Efeitos da lesão endo-periodontal verdadeira sobre alterações metabólicas maternas e programação da resistência insulínica na prole adulta: envolvimento de vias inflamatórias, estresse oxidativo e expressão de IRS-1 e GLUT4

O conceito DOHaD (Developmental Origins of Health and Disease) postula que exposições adversas durante a gestação podem programar alterações metabólicas duradouras na prole, aumentando o risco de doenças na vida adulta. Nesse contexto, inflamações bucais maternas, como a doença periodontal (DP), a periodontite apical (PA) e, especialmente, a lesão endo-periodontal (LEP), têm sido associadas à resistência insulínica (RI) na prole, sendo a LEP a condição que promove os efeitos mais pronunciados. Essas alterações envolvem a ativação de vias inflamatórias no músculo gastrocnêmio (MG) da prole, evidenciada pelo aumento do fator de necrose tumoral alfa (TNF-α) e pela ativação do fator nuclear kappa B (NF-κB), que amplifica a resposta inflamatória e compromete a expressão do transportador de glicose tipo 4 (GLUT4), prejudicando o metabolismo da glicose. Estudos que investigam os efeitos da LEP verdadeira na vida adulta da prole ainda são escassos, tornando-se essencial explorar os mecanismos envolvidos nessas alterações. Nesse cenário, o estresse oxidativo desempenha papel fundamental na gênese e progressão dessas disfunções metabólicas. Assim, os objetivos do presente estudo foram verificar, em ratas mães com LEP: massa corpórea, ingestão alimentar, glicemia e insulinemia de jejum, bem como a concentração plasmática de TNF-α. Ademais, foram avaliados, em ratos adultos (proles de ratas com LEP), parâmetros metabólicos, inflamatórios e moleculares, incluindo glicemia, insulinemia, TNF-α, expressão gênica de Slc2a4 e Irs1, conteúdo proteico de GLUT4 e IRS-1, proteínas inflamatórias (IRAK1 e TRAF6), grau de fosforilação de ERK1/2 e NF-κB (p50/p65) e estresse oxidativo no MG. Este projeto foi submetido e aprovado pelo comitê de ética (Protocolo CEUA: 0446-2022). Para tanto, 28 ratas Wistar (2 meses) foram distribuídas em quatro grupos: 1) ratas controle; 2) ratas com PA induzida no primeiro molar superior direito; 3) ratas com DP induzida no segundo molar superior direito; 4) ratas com LEP, nas quais a DP foi induzida no segundo molar superior direito e a PA no primeiro molar superior direito. Após 30 dias da indução das inflamações bucais, as ratas de todos os grupos foram colocadas para acasalamento com ratos saudáveis. Após o desmame, nas ratas mães foram realizados os seguintes experimentos: 1) glicemia e insulinemia, seguidos pelo cálculo do índice HOMA-IR; 2) avaliação da concentração plasmática de TNF-α. Quando os filhotes machos completaram 75 dias, foram realizados os seguintes experimentos: 1) glicemia e insulinemia, seguidos pelo cálculo do índice de HOMA-IR; 2) expressão gênica de Slc2a4 (GLUT4) e Irs1 (IRS-1) por PCR em tempo real; 3) conteúdo das proteínas GLUT4, IRS-1, IRAK1 e TRAF6 em MG por Western blotting; 4) grau de fosforilação das proteínas ERK1/2 e NF-κB (p50/p65), bem como seus conteúdos totais em MG; e 5) avaliação do estresse oxidativo no MG (enzimas antioxidantes: superóxido dismutase-SOD, catalase-CAT e glutationa peroxidase-GPx; Antioxidantes não enzimáticos: capacidade antioxidante total-FRAP, ácido úrico-AU e glutationa reduzida-GSH e produtos de dano oxidativo: proteínas carboniladas-PC e substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico-TBARS). A análise estatística foi realizada por meio de análise de variância (ANOVA), seguida pelo teste de Tukey, adotando-se nível de significância de p < 0,05. Os resultados demonstraram que, nas ratas mães, não houve diferenças no peso corporal e na ingestão alimentar entre os grupos. Entretanto, a glicemia aumentou exclusivamente no grupo LEP em comparação aos grupos CN, PA e DP. Além disso, observou-se aumento da insulinemia, do índice HOMA-IR e da concentração plasmática de TNF-α nos grupos PA, DP e LEP em relação ao CN, sendo essas alterações mais pronunciadas no grupo LEP. Nas proles adultas, houve redução do peso ao nascimento nos grupos descendentes de DP (PDP) e LEP (P-LEP) em comparação aos grupos controle (PCN) e PA (PPA), sem diferenças ao longo do crescimento pós-natal. Observou-se aumento da insulinemia, da RI e do TNF-α nos grupos PPA, PDP e P-LEP em relação ao PCN, com maior magnitude no grupo P-LEP, sem alterações na glicemia. Adicionalmente, verificou-se redução da expressão gênica de Slc2a4 e Irs1, acompanhada de redução do conteúdo proteico de GLUT4, sem alterações no conteúdo de IRS-1. Essas alterações estiveram associadas ao aumento de marcadores inflamatórios (TRAF6, IRAK1 e p-NF-κB p50/p65), mais acentuados no grupo P-LEP. No estado redox, observou-se redução da atividade das enzimas antioxidantes SOD e GPx nos grupos PPA, PDP e P-LEP em relação ao PCN. Por outro lado, houve aumento da atividade da CAT, bem como dos níveis de AU e da capacidade antioxidante total FRAP exclusivamente no grupo P-LEP, enquanto a GSH aumentou nos grupos PDP e P-LEP. Em contrapartida, observou-se redução dos marcadores de dano oxidativo (TBARS e PC) nos grupos PDP e P-LEP. Em conjunto, os dados demonstram que a exposição materna a inflamações bucais promove alterações metabólicas, inflamatórias e no estado redox da prole adulta. Destaca-se que a LEP verdadeira induz efeitos mais pronunciados tanto nas ratas mães quanto em suas proles, evidenciando maior comprometimento metabólico e inflamatório. Esses achados reforçam que a inflamação bucal materna é capaz de induzir desregulação sistêmica na prole adulta, caracterizada pela ativação de vias inflamatórias e desequilíbrio redox, ampliando a compreensão dos mecanismos envolvidos na programação fetal e destacando a importância da saúde bucal materna na prevenção de doenças crônicas na vida adulta das proles.

Abstract (english)

The DOHaD concept (Developmental Origins of Health and Disease) postulates that adverse exposures during gestation can program long-term metabolic alterations in the offspring, increasing the risk of diseases in adulthood. In this context, maternal oral inflammations, such as periodontal disease (PED), apical periodontitis (AP), and especially endo-periodontal lesion (EPL), have been associated with insulin resistance (IR) in the offspring, with EPL being the condition that promotes the most pronounced effects. These alterations involve the activation of inflammatory pathways in the offspring's gastrocnemius muscle (GM), evidenced by increased tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) levels and activation of nuclear factor kappa B (NF-κB), which amplifies the inflammatory response and impairs the expression of glucose transporter type 4 (GLUT4), compromising glucose metabolism. Studies investigating the effects of true EPL on offspring in adulthood remain scarce, making it essential to further explore the underlying mechanisms involved in these alterations. In this context, oxidative stress plays a fundamental role in the onset and progression of these metabolic dysfunctions. Thus, the objective of the present study was to evaluate, in dams with EPL, body weight, food intake, fasting glycemia and insulinemia, as well as plasma TNF-α levels. Additionally, in adult offspring (from EPL dams), metabolic, inflammatory, and molecular parameters were assessed, including glycemia, insulinemia, TNF-α levels, gene expression of Slc2a4 and Irs1, protein content of GLUT4 and IRS-1, inflammatory proteins (IRAK1 and TRAF6), phosphorylation status of ERK1/2 and NF-κB (p50/p65), and oxidative stress in the GM. This study was approved by the Animal Ethics Committee (CEUA protocol: 0446-2022). Twenty-eight Wistar rats (2 months old) were distributed into four groups: control (CN), AP, PED, and EPL. After 30 days of oral inflammation induction, the animals were mated with healthy males. After weaning, metabolic parameters were assessed in the dams. Male offspring were evaluated at 75 days of age. The results showed that, in dams, there were no differences in body weight or food intake among groups. However, glycemia increased exclusively in the EPL group compared to CN, AP, and PED groups. In addition, insulinemia, HOMA-IR index, and plasma TNF-α levels were increased in AP, PED, and EPL groups compared to CN, with more pronounced alterations in the EPL group. In adult offspring, reduced birth weight was observed in PED-o and EPL-o groups compared to CN-o and AP-o groups, with no differences during postnatal growth. Increased insulinemia, IR, and TNF-α levels were observed in AP-o, PED-o, and EPL-o groups compared to CN-o, with greater magnitude in EPL-o, without changes in glycemia. Additionally, reduced gene expression of Slc2a4 and Irs1 was observed in PED-o and EPL-o groups, accompanied by decreased GLUT4 protein content, without changes in IRS-1 protein levels. These alterations were associated with increased inflammatory markers (TRAF6, IRAK1, and phosphorylated NF-κB p50/p65), which were more pronounced in the EPL-o group. Regarding redox status, decreased activity of antioxidant enzymes superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GPx) was observed in AP-o, PED-o, and EPL-o groups compared to CN-o. Conversely, catalase (CAT) activity, as well as uric acid (AU) levels and ferric reducing antioxidant power (FRAP), were increased exclusively in the EPL-o group, while reduced glutathione (GSH) levels were elevated in PED-o and EPL-o groups. In contrast, oxidative damage markers (TBARS and protein carbonyls, PC) were reduced in PED-o and EPL-o groups. Collectively, these findings demonstrate that maternal oral inflammation induces metabolic, inflammatory, and redox alterations in adult offspring. Notably, EPL induces more pronounced effects in both dams and their offspring, indicating greater metabolic and inflammatory impairment. These results reinforce that maternal oral inflammation can induce systemic dysregulation in adult offspring, characterized by activation of inflammatory pathways and redox imbalance, contributing to the understanding of fetal programming mechanisms and highlighting the importance of maternal oral health in preventing chronic diseases in offspring adulthood.

Keywords

Doenças periodontais , Resistência à insulina , Periodontite periapical , Inflamação , Periodontal diseases

Language

Portuguese

Citation

BELARDI, B. E. Efeitos da lesão endo-periodontal verdadeira sobre alterações metabólicas maternas e programação da resistência insulínica na prole adulta: envolvimento de vias inflamatórias, estresse oxidativo e expressão de IRS-1 e GLUT4. 2026. 88 f. Tese (Doutorado em Ciências Fisiológicas) – Faculdade de Odontologia, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Araçatuba, 2026.