Reativação da força ortodôntica associada à fotobiomodulação na aceleração do movimento dentário: estudo morfológico e molecular da remodelação óssea in vivo

Abstract

O tratamento ortodôntico utiliza forças mecânicas repetidas para remodelar o osso e mover os dentes de forma controlada. A fotobiomodulação (PBM) tem sido estudada como uma abordagem não invasiva para acelerar esse processo, com alguns resultados positivos documentados. No entanto, à medida que o tratamento progride, o efeito da PBM na aceleração do movimento dentário tende a diminuir. Uma estratégia para aumentar a eficácia do tratamento seria reduzir os intervalos entre as reativações das forças mecânicas durante o tratamento ortodôntico. No entanto, para que essa abordagem seja viável, é fundamental entender se a PBM pode favorecer a remodelação óssea de forma adequada durante essas reativações de força. O objetivo deste estudo, portanto, foi avaliar o processo de remodelação óssea alveolar em ratos durante a movimentação dentária induzida, associando reativação de força ortodôntica e PBM, com o intuito de correlacionar alterações morfológicas, celulares e moleculares à aceleração do movimento dentário. O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética no Uso de Animais do ICT-UNESP-SJC (n° 03/2022) e seguiu as diretrizes ARRIVE. De acordo com o cálculo amostral, os primeiros molares superiores esquerdos de 40 ratos foram submetidos à tração mecânica para indução do movimento dentário, sendo divididos em quatro grupos experimentais: Grupo Movimentação (GM, n=10), Grupo Reativação (GR, n=10), Grupo Laser (GL, n=10) e Grupo Reativação/Laser (GRL, n=10). Os grupos GL e GRL receberam irradiação com laser de comprimento de onda de 808 nm, potência de 100 mW, área de 0,098 cm2 e dose de energia de 1,5 J/ponto, a cada 48 horas. Após 21 dias de movimentação dentária, todos os animais foram eutanasiados para análise. Em virtude das diferentes formas de armazenamento para as avaliações histológicas e moleculares, foi necessário repetir o processo para que todas as análises propostas fossem realizadas, totalizando 80 ratos utilizados no estudo. A movimentação dentária foi medida macroscopicamente (milímetros) com paquímetro e em micrômetros por meio de imagens de microtomografia computadorizada (MicroCT). A análise quantitativa do osso foi realizada por histomorfometria e MicroCT, enquanto a qualitativa foi conduzida por histologia. Marcadores de reabsorção e deposição óssea foram avaliados por PCR em tempo real. Com base nos resultados obtidos, com nível de significância estatística de p ≤ 0,05, conclui-se que o aumento na intensidade da força, mesmo quando associada com a PBM, desacelera o movimento dentário, portanto não foi possível acelerar a movimentação dentária ao reduzir o intervalo de reativação da força com a associação da PBM. No entanto, a PBM demonstrou ter um papel benéfico na proteção do tecido ósseo através dos marcadores de remodelação óssea que se mantiveram positivo durante a movimentação dentária nos grupos GL e GRL.

The orthodontic treatment employs repeated mechanical forces to remodel bone and move teeth in a controlled manner. Photobiomodulation (PBM) has been studied as a non-invasive approach to accelerate this process, with some documented positive results. However, as treatment progresses, the effect of PBM on accelerating tooth movement tends to diminish. One strategy to enhance treatment efficacy would be to reduce the intervals between reactivations of mechanical forces during orthodontic treatment. However, for this approach to be viable, it is essential to understand whether PBM can adequately support bone remodeling during these force reactivations.The aim of this study was to evaluate the alveolar bone remodeling process in rats during induced tooth movement, combining orthodontic force reactivation and PBM, in order to correlate morphological, cellular, and molecular changes with the acceleration of tooth movement. The study was approved by the Ethics Committee on Animal Use of ICT-UNESP-SJC (protocol no. 03/2022) and followed ARRIVE guidelines. According to the sample size calculation, the left upper first molars of 40 rats were subjected to mechanical traction to induce tooth movement, divided into four experimental groups: Movement Group (GM, n=10), Reactivation Group (GR, n=10), Laser Group (GL, n=10), and Reactivation/Laser Group (GRL, n=10). The GL and GRL groups received laser irradiation with an 808 nm wavelength, 100 mW power, spot 0.098 cm2 , and 1.5 J/point energy dose every 48 hours. After 21 days of tooth movement, all animals were euthanized for analysis. Due to the different storage methods required for histological and molecular evaluations, the process had to be repeated to conduct all proposed analyses, totaling 80 rats used in the study.Tooth movement was measured macroscopically (millimeters) with calipers and in micrometers using micro-computed tomography (MicroCT) imaging. Quantitative bone analysis was performed through histomorphometry and MicroCT, while qualitative analysis was conducted via histology. Markers of bone resorption and deposition were assessed through real- time PCR. Based on the results, with a statistical significance level of p ≤ 0.05, it was concluded that increased force intensity, even when combined with PBM, slowed down tooth movement. Therefore, it was not possible to accelerate tooth movement by reducing the force reactivation interval with PBM association. However, PBM demonstrated a beneficial role in protecting bone tissue, as bone remodeling markers remained positive during tooth movement in the GL and GRL groups.