Impacto do exercício de natação em rata prenhe diabética no desenvolvimento do esmalte, microdureza, e volume dos dentes da ninhada

Abstract

Introdução: 1) Durante o desenvolvimento intrauterino o feto é vulnerável a diversos fatores, principalmente por via materna. O esmalte dentário é considerado um marcador biológico sensível para algumas condições, é um tecido sem células vivas e não pode ser reparado depois de danificado. Os defeitos de desenvolvimento do esmalte (DDE) podem sugerir a associação com fatores sistêmicos ou locais e programação fetal. Portanto, este estudo teve como objetivo projetar e desenvolver o diagrama com a cronologia do desenvolvimento do esmalte dentário (DED) para possibilitar a investigação dos fatores de risco intrauterinos e repercussões da programação fetal da DDE com base no conceitual do Diamater Study Group. 2) Estudos epidemiológicos e em modelos animais mostraram que a hiperglicemia altera o processo de desenvolvimento do dente, afetando a erupção e a mineralização do dente e isso inclui o desenvolvimento do esmalte do dente. Ressalta-se que a organização do esmalte, dentina, cemento e polpa dentária é comum tanto para humanos quanto para roedores. O Diabetes Mellitus Gestacional (DMG) foi associado a efeitos adversos do DDE na prole. Identificar fatores associados a alterações no esmalte do descendente, bem como desenvolver estudos com propostas de intervenção, para que medidas preventivas e terapêuticas possam ser investigadas e adotadas no futuro a fim de minimizar as consequências negativas do DMG no desenvolvimento do esmalte dentário. O objetivo deste estudo foi analisar o impacto do exercício de natação de ratas grávidas no desenvolvimento do esmalte, microdureza e volume dos dentes dos filhotes. Métodos e Resultados: 1) O “diagrama conceitual do DED Diamater” foi desenvolvido considerando a cronologia de formação do esmalte na dentição decídua e permanente com início na vida intrauterina. Os dentes foram diferenciados por grupo de dentes, tipo de dentição e por porcentagem de formação de esmalte dentário por superfície do dente. Os períodos do início até a formação completa do esmalte foram considerados e relacionados com o período intrauterino, nascimento e pós-natal. 2) Para induzir o modelo de ratos, fêmeas Wistar recém-nascidas receberam no primeiro dia de vida injeção subcutânea de STZ (Sigma®). Ratos não diabéticos receberam injeção subcutânea de tampão citrato. Todas as ratas recém-nascidas foram mantidas com suas mães até o final do período de lactação (21 dias). Após este período, as ratas mães foram eutanasiadas por injeção de tiopental sódico (Thiopentax® - 80 mg/kg). Os recém-nascidos do sexo feminino foram mantidos até a idade adulta. O protocolo de exercício de natação foi baseado em estudos anteriores e considerado um protocolo de exercício de intensidade moderada. A primeira sessão de treino iniciou com 20 minutos, aumentando progressivamente 10 minutos/dia até 60 minutos. As ratas sedentárias foram expostas à água diariamente por 15 minutos, a uma profundidade de 10 cm na temperatura da água 31±1°C por 6 dias/semana, do dia 0 até o dia 20 gestacional, visando não promover adaptações fisiológicas a partir da prática de exercícios. Todos os ratos recém-nascidos foram mantidos com suas mães até o final do período de lactação (21 dias). Para este estudo foram utilizados os dentes da prole: foram extraídos quatro incisivos de cada animal de cada grupo (dentes incisivos superiores e inferiores). Todas as amostras foram identificadas e armazenadas em formaldeído 10%. Para avaliar o volume do esmalte, todos os dentes foram escaneados em um sistema de micro-CT. Para a avaliação da microestrutura, as amostras foram avaliadas por meio de Microscopia Eletrônica de Varredura. As amostras foram avaliadas quanto à presença ou ausência de fraturas, quebras na “ponta”, rugosidade, arranhões e ondulações. Para a avaliação da microestrutura, as amostras foram avaliadas por meio de Microscopia Eletrônica de Varredura. Avaliação da microdureza. Para cada animal de todos os grupos, quatro incisivos foram avaliados. As superfícies retificadas dos dentes foram polidas com pastas de polimento de 6 l e 1 l. A microdureza dos dentes foi testada usando um indentador Vicker. O volume do esmalte não apresentou diferença entre os grupos. No entanto, um maior volume de esmalte foi demonstrado nos dentes inferiores quando comparados aos dentes superiores nos quatro grupos. O grupo Dsed apresentou maior número de alterações em relação a fraturas, fissuras, rugosidade, formação de esmalte e a presença concomitante de opacidade difusa e demarcada. Aumento significativo na concentração de Na foi observado no grupo NDex em comparação com o grupo NDsed, enquanto nenhuma diferença foi encontrada nas concentrações de Mg, Fe, C, O, Ca, P, Cl e Al entre os grupos. Houve diminuição da microdureza nos grupos Dsed e Dex em relação ao grupo NDex. O grupo Dex apresentou redução dos efeitos deletérios observados no grupo Dsed e resultados semelhantes aos grupos ND (NDsed e NDex). Os grupos diabéticos e não diabéticos exercitados apresentaram aspecto de consolidação da fissura. Nosso estudo sobre a distribuição de elementos no esmalte de descendentes de dentes de ratos diabéticos também pode ser importante para a compreensão dos processos de mineralização do esmalte, determinando como os elementos alteram as propriedades dos materiais e explorando a relação entre o binômio gravidez e descendência .Os achados deste estudo demonstram o impacto negativo do Diabetes em ratas prenhes no esmalte dentário, principalmente no grupo sem intervenção com exercício de natação. Conclusão: 1) O diagrama conceitual do DED Diamater foi desenvolvido e permite visualizar a inter-relação do DED com a vida intrauterina até a idade pós-natal de quatro anos. O diagrama apresenta o grupo de dentes, tipo de dentição, superfície dentária e evolução do DED, indicando o início de acordo com a semana gestacional e ano de vida que completa a formação do esmalte dentário. A ferramenta pode direcionar intervenções preventivas e terapêuticas em DDE que podem interferir positivamente na saúde bucal das crianças mais tarde na vida e nas gerações futuras. 2) Os resultados sustentam que não houve diferença entre os grupos na análise do volume do esmalte. Não praticar natação e ter diabetes durante a gravidez teve maior impacto negativo em relação à ocorrência de fraturas, fissuras, alterações de rugosidade, formação de esmalte e a presença concomitante de opacidade difusa e demarcada. O diabetes em geral causou uma diminuição na microdureza do esmalte em comparação ao grupo não diabético e o exercício de natação foi capaz de reverter as fissuras.

Background: 1) During intrauterine development the fetus is vulnerable to various factors, mainly affected via maternal. Dental enamel is considered a sensitive biological marker for some conditions, it’s a tissue with no living cells and cannot be repair after damaged. The developmental defects of enamel (DDE) may suggest the association with systemic or local factors and fetal programming. Therefore, this study aimed to design and develop the diagram with the chronology of the DED to enable investigation of the intrauterine risk factors and fetal programming repercussions of DDE based on Diamater Study Group conceptual. 2) Epidemiological and animal model studies have shown that hyperglycemia alters the tooth development process by affecting tooth eruption and mineralization and this includes tooth enamel development. It is noteworthy that the organization of enamel, dentin, cementum and dental pulp is common to both humans and rodents. Gestational Diabetes Mellitus (GDM) was associated with adverse effects of DDE on offspring. To identify factors associated with changes in the descendant's enamel, as well as to develop studies with intervention proposals, so that preventive and therapeutic measures can be investigated and adopted in the future in order to minimize the negative consequences of GDM on the development of dental enamel. The aim this study was analyze of Impact of pregnant rat swimming exercise on enamel development, microhardness, and volume of offspring’s teeth. Methods and Results: 1) The “DED Diamater´s conceptual diagram” was developed considering of the chronology enamel formation in the deciduous and permanent dentition with start in intrauterine life. The teeth were differentiated by group of teeth, type of dentition and by percentage of dental enamel formation per surface of the tooth. The periods to the beginning until complete enamel formation was considered and was related with the intrauterine, birth and postnatal period. 2) To induce rats’ model, newborn female Wistar received in the first day of life subcutaneously injection of STZ (Sigma®). Non-diabetic rats received subcutaneous injection of citrate buffer. All female newborn rats were maintained with their mothers until the end of the lactation period (21 days). After this period, the mother rats were euthanized by sodium thiopental injection (Thiopentax® - 80 mg/kg). The female newborns were maintained until adulthood. The swimming exercise protocol was based on previous studies and considered to be a moderate intensity exercise protocol. The first training session started with 20 minutes, progressively increasing 10 minutes/day until 60 minutes. The sedentary rats were exposed to water daily for 15 minutes, at a depth of 10 cm at water temperature 31±1°C for 6 days/week, from gestational day 0 until gestational day 20, aiming not to promote physiological adaptations from exercise practice. All newborn rats were maintained with their mothers until the end of the lactation period (21 days). For this study the offspring teeth was used: four incisors of each animal of each group were extracted (upper and lower incisors teeth). All samples were identified and stored in formaldehyde 10%. In order to evaluate enamel volume, all teeth were scanned in a micro-CT system. For the evaluation of the microstructure, the samples were evaluated by means of Scanning Electron Microscopy. The samples were evaluated for the presence or absence of fractures, breaks at the “tip”, roughness, scratches and dimples. For the evaluation of the microstructure, the samples were evaluated by means of Scanning Electron Microscopy. Microhardness evaluation. For each animal of all groups, four incisors were evaluated. Ground surfaces of teeth were polished using 6l and 1l polishing pastes. Teeth microhardness was tested using a Vicker indentor. The enamel volume showed no difference between the groups. However, a greater enamel volume was demonstrated in the lower teeth when compared with the upper teeth in the four groups. The Dsed group showed a greater number of alterations in relation to fractures, fissures, roughness, enamel formation and the concomitant presence of diffuse opacity and as demarcated. A significant increase in Na concentration was observed in the NDex group compared with NDsed group, while no difference was found in the Mg, Fe, C, O, Ca, P, Cl e Al concentrations between groups. There was a decrease in microhardness in the Dsed and Dex groups compared to the NDex group. The Dex group showed a reduction in the deleterious effects observed in the Dsed group and similar results to the ND groups (NDsed and NDex). The exercised diabetic and non-diabetic groups showed an appearance of fissure consolidation. Our study on the distribution of elements in the enamel of offspring of the diabetic rats’ teeth may also be important for the understanding of the enamel mineralization processes, determining how elements change the properties of the materials, and exploring the relationship between binomial pregnancy and offspring. The findings in this study demonstrate the negative impact of Diabetes in pregnant rats on dental enamel, especially the group without intervention with swimming exercise. Conclusion: 1) DED Diamater´s conceptual diagram was developed and makes it possible to view the interrelation of the DED with intrauterine life to four years postnatal age. The diagram present of the group of teeth, type of dentition, tooth surface and evolution of DED, indicating the onset according to gestational week and year of life that completes the formation of dental enamel. The tool may to target preventive and therapeutic interventions in DDE that can positively interfere with children's oral health later life and in future generation. 2) The results support that there was no difference between groups in the analysis of enamel volume. Not performing swimming exercises and having diabetes during pregnancy had a greater negative impact in relation to the occurrence of fractures, fissures, changes in roughness, enamel formation and the concomitant presence of diffuse and demarcated opacity. Diabetes in general caused a decrease in enamel microhardness compared to the non-diabetic group and swimming exercise was able to reverse fissures.