Efeito do licopeno na periodontite induzida em ratos com diabetes mellitus tipo 2

A periodontite (P) e o Diabetes mellitus tipo 2 (DM2) são doenças crônicas complexas e multifatoriais, caracterizadas por um estado hiper-inflamatório. Portanto, modular a resposta imunoinflamatória pode ser uma abordagem complementar no tratamento da P e controle do DM2. Há evidências demonstrando que o licopeno, um hidrocarboneto carotenoide, tem efeitos anti-inflamatórios e antioxidantes. O objetivo geral deste estudo foi avaliar se a administração sistêmica de licopeno reduz os efeitos deletérios promovidos pela P e se o licopeno ameniza os efeitos deletérios causados pelo DM2 associado à P. Considerando sua amplitude, a pesquisa foi subdividida em dois artigos. Artigo 1: O objetivo deste estudo foi avaliar se a administração sistêmica de licopeno reduz os efeitos deletérios promovidos pela P induzida em molares de ratos. Foram utilizados 108 ratos Holtzman, adultos e machos que foram distribuídos equitativamente em 3 grupos: 1) Grupo controle (GC: n = 36), 2) Grupo P (GP; n = 36) e 3) Grupo P e tratado diariamente com 20 mg/kg de peso corporal de licopeno (GPL; n = 36). A P foi induzida com ligadura no 1º molar superior. Após 7, 35 e 70 dias à indução da P e tratamento com licopeno, sob anestesia o sangue foi coletado para análise dos níveis de Transaminase Glutâmico-Oxalacética (TGO), Transaminase Glutâmico-Pirúvica (TGP) e proteína C reativa (PCR). Após o sacrifício, as maxilas e fígado foram removidos e processados para análise morfológica e detecção de RANKL e OPG. Amostras da gengiva foram coletadas para avaliar a expressão de Il1b e Tnf, por RT-qPCR em tempo real. Os dados morfométricos e bioquímicos foram analisados pelo teste ANOVA two-way, enquanto os dados de expressão gênica (RT-qPCR) foram avaliados pelo teste ANOVA one-way, ambos seguidos pelo pós-teste de Tukey. O nível de significância considerado foi de 5% (p < 0,05). Aos 7 dias, os animais dos grupos GP e GPL apresentaram perda inicial de peso com recuperação nos períodos de 35 e 70 dias. Os animais do GPL apresentaram diminuição significante na perda óssea, na migração do epitélio juncional, na frequência de células inflamatórias, número de osteoclastos e menor superfície óssea em reabsorção em comparação ao GP. Além disso, o número de fibroblastos e o conteúdo de colágeno foram significantemente maiores no GPL. A expressão gênica de Tnf e Il1b foi significativamente menor no GPL do que no GP em todos os períodos, exceto aos 70 dias, quando não houve diferença significante para Il1b. Os níveis de PCR e TGO foram significantemente menores no GPL em comparação ao GP, sem diferenças significativas nos níveis de TGP entre GP e GPL. Assim, o licopeno demonstrou efeito anti-inflamatório e osteoprotetor, contribuindo para a manutenção da integridade periodontal e destacando-se como um agente terapêutico adjuvante promissor no controle da P. Artigo 2: O objetivo deste estudo foi avaliar se a administração sistêmica de licopeno reduz os efeitos deletérios promovidos pela periodontite induzida em molares de ratos com DM2. Foram utilizados 180 ratos Holtzman, adultos e machos que foram distribuídos equitativamente em 5 grupos: 1) Grupo controle (GC; n = 36), 2) Grupo DM2 (GDM2; n = 36); 3) Grupo DM2 e tratados com licopeno (GDM2+L; n = 36); 4) Grupo DM2 e P (GDM2+P: n = 36); e 5) Grupo DM2 e P tratados com licopeno (GDM2+PL; n = 36). O DM2 foi induzido com dieta hipercalórica combinada administração da estreptozotocina (STZ). Após 7 dias à administração da STZ e confirmada a glicemia (≥ 250 mg/dL), a P foi induzida com a inserção de um fio de algodão nos 1ºs molares superiores. No dia da indução da P, os ratos receberam 20 mg/kg de peso corporal de licopeno (DM2+PL e DM2+L) e óleo de milho (DM2+P e DM2). Após 7, 35 e 70 dias à indução da P e tratamento com licopeno, sob anestesia o sangue foi coletado para análise dos parâmetros bioquímicos. Após o sacrifício, as maxilas foram removidas e processadas para análise morfológica e morfométrica. Os dados foram analisados pelo teste ANOVA two-way, enquanto os dados de expressão gênica (RT-qPCR) foram avaliados pelo teste ANOVA one-way, ambos seguidos pelo pós-teste de Tukey. O nível de significância considerado foi de 5% (p < 0,05).todos os grupos e períodos experimentais. Os animais com DM2 apresentaram níveis elevados de hemoglobina glicada, glicemia de jejum, triglicerídeos e colesterol total em relação ao GC, confirmando o estado metabólico alterado. Os animais do GDM2+L e GDM2+PL apresentaram os níveis de HbA1c, glicemia e lipídios séricos reduzidos significativamente em comparação aos GDM2 e GDM2+P, especialmente aos 70 dias. Os níveis da TGO e TGP foram elevados nos grupos diabéticos, sobretudo nos associados à periodontite, enquanto o licopeno promoveu redução significante desses marcadores de lesão hepática. O periodonto dos animais do GDM2+P e GDM2+PL exibiram desorganização tecidual, espessamento epitelial e reabsorção óssea alveolar pronunciada; entretanto, o licopeno atenuou essas alterações, diminuindo a migração do epitélio juncional e a perda óssea alveolar. Uma menor frequência de células inflamatórias, maior número de fibroblastos e menor perda óssea foi observada nos espécimes do GDM2+L e GDM2+PL comparado ao GDM2 e GDM2+P, respectivamente. Nas análises de imunofluorescência da MMP-9 e catepsina K, aos 70 dias, foi verificado a diminuição na imunoexpressão de MMP-9 e catepsina K em osteoclastos dos animais tratados com licopeno em comparação aos animais que não receberam licopeno, indicando redução da atividade osteoclástica e, consequentemente, menor potencial de reabsorção óssea. O licopeno demonstrou efeito anti-inflamatório e osteoprotetor em ratos com DM2 isoladamente ou associado a periodontite, atenuando as alterações teciduais e sistêmicas induzidas pela hiperglicemia e contribuindo para a preservação da integridade periodontal.

Resumo (inglês)

Periodontitis (P) and type 2 diabetes mellitus (T2DM) are complex and multifactorial chronic diseases, characterized by a hyperinflammatory state. Therefore, modulating the immunoinflammatory response may represent a complementary approach in the treatment of P and in the control of T2DM. Evidence has shown that lycopene, a carotenoid hydrocarbon, exerts anti-inflammatory and antioxidant effects. The overall aim of this study was to evaluate whether systemic administration of lycopene reduces the deleterious effects promoted by P and whether lycopene attenuates the deleterious effects caused by T2DM associated with P. Considering its scope, the study was divided into two articles. Article 1: The aim of this study was to evaluate whether systemic administration of lycopene reduces the deleterious effects promoted by ligature-induced periodontitis in rat molars. A total of 108 adult male Holtzman rats were equally distributed into three groups: 1) control group (CG; n = 36), 2) periodontitis group (PG; n = 36), and 3) periodontitis group treated daily with 20 mg/kg body weight of lycopene (PLG; n = 36). Periodontitis was induced by ligature placement around the maxillary first molar. At 7, 35, and 70 days after induction of P and lycopene treatment, blood samples were collected under anaesthesia to analyse glutamic-oxaloacetic transaminase (AST), glutamic-pyruvic transaminase (ALT), and C-reactive protein (CRP) levels. After euthanasia, maxillae and liver were removed and processed for morphological analysis and detection of RANKL and OPG. Gingival samples were collected to evaluate Il1b and Tnf expression by RT-qPCR. Morphometric and biochemical data were analysed using two-way ANOVA, while gene expression data (RT-qPCR) were analysed using one-way ANOVA, both followed by Tukey’s post hoc test. The level of significance was set at 5% (p < 0.05). At 7 days, animals in the PG and PLG groups showed initial weight loss, with recovery observed at 35 and 70 days. Animals in the PLG group exhibited a significant reduction in bone loss, junctional epithelium migration, inflammatory cell frequency, number of osteoclasts, and bone resorption surface compared to the PG group. Additionally, fibroblast number and collagen content were significantly higher in the PLG group. Gene expression of Tnf and Il1b was significantly lower in the PLG group compared to the PG group at all time points, except at 70 days, when no significant difference was observed for Il1b. CRP and AST levels were significantly lower in the PLG group compared to the PG group, with no significant differences in ALT levels between PG and PLG. Thus, lycopene demonstrated anti-inflammatory and osteoprotective effects, contributing to the maintenance of periodontal integrity and highlighting its potential as a promising adjuvant therapeutic agent in the control of P. Article 2: The aim of this study was to evaluate whether systemic administration of lycopene reduces the deleterious effects promoted by ligature-induced periodontitis in rats with T2DM. A total of 180 adult male Holtzman rats were equally distributed into five groups: 1) control group (CG; n = 36), 2) T2DM group (T2DM; n = 36), 3) T2DM treated with lycopene (T2DM+L; n = 36), 4) T2DM with periodontitis (T2DM+P; n = 36), and 5) T2DM with periodontitis treated with lycopene (T2DM+PL; n = 36). T2DM was induced by a high-fat diet combined with streptozotocin (STZ) administration. Seven days after STZ administration and confirmation of hyperglycemia (≥ 250 mg/dL), periodontitis was induced by placing a cotton ligature around the maxillary first molars. On the day of periodontitis induction, rats received 20 mg/kg body weight of lycopene (T2DM+PL and T2DM+L) or corn oil (T2DM+P and T2DM). At 7, 35, and 70 days after induction of P and lycopene treatment, blood samples were collected under anaesthesia for biochemical analysis. After euthanasia, maxillae were removed and processed for morphological and morphometric analyses. Data were analysed using two-way ANOVA, while gene expression data (RT-qPCR) were analysed using one-way ANOVA, both followed by Tukey’s post hoc test. The level of significance was set at 5% (p < 0.05). Animals with T2DM exhibited elevated levels of glycated haemoglobin, fasting glucose, triglycerides, and total cholesterol compared to the CG, confirming the altered metabolic state. Animals in the T2DM+L and T2DM+PL groups showed significantly reduced levels of HbA1c, glycemia, and serum lipids compared to the T2DM and T2DM+P groups, especially at 70 days. AST and ALT levels were elevated in diabetic groups, particularly in those associated with periodontitis, whereas lycopene significantly reduced these markers of hepatic injury. The periodontium of animals in the T2DM+P and T2DM+PL groups exhibited tissue disorganization, epithelial thickening, and pronounced alveolar bone resorption; however, lycopene attenuated these alterations, reducing junctional epithelium migration and alveolar bone loss. A lower frequency of inflammatory cells, higher number of fibroblasts, and reduced bone loss were observed in specimens from the T2DM+L and T2DM+PL groups compared to the T2DM and T2DM+P groups, respectively. Immunofluorescence analysis of MMP-9 and cathepsin K at 70 days revealed decreased immunoexpression of these markers in osteoclasts from lycopene-treated animals compared to untreated animals, indicating reduced osteoclastic activity and, consequently, lower bone resorption potential. Lycopene demonstrated anti-inflammatory and osteoprotective effects in rats with T2DM alone or associated with periodontitis, attenuating tissue and systemic alterations induced by hyperglycemia and contributing to the preservation of periodontal integrity. Animals with induced T2DM showed increased levels of glycated hemoglobin, fasting glucose, triglycerides, and total cholesterol compared to the control group, confirming metabolic alteration. Lycopene treatment, alone or associated with periodontitis, significantly reduced HbA1c, glycemia, and serum lipid levels, especially at 70 days, indicating improvement in glycemic and lipid profiles. In the periodontium, groups with periodontitis (T2DM+P and T2DM+PL) exhibited tissue disorganization, epithelial thickening, and more pronounced alveolar bone resorption; however, lycopene attenuated these alterations, with reduced apical migration of the junctional epithelium and less alveolar bone loss. Biochemical analyses showed elevated AST and ALT levels in diabetic groups, particularly those associated with periodontitis, while lycopene significantly reduced these liver injury markers. The density of inflammatory cells was higher in diabetic and periodontitis groups and was reduced by lycopene treatment, which also promoted higher fibroblast density and improved tissue organization. Additionally, morphometric analysis demonstrated greater preservation of the interradicular bone area in lycopene-treated groups, indicating its protective effect on the periodontium against inflammation and diabetes-related metabolic alterations. Lycopene demonstrated anti-inflammatory and osteoprotective effects in rats with T2DM, either alone or associated with periodontitis, attenuating tissue and systemic alterations induced by hyperglycemia and contributing to the preservation of periodontal integrity.

Palavras-chave

Periodontite , Diabetes mellitus tipo 2 , Licopeno , Citocinas , Periodontitis , Diabetes mellitus, type 2 , Lycopene , Cytokines

Idioma

Português

Citação

Silva ANA. Efeito do licopeno na periodontite induzida em ratos com diabetes mellitus tipo 2 [tese de doutorado]. Araraquara: Faculdade de Odontologia da UNESP; 2026.