Impacto da ativação e inibição de Nrf2 sobre a periodontite

Abstract

A periodontite é uma doença inflamatória crônica multifatorial, caracterizada pela destruição progressiva dos tecidos de suporte dentário, resultante de uma resposta inflamatória exacerbada associada ao estresse oxidativo. Esses processos promovem a liberação de mediadores inflamatórios e espécies reativas de oxigênio (ROS), culminando na perda óssea alveolar. O fator de transcrição Nrf2 (nuclear factor erythroid 2–related factor 2) desempenha um papel central na regulação da resposta antioxidante e no controle da inflamação. Embora sua ativação já tenha se mostrado benéfica em diversas doenças crônicas, seu envolvimento na periodontite ainda é pouco compreendido. Evidências recentes obtidas em uma revisão narrativa conduzida pelo nosso grupo de pesquisa, como parte dos resultados desta tese (artigo 1), indicam que compostos naturais e sintéticos, incluindo dimetil fumarato (DMF), ativam Nrf2 por distintos mecanismos moleculares, promovendo a expressão de genes citoprotetores e antioxidantes. Em doenças inflamatórias como artrite reumatoide, periodontite, diabetes mellitus e doenças inflamatórias intestinais, a ativação de Nrf2 está associada à redução de danos oxidativos, supressão de mediadores pró-inflamatórios e melhora da homeostase tecidual. A revisão ressalta, entretanto, que a ativação sustentada ou desregulada de Nrf2 pode favorecer a sobrevivência e proliferação de células inflamatórias e tumorais, evidenciando a importância de uma modulação controlada da via. Inspirados por essas evidências, realizamos um estudo experimental em modelo murino com objetivo de investigar os efeitos da ativação e inibição farmacológica da via Nrf2 em modelo de periodontite experimental (artigo 2). A hipótese central é de que a ativação de Nrf2 exerce efeito protetor, enquanto sua inibição favorece a progressão da doença. Foram utilizados 70 ratos, distribuídos em sete grupos experimentais, submetidos à indução de periodontite por ligadura e tratados sistemicamente por 10 dias com dimetil fumarato (DMF, ativador de Nrf2, nas doses de 50, 100 e 150 mg/kg), e/ou ML385 (inibidor de Nrf2, 15 mg/kg) ou água destilada. A perda óssea alveolar foi quantificada por microtomografia computadorizada. Os níveis de TNF-α (ELISA), a expressão dos marcadores oxidativos superóxido dismutase (Sod1) e Catalase (RT-PCR), malondialdeído (MDA) (TBARS), 8-OHdG (imuno-histoquímica), e a ativação de Nrf2 (imuno-histoquímica) foram avaliados no plasma e/ou tecido gengival. A análise histológica incluiu a quantificação de osteoblastos e osteoclastos (morfometria), densidade de células inflamatórias (estereometria) e fibras colágenas (geração de segundo harmônico, respectivamente (SHG). Os resultados demonstraram que a ativação da via Nrf2 por DMF preveniu significativamente a perda óssea, a inflamação e os níveis de estresse oxidativo. Em contraste, a inibição da via com ML385 intensificou a inflamação e os danos oxidativos nos tecidos periodontais. Coletivamente, os dados obtidos indicam o protagonismo da via Nrf2 na patogênese da periodontite e sugerem que sua ativação, pode representar uma estratégia adjunta promissora na terapêutica periodontal.

Periodontitis is a chronic multifactorial inflammatory disease characterized by the progressive destruction of tooth-supporting tissues, resulting from an exacerbated inflammatory response associated with oxidative stress. These processes promote the release of inflammatory mediators and reactive oxygen species (ROS), ultimately leading to alveolar bone loss. The transcription factor Nrf2 (nuclear factor erythroid 2–related factor 2) plays a central role in regulating the antioxidant response and controlling inflammation. Although its activation has already been shown to be beneficial in several chronic diseases, its involvement in periodontitis remains poorly understood. Recent evidence from a narrative review conducted by our research group, as part of the findings of this thesis (article 1), indicates that both natural and synthetic compounds, including dimethyl fumarate (DMF), activate Nrf2 through distinct molecular mechanisms, thereby promoting the expression of cytoprotective and antioxidant genes. In inflammatory diseases such as rheumatoid arthritis, periodontitis, diabetes mellitus, and inflammatory bowel disease, Nrf2 activation has been associated with reduced oxidative damage, suppression of pro-inflammatory mediators, and improved tissue homeostasis. The review also highlights, however, that sustained or dysregulated activation of Nrf2 may favor the survival and proliferation of inflammatory and tumor cells, underscoring the importance of a controlled modulation of this pathway.Inspired by these findings, we conducted an experimental study in a murine model to investigate the effects of pharmacological activation and inhibition of the Nrf2 pathway in experimental periodontitis (article 2). The central hypothesis is that Nrf2 activation exerts a protective effect, whereas its inhibition promotes disease progression. A total of 70 rats were allocated into seven experimental groups, subjected to ligature-induced periodontitis, and treated systemically for 10 days with dimethyl fumarate (DMF, an Nrf2 activator, at doses of 50, 100, and 150 mg/kg), and/or ML385 (an Nrf2 inhibitor, 15 mg/kg) or distilled water. Alveolar bone loss was quantified by micro-computed tomography. TNF-α levels (ELISA), the expression of oxidative markers superoxide dismutase (Sod1) and catalase (RT-PCR), malondialdehyde (MDA) (TBARS), 8-OHdG (immunohistochemistry), and Nrf2 activation (immunohistochemistry) were evaluated in plasma and/or gingival tissue. Histological analyses included the quantification of osteoblasts and osteoclasts (morphometry), density of inflammatory cells (stereometry), and collagen fibers (second harmonic generation, SHG). The results demonstrated that activation of the Nrf2 pathway by DMF significantly prevented bone loss, inflammation, and oxidative stress. In contrast, inhibition of the pathway with ML385 exacerbated inflammation and oxidative damage in periodontal tissues. Collectively, these findings highlight the pivotal role of the Nrf2 pathway in the pathogenesis of periodontitis and suggest that its activation may represent a promising adjunctive strategy in periodontal therapy.