periodontal possui um caráter
imunoinflamatório associado a bactérias gram-negativas,
como Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermedia e
Aggregatibacter actinomycetemcomitans (SOCRANSKY &
HAFFAJEE, 1992). Demonstrou-se maior produção de NO
por macrófagos de ratos, induzida por essas bactérias
periodontopatogênicas (BLIX et al., 1998; FROLOV et al.,
1998; SHAPIRA et al., 1998). O LPS dessas bactérias estaria
induzindo diretamente células residentes ou células imigrantes a expressar NOSi ou desencadeando uma resposta imune com liberação de citocinas com, subseqüentemente, expressão de NOSi (PAGE, 1991; SEYMOUR et al., 1993). Dessa forma, as bactérias da cavidade oral e citocinas inflamatórias induzem maior síntese de NO nos tecidos periodontais.
A conseqüência local da alta produção de NO não apenas
está envolvida com os mecanismos de defesa do hospedeiro, mas também contribui para o dano tecidual, causando
destruição dos tecidos de sustentação do dente (LOHINAI
et al., 1998). É provável que componentes da parede de bactérias gram-negativas mortas por NO ou pelo peroxinitrito
(ânion citotóxico formado pela reação do NO com o
superóxido) exerçam um feedback positivo na produção de
NO. Da mesma forma, a produção de citocinas e outros
mediadores inflamatórios contribuem para uma amplificação local da resposta imune que é, em parte, responsável
pela destruição do periodonto durante a progressão da doença periodontal (LOHINAI et al., 1998). Ainda demonstrouse a expressão e ativação de metaloproteinases (MMP) por
NO, o que contribui para a destruição tecidual observada
na doença periodontal (BRENNAN et al., 2003).
Corroborando com os estudos citados, tem sido detectada maior expressão da NOSi em tecidos com doença
periodontal em relação a tecidos sadios na periodontite em
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humanos (LAPPIN et al., 2000; BATISTA et al.,2002; SKALERIC
et al., 2006;) ou em modelos com roedores (LOHINAI &
SZABÓ, 1998; RODINI et al., 2008), assim como níveis maiores de L-arginina e L-citrulina, precursor e co-produto da síntese de NO, respectivamente (MATEJKA et al., 1998). Uma
vez que a L-citrulina está relacionada à formação de NO,
quantidades elevadas de L-citrulina indicam aumento dos
níveis de NO nos tecidos periodontais. De fato, um estudo
recente sugeriu que a excreção de NO na saliva pode ser
utilizado como um potencial marcador biológico no diagnóstico e monitoramento da doença periodontal crônica,
uma vez que altos níveis de NO foram detectados na saliva
de portadores dessa doença (REHER et al., 2007).
Os efeitos do excesso de NO na mucosa gengival contribuem para o desenvolvimento dos sintomas mais freqüentes da periodontite em humanos. Nesse caso, o rubor
gengival pode ser explicado pelo seu efeito vasodilatador; o
inchaço gengival devido ao aumento da permeabilidade
vascular. Ademais, o sangramento à sondagem pode ser atribuído ao efeito inibitório do NO na agregação plaquetária.
Além disso, a reabsorção óssea pode ser resultado do efeito
estimulatório de NO na atividade de osteoclastos
(HUKKANEN et al., 1995; LOHINAI et al., 1998), visto o NO
ter sido apontado como mediador adicional aos efeitos das
citocinas no metabolismo ósseo e o fato das citocinas serem
importantes reguladores da síntese de NO em vários tipos
celulares (MAcINTYRE et al., 1991; LOWIK et al., 1994;
RALSTON et al., 1996; EVANS & RALSTON, 1996). Nesse
contexto, vários estudos demonstraram o envolvimento de
NO como mediador da reabsorção óssea em condições associadas à ativação de citocinas, como na artrite reumatóide,
osteoporose pós-menopausa (EVANS & RALSTON, 1996) e
periodontite (LAPPIN et al., 2000; KATO et al., 2001; LOHINAI
et al., 2001, LEITÃO et al., 2004, LEITÃO et al., 2005).
Todas essas evidências sugerem a participação do NO
na resposta inflamatória da periodontite, porém, o modo de
ação desse radical livre ainda requer maiores investigações.
DISCUSSÃO
Mediadores inflamatórios, como citocinas,
prostaglandinas e óxido nítrico, participam na fisiopatologia
da periodontite, o que torna bastante razoável considerar
sua relevância na amplificação e perpetuação do processo à
luz de estudos que buscam avaliar a atividade desses mediadores inflamatórios no curso evolutivo da periodontite a
partir de modulações farmacológicas relevantes na prática
clínica,
A clorpromazina, um fármaco clinicamente utilizado
como um neuroléptico, tem demonstrado possuir também
a capacidade de reduzir diversas citocinas, radicais livres e
outros mediadores (KOMODA et al., 1985b). Um outro aspecto interessante desse fármaco consiste no seu potencial
em alterar o metabolismo ósseo, seja aumentando a perda
óssea (KOMODA et al., 1985b; KOMODA et al., 1988) ou
inibindo a reabsorção óssea, de uma maneira concentraçãodependente, sem afetar a sobrevivência dos osteoclastos,
nem a das células tipo osteoblastos (HALL et al., 1996).
Considerando que muitos pacientes que fazem uso rotineiro dessa classe de medicamento mostram um quadro
inconclusivo sobre as alterações no seu metabolismo ósseo,
o estudo da clorpromazina na perda óssea periodontal foi
bastante pertinente, uma vez que também exibe importantes atividades antiinflamatórias. De fato, quando se utilizou
a clorpromazina no modelo de periodontite em ratos, observou-se redução significante da perda óssea alveolar induzida
em molares superiores de ratos durante 11 dias (LIMA et al.,
2000).
Devido à relativa inespecificidade da clorpromazina em
inibir diferentes mediadores, foram utilizadas, a seguir, a
pentoxifilina, um inibidor de algumas citocinas pró-inflamatórias, como o TNF-α e a IL-1β, e a talidomida, como um
inibidor seletivo do RNAm de TNF-α, nesse modelo de
reabsorção óssea.
A pentoxifilina, um agente hemorreológico importante,
reduz o acúmulo de RNAm de TNF-α através da inibição da
transcrição de seu gene (DOHERTY et al., 1991; SCHMIDTCHOUDHURY et al., 1996), além de inibir a fosfodiesterase,
resultando em elevação dos níveis de AMPc (YANG et al.,
1995). Tem sido mostrado que a pentoxifilina é capaz de
prevenir a osteoporose induzida experimentalmente e aumentar a produção de AMPc e a recaptação de cálcio em
culturas de osteoblastos (ROBIN & AMBRUS, 1984). A
talidomida, adicionalmente aos seus efeitos hipnosedativo e
imunossupressor, possui outras ações importantes. Inibe
seletivamente a produção de TNF-α (SAMPAIO et al., 1991),
através do aumento da degradação do RNAm desta citocina,
sem afetar a produção de IL-1β, IL-6 ou GM-CSF (SAMPAIO
et al., 1991). Assim, semelhante ao obser vado com a
clorpromazina, ambas pentoxifilina e talidomida foram capazes de reduzir, de forma significante e dose-dependente,
a perda óssea e o processo inflamatório subjacente a
periodontite induzida, sugerindo fortemente a participação
de citocinas nesse modelo animal (LIMA et al., 2004).
Apesar de não haver até o presente momento nenhum
estudo clínico prospectivo utilizando tais agentes em pacientes com periodontite, seus efeitos são, no mínimo, consideráveis, visto que estes agentes são utilizados em diversas
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patologias crônicas, como no tratamento de distúrbios psiquiátricos pela clorpromazina, nas alterações vasculares pela
pentoxifiina, ou mesmo no tratamento do eritema nodoso
da lepra pela talidomida. Dessa maneira, é lícito considerar
que esses pacientes poderiam ser beneficiados indiretamente por tais agentes na prevenção da perda óssea periodontal,
e não o contrário pensado, não prescindindo, obviamente,
do controle local da doença.
Com relação às prostaglandinas, demonstrou-se em modelo de periodontite em ratos que a administração de
indometacina, um potente inibidor não seletivo das COXs,
reduziu de forma dose-dependente a reabsorção óssea
alveolar. Na análise histopatológica observou-se ainda redução significante do infiltrado celular e do número de
osteoclastos, associada com preservação do processo alveolar
e cemento (BEZERRA et al., 2000). Além disso, a indometacina
reduziu a neutrofilia e a linfomonocitose observadas nos ratos não tratados (BEZERRA et al., 2000). Neste mesmo estudo, no intuito de investigar o efeito de uma inibição preferencial de COX-2, grupos de animais foram tratados com
meloxicam, pertence à primeira geração de Coxibs, sendo
considerado moderadamente seletivo para COX-2 (SPEKTOR
& FUSTER, 2005). Observou-se que o meloxicam foi tão eficaz quanto indometacina na redução da perda óssea alveolar
e dos demais parâmetros inflamatórios. Considerando que
tem sido descrito que o meloxicam, quando utilizado em
doses até 2,47 mg/kg em ratos, age principalmente via inibição de COX-2 (PAIRET et al., 1998), sugere-se que seus efeitos sobre a reabsorção óssea possivelmente ocorreram via
inibição de COX-2 (BEZERRA et al., 2000). Nesse caso, a inibição da COX-2 seria a responsável não apenas pelos seus
efeitos no controle da perda óssea, mas também na redução dos efeitos adversos gastrintestinais. Desse modo, quando da análise da mucosa gástrica, verificou-se que os animais tratados com meloxicam não apresentaram alterações
macroscópicas significativas, exceto raras petéquias isoladas
de mucosa no grupo que recebeu a maior dose (3 mg/kg),
enquanto que nos grupos que receberam indometacina (1
ou 2 mg/kg) observaram-se lesões hemorrágicas graves (BEZERRA et al., 2000).
Considerando que a produção e liberação das
metaloproteinases de matriz (MMP) é regulada por citocinas
tais como TNF-α e IL-1β (NAITO & YOSHIKAWA, 2005) e que
estas estão implicadas na liberação das MMP por um mecanismo dependente de PGE2, buscou-se então esclarecer a
participação dessas enzimas na fisiopatologia da periodontite.
A obser vação de que tetraciclinas modificadas, como a
doxiciclina, podem inibir a atividade de colagenases por um
mecanismo independente de sua eficácia antimicrobiana,
14
tem justificado estudos desse agente na periodontite experimental, especialmente doxiciclina pois parece ser a mais
potente anti-colagenase das tetraciclinas disponíveis comercialmente (BURNS et al., 1989). De fato, usando-se um modelo de periodontite em ratos, observou-se que o tratamento com doxiciclina, nas doses de 2,5, 5 ou 10 mg/kg/d durante 7 dias, reduziu, de forma significante, a perda óssea
alveolar neste modelo. A redução na perda óssea foi acompanhada por redução no número de osteoclastos e preservação do cemento (BEZERRA et al., 2002). Essa redução pode
ser devido a um efeito direto de doxiciclina sobre estas células, promovendo apoptose destas células, como descrito
anteriormente (BETTANY et al., 2000). Outros dados da literatura sugerem que nessas doses, a doxiciclina não parece
possuir atividade antimicrobiana, uma vez que em um modelo de periodontite infecciosa doxiciclina na dose de 5 mg/
kg/d reduziu a atividade de MMP gengival sem alterar a
microbiota da cavidade oral (GOLUB et al., 1994).
Clinicamente, administrações de 20 mg doxiciclina durante 6 meses, estão relacionadas com a redução da gravidade de danos aos tecidos periodontais (CROUT et al., 1996;
CATON et al., 2001). Nessa dose, doxiciclina produziu níveis
sanguíneos máximos de 0,2-0,3 µg/ml. Nesse esquema não
se alterou a microbiota oral, nem se obser varam efeitos
colaterais comumente observados com os antibióticos, como
surgimento de microorganismos resistentes (CROUT et al.,
1996), possivelmente pelo fato de que os níveis sanguíneos
necessários para eficácia antibiótica de 1-3 µg/ml não foram
alcançados com a dose estabelecida. Corroborando ainda
esses achados, estudos clínicos sobre periodontite mostram
que doxiciclina só apresenta plena eficácia antimicrobiana
quando administrada na dose de 100 mg/kg por dia, durante um período não inferior a 13 dias (MANDELL et al., 1986).
De fato, o uso de tetraciclinas quimicamente modificada,
como a CMT-8, desprovida de atividade antimicrobiana, tem
sido capaz de reduzir a perda óssea alveolar em modelo de
periodontite por endotoxina (LLAVANERAS et al., 2001). Foi
também demonstrado que doxiciclina aplicada localmente,
onde se pode observar mínimos efeitos sistêmicos, apresentou efeitos benéficos sobre a osteogênese em cães submetidos à lesão óssea induzida mecanicamente (CHANG &
YAMAD, 2000) e reduziu a produção de colagenase por
osteoblastos e osteoclastos após cirurgia dental (GREVSTAD
& BOE, 1995). Ratificando outros estudos, demonstrou-se
que baixas doses de doxiciclina são capazes de reduzir a perda
óssea inflamatória e que esse efeito não está relacionado a
sua atividade antimicrobiana, evitando, desta forma, o risco
do surgimento de resistência bacteriana e minimizando os
efeitos colaterais gastrintestinais geralmente associados com
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a administração prolongada de doxiciclina (BEZERRA et al.,
2002).
Um outro aspecto importante entre os mediadores envolvidos na fisopatogenia da peridodontite tem sido ainda a
expressão e ativação de MMPs por óxido nítrico. Tais eventos contribuem para a destruição tecidual adicional observada na doença periodontal (BRENNAN et al., 2003). O NO
tem sido apontado como mediador adicional aos efeitos das
citocinas no metabolismo ósseo (MAcINTYRE et al., 1991;
LOWIK et al., 1994; RALSTON et al., 1995; EVANS &
RALSTON, 1996). Vários estudos demonstram o
envolvimento de NO como mediador da reabsorção óssea
em condições associadas à ativação de citocinas, como na
artrite reumatóide, osteoporose pós-menopausa (EVANS &
RALSTON, 1996) e periodontite (LAPPIN et al., 2000; KATO
et al., 2001; LOHINAI et al., 2001, LEITÃO et al., 2004, LEITÃO et al., 2005).
Em corroboração a esses estudos, foi demonstrado que
o uso da aminoguanidina, assim como da
mercaptoetilguanidina, inibidores seletivos da NOSi, reduziram significantemente a reabsorção óssea em modelo de
periodontite em ratos (LOHINAI et al., 1998; LEITÃO et
al.,2005). Essas observações em conjunto sugerem fortemente que citocinas, prostaglandinas e NO parecem desempenhar um importante papel na fisiopatologia da periodontite,
portanto, passíveis de modulação farmacológica. Entretanto os eventos moleculares que formam as bases desse
processo patológico destrutivo ainda carecem de maiores
estudos.
CONCLUSÃO
A periodontite é uma doença relacionada com o nível
de resistência do hospedeiro aos fatores locais. Estas respostas envolvem mediadores imunoinflamatórios como
citocinas, especialmente IL-1β e TNF-α, prostaglandinas, fatores de crescimento, elaboração de enzimas líticas, recrutamento de células inflamatórias, ativação de osteoclastos e,
mais recentemente, o óxido nítrico (NO), com repercussões
no metabolismo ósseo e que, em conjunto, formam a base
da destruição periodontal (Figura 1). Fármacos que modulem a resposta inflamatória podem, de forma racional, representar uma importante ferramenta no controle da
reabsorção óssea alveolar.
Figura 1: Desenho esquemático da reabsorção óssea alveolar
alveolar.. Endotoxinas (LPS) são
liberadas no periodonto e ativam macrófagos e linfócitos a sintetizarem mediadores químicos,
como citocinas, prostaglandinas, metaloproteinases e óxido nítrico, dentre outros, os quais vão
ativar osteoblastos e osteoclastos, cujo desbalanço resulta em reabsorção óssea.
ABSTRACT
Periodontitis is an inflammatory disease characterized by
leukocyte infiltration, connective tissue loss, alveolar bone
resorption and periodontal pocket formation. The disease
severity is associated with host resistance to microbial factors
since bacteria have the capacity to activate host defense cells,
which in turn produce and release mediators that stimulate
connective tissue breakdown. These mediators are a wide
array of molecules including cytokines, especially IL-1β and
TNF-α; prostaglandins, such as PGE2; hydrolytic enzymes,
such matrix metalloproteinases (MMP) and nitric oxide (NO),
a key mediator which elicits both extra and intracellular
signaling events, producing among other effects relaxation
of smooth musculature, causing vase and broncodilation as
biological action. Furthermore, NO is considered to act during
inflammatory process affecting bone metabolism. Together,
those mediators determine the extent and duration of
degradative activity. The objective of this review was to discuss
the main inflammatory mediators involved in periodontitis
pathogenesis and the role of pharmacological modulators
in severity disease making an effort to understand the
mechanism involved in bone destruction highlighting
treatments that may change the periodontal disease severity.
UNITERMS: periodontitis, cytokines, prostaglandins,
metalloproteinases, nitric oxide.
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Endereço para correspondência:
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