Signs of alveolar bone damage in early stages of periodontitis and its prevention by stimulation of cannabinoid receptor 2: Model in rats

Abstract

El objetivo del presente trabajo fue, en primer lugar, identificar signos de daño óseo alveolar en estadios tempranos de periodontitis experimental y, en segundo lugar, evaluar su posible prevención mediante el tratamiento con el agonista del receptor cannabinoide 2, HU 308. La periodontitis experimental fue inducida por inyecciones de lipopolisacárido (1mg/ml) en la encía circundante al primer molar maxilar y mandibular, 3 días por semana, en tanto que controles no tratados fueron mantenidos para la comparación. Posteriormente, un estudio de 3 semanas con dieciocho nuevas ratas (seis por grupo) fue desarrollado: 1) controles; 2) ratas con periodontitis experimental, y 3) ratas con periodontitis experimental tratadas diariamente con HU 308 (500ng/ml). Luego de la euthanasia, la pérdida ósea alveolar fue evaluada por técnicas morfométricas e histomorfométricas, y el contenido de prostaglandina E2 en el tejido gingival fue determinado por radioinmunoensayo. Los primeros signos de pérdida ósea alveolar fueron evidentes a las 3 semanas de inducción de periodontitis experimental (ρ<0.05) en el primer molar mandibular, mientras que no hubo cambios detectables luego de 1 semana de inducción, hecho que nos condujo a establecer a las 3 semanas como un estadio temprano de periodontitis experimental, Las ratas sometidas a perdiodontitis experimental de 3 semanas mostraron menor volumen óseo interradicular, menor perímetro óseo y menos áreas de formación ósea, y mayor altura del espacio periodontal, más áreas de reabsorción ósea, mayor número de osteoclastos y mayor contenido gingival de prostaglandina E2 , en comparación a los controles, mientras que el tratamiento con HU 308 previno, al menos parcialmente, los efectos deletéreos (ρ<0.001). Podemos concluir que el término de 3 semanas de periodontitis inducida por lipopolisacárido es un modelo válido de estadio inicial de la enfermedad experimental, dado que se evidencia daño emergente en el tejido óseo. Asimismo, los efectos deletéreos de 3 semanas podrían ser prevenidos por la estimulación local del receptor cannabinoide 2, antes que un daño mayor sea producido.

The aims of the present study were, first, to identify signs of alveolar bone damage in early stages of experimental periodontitis (EP) and, second, to assess its possible prevention by treatment with cannabinoid receptor 2 agonist HU 308. Experimental periodontitis was induced by injections of lipopolysaccharide (LPS) (1mg/ml) in gums surrounding maxillary and mandibular first molar, 3 days per week, and untreated controls were kept for comparison. Then, a 3-week study was conducted including eighteen new rats (six rats per group): 1) controls; 2) experimental periodontitis rats; and 3) experimental periodontitis rats treated daily with HU 308 (500 ng/ml). After euthanasia, alveolar bone loss was assessed by morphometric and histomorphometric techniques, and the content of prostaglandin E2 (PGE2) in gingival tissue was evaluated by radioimmunoassay. The first signs of alveolar bone loss were apparent at 3 weeks of experimental periodontitis (ρ<0.05) in the mandibular first molar, but there was no detectable change at 1 week, leading us to establish 3 weeks as an early stage of experimental periodontitis. Rats subjected to 3-week experimental periodontitis showed less interradicular bone volume, less whole bone perimeter and fewer bone formation areas, and higher periodontal space height, bone resorption areas, number of osteoclasts and gingival content of prostaglandin E2 than controls, while HU 308 prevented, at least partially, the deleterious effects (ρ<0.001). We can conclude that a 3-week term of lipopolysaccharide-induced periodontitis in rats provides a valid model of the early stage of the disease, as emerging damage is observed in bone tissue. Furthermore, harmful effects at 3 weeks could be prevented by local stimulation of cannabinoid receptor 2, before greater damage is produced.