Dissertations / Theses on the topic 'Mandibular condylar cartilage'

Mandibular condylar cartilage (MCC) consists of fibrous (F), proliferative (P), mature (M) and hypertrophic (H) zones, and exhibits distinctive biological features in physiology and function. Accordingly, the genetic regulation of MCC is expected to be different from other articular cartilages. Combined lasercapture microdissection (LCM) and microarray analysis (MAA) approach allows large-scale screening of zone-specific gene expressions. A few investigators have attempted to apply this approach on different cartilages, but not on MCC yet. Therefore, this study aimed to: 1) optimize an LCM protocol for isolating homogenous cell populations from MCC zones; 2) perform a zone-specific comprehensive gene expression analysis for MCC using LCM & MAA; and 3) find a set of genes, following the validation of MAA data using in-vivo and invitro quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction (qRT-PCR), which could potentially distinguish MCC zones from each other and from articular chondrocytes. MCC and femoral condylar cartilage (FCC) specimens were harvested from normal 5-week-old SD rats, and formalin-fixed sections and cryosections were compared histologically. LCM samples for five groups (FCC and four MCC zones) were prepared, and then RNAs were extracted and evaluated for integrity. For MAA experiment, LCM samples were amplified before microarray hybridization. MAA data were analyzed using GeneSpring software. cDNA from unamplified LCM-RNA samples were also prepared for the five groups for in-vivo qRT-PCR validation of 48 genes selected from MAA data, 10 of which were additionally validated by cultivating ATDC5 cells and extracting RNA at different time points for in-vitro qRT-PCR validation. Factors enhancing tissue visualization, LCM efficiency, LCM specificity, and RNA yield and integrity were optimized in the suggested LCM protocol. At a 2-fold change, 8353 (26.86%) transcripts were differentially expressed among the MCC zones and FCC. Subsequent data mining allowed the creation of seven subsets of 127 genes. Forty-eight genes were selected for validation based on their signal intensities, clustering classification, and gene ontology. In-vivo and in-vitro qRT-PCR showed high consistency with the MAA data. Results revealed robust gene expression differences among MCC zones, and between articular chondrocytes and MCC cells. The F & P zones could be characterized by upregulation of Crabp1, Dpt, Fndc1, Aspn, Tnmd, Bcl11b, Angptl1, Col14a1, and downregulation of Mug1, Foxa2, Lect1, and Matn3. Opposite modulation of the same genes may characterize M & H zones. In addition, unizonal distinct profiles were also identified; upregulated Igfbp6, Igha, Hils1, and Ptgds genes might be considered as potential markers for F, P, M, and H zones, respectively. In conclusion, this study sets up an LCM protocol that enables isolating homogenous zone-specific cell populations from the MCC, and obtaining highquality RNAs for subsequent gene expression analysis. Comprehensive gene profiling has been successfully achieved with high fidelity; using minute RNA amounts via the LCM & MAA combined approach. The MCC cells clearly exhibit distinguishable phenotypes from the articular chondrocytes, and a set of genes has been determined as potential unizonal/bizonal markers to identify MCC zones. Generating accurate regional data enhances our understanding of MCC biology and provides invaluable insights for tissue-engineering and cellbased therapeutic strategies.
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Dentistry
Doctoral
Doctor of Philosophy

Orientador: Célia Marisa Rizzatti Barbosa
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba
Made available in DSpace on 2018-08-18T16:04:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FariasNeto_Arcelino_D.pdf: 1895628 bytes, checksum: 3d9e789620307fdbeaffe939bf75437e (MD5) Previous issue date: 2011
Resumo: A cartilagem articular do côndilo mandibular é responsável pelo crescimento ósseo endocondral durante o desenvolvimento mandibular. Ela depende do funcionamento adequado da articulação temporomandibular (ATM) para sua diferenciação e maturação. Trabalhos demonstram que a manipulação funcional da mandíbula foi capaz de alterar a dinâmica fisiológica dessa cartilagem. Nesse sentido, a protrusão diminuiria a ação de cargas sobre o côndilo mandibular, estimulando o crescimento endocondral, e de forma inversa, a retrusão aumentaria a pressão sobre a cartilagem, inibindo o crescimento. Essas técnicas têm sido utilizadas com relativo sucesso na ortopedia facial com o intuito de corrigir discrepâncias maxilo-mandibulares. Entretanto, alguns quadros patológicos presentes nas ATMs podem alterar o seu desenvolvimento normal. Um dos fatores etiológicos que pode ser associado à presença de alterações no côndilo mandibular é a oclusão dental. A hipótese formulada é de que a presença de instabilidade ortopédica causada por um fator oclusal durante a fase de desenvolvimento pode levar à deficiência do crescimento mandibular e alterações intra-articulares. Assim, este trabalho teve por objetivo avaliar, em modelo animal, alterações da oclusão dental sobre o crescimento mandibular e tecidos intra-articulares. O estudo foi randomizado e cego. Foram utilizadas 40 ratas Wistar com 5 semanas de idade divididas aleatoriamente em 4 grupos com o mesmo número de animais: controle, com interferência oclusal, com ausência dos molares inferiores unilateral e com ausência dos molares inferiores bilateral. Os animais foram acompanhados por 8 semanas, período que correspondeu a sua fase de maturação óssea. Após esse período, os animais foram sacrificados e realizou-se tomografia computadorizada de feixe cônico (Cone beam) de suas cabeças para construção de protótipos de biomodelos, sobre os quais foram mensurados o comprimento da mandíbula, a altura do ramo mandibular e distância intercondilar. Em seguida, as articulações temporomandibulares foram cuidadosamente preparadas para análise imunohistoquímica dos níveis de colágeno tipo II, Fator de Crescimento Endotelial Vascular, e Interleucina 1? na cartilagem condilar. Os dados foram submetidos a análise estatística através do Software SPSS versão 17.0. As médias entre os grupos foram comparadas através do One-way Anova, enquanto as diferenças entre os lados da mandíbula foram avaliadas através do teste t de Student (?=0.05). A partir da análise dos resultados, observou-se que alterações oclusais podem afetar o desenvolvimento do osso mandibular, bem como alterar a expressão de Colágeno tipo II, Fator de Crescimento Endotelial Vascular e Interleucina 1? na cartilagem condilar. Diante do exposto, conclui-se que a oclusão dentária é capaz de interferir na dinâmica dos tecidos intra-articulares, sendo um fator importante durante o desenvolvimento craniofacial
Abstract: The condylar cartilage regulates the endochondral ossification during mandibular development. Mechanical stimulus in the temporomandibular joint (TMJ) plays an important role in cell proliferation and differentiation of mandibular condyle. Studies have shown that functional mandibular displacement can affect TMJ cartilage dynamics. Mandibular advancement induces profound metabolic changes in the condyle and enhances growth. In contrast, mandibular retraction reduces growth. The overall picture emerging from the data is that unloading of the condyle increases growth, while loading reduces it. Therefore, dental occlusion could be one of the factors associated with the alteration of the TMJ growth. The hypothesis is that orthopedic instability caused by occlusal factors present during TMJ development can affect mandibular growth and intra-articular tissue. Thus, the purpose of this study was to evaluate the influence of dental occlusion on mandibular growth and intra-articular tissue in Wistar rats. The study was randomized and blinded. Forty 5 weeks old female Wistar rats composed the sample. The animals were randomly allocated to four groups with the same number of rats: (1) control, (2) occlusal appliance for functional posterior displacement of the mandible, (3) unilateral mandibular tooth extraction, (4) bilateral mandibular tooth extraction. The rats were sacrificed after 8 weeks, when they had achieved skeletal maturity. Immediately after death, the heads were fixed in 10% paraformaldehyde, and cone beam CT scan images were taken using the Classic I-CAT (Imaging Sciences International, Hatfield, PA, USA). The 3-dimensional images of rats' skulls were exported in multifile Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) format, and acrylic rapid-prototyped templates of the mandibles were constructed for measurement of mandibular growth. Immunostaining was used for the detection of type II collagen, vascular endothelial growth factor (VEGF) and interleukin-1?. The data were processed with SPSS software (V 17.0 for Windows, SPSS Inc, Chicago, IL, USA). Differences among the groups were analyzed by one-way ANOVA (Tukey test as post-hoc test), while differences between sides were analyzed by non-paired Student's t test. Shapiro-Wilk and Levene tests were used to observe normality and variance homogeneity, respectively. Confidence level was set at 5%. The results of this study showed that dental occlusion is an important factor for the integrity of intra-articular tissues and to the healthy craniofacial development, emphasizing the importance of early treatment to normalize occlusion and create appropriate conditions for normal craniofacial development
Doutorado
Protese Dental
Doutor em Clínica Odontológica

Introdução: A osteoartrite (OA) é caracterizada como sendo uma doença degenerativa das articulações, apresentando uma reação inflamatória de baixo grau. Dependendo da severidade da osteoartrite, os tratamentos podem ser cirúrgicos ou não cirúrgicos. A condilotomia é uma opção de técnica cirúrgica sem interposição articular, em que se realiza uma fratura guiada, a partir de uma osteotomia oblíqua no processo condilar da mandíbula. Após a cirurgia, o côndilo assume uma posição mais anterior e inferior, com recaptura do disco, possibilitando funcionalidade articular e processo de reparo. Proposição: O objetivo do presente trabalho foi avaliar os efeitos da condilotomia nas estruturas teciduais do côndilo da articulação temporomandibular de coelhos portadores de osteoartrite quimicamente induzida. Materiais e métodos: Foram utilizados dois grupos de animais com degeneração de articulação temporomandibular (ATM) quimicamente induzida. O grupo controle (n=15) acompanhou o grupo teste conforme os tempos de morte dos animais. O grupo teste (n=15) foi submetido à fratura cirúrgica guiada do côndilo mandibular, após 40 dias a partir da indução da doença. A análise histológica da superfície do côndilo mandibular foi realizada considerando-se a severidade da osteoartrite, por meio do escore proposto por Pritzker et al. (2006). Realizou-se a quantificação de colágeno tipo I na camada da cartilagem articular por meio da coloração de Picrossírius, sob efeito de luz polarizada. Os animais foram mortos nos tempos de 20, 40 e 60 dias após a cirurgia. Resultados: A severidade da osteoartrite observada na articulação temporomandibular dos animais do grupo teste no tempo de 60 dias foi comparativamente menor em relação ao grupo teste no tempo de 20 dias e ao grupo controle no tempo de 60 dias. Observou-se um grau maior na severidade da OA no grupo teste de 20 dias em comparação ao grupo controle no mesmo tempo avaliado. A quantidade de colágeno tipo I na camada de cartilagem do grupo controle foi menor em relação ao grupo teste, principalmente na região anterior do côndilo mandibular no grupo controle de 60 dias. Conclusão: A condilotomia é uma técnica cirúrgica eficaz na redução da severidade da osteoartrite quimicamente provocada na superfície condilar da ATM de coelhos. O colágeno tipo III, predominante na camada de cartilagem das articulações com osteoartrite, foi substituído por colágeno tipo I, após a realização da condilotomia.
Background: Osteoarthritis (OA) is a degenerative joint disease, associated with low-grade inflammation. Treatment involves non-surgical and surgical options, depending on the severity of OA. Condylotomy is an alternative procedure that does not require articular interposition, in which an oblique osteotomy of the mandibular condyle is performed to guide the fracture. After surgery, the condyle shifts to an anterior-inferior position, with disk recapture, allowing joint functionality and repair process. Purpose: This study aimed to evaluate the effects of condylotomy on tissue structures of the temporomandibular joint (TMJ) condyle in rabbits with chemically induced OA. Materials and methods: Animals with chemically induced temporomandibular joint (TMJ) degeneration were divided into two groups: control group (n=15), which followed the experimental group as for the time points when deaths occurred; and experimental group (n=15), which underwent surgical fracture guided by osteotomy of the mandibular condyle 40 days after disease induction. Histological analysis of the articular surface of the mandibular condyle was performed considering the severity of OA, using the grading system proposed by Pritzker et al. (2006). The Picrosirius-polarization method was used to quantify type I collagen in the articular cartilage. The animals were killed 20, 40 and 60 days after surgery. Results: The severity of OA in the TMJ of experimental animals at day 60 was comparatively lower than that of experimental animals at day 20 and controls at day 60. Experimental animals showed a higher OA severity grade than controls at day 20. The amount of type I collagen in the articular cartilage of control animals was lower than that of experimental animals, especially in the anterior region of the mandibular condyle of controls at day 60. Conclusion: Condylotomy is an effective surgical technique for reducing the severity of chemically induced OA in the condylar surface of the rabbit TMJ. Type III collagen, which predominates in osteoarthritic articular cartilage, was replaced by type I collagen after condylotomy was performed.

A cartilagem do processo condilar (PC) e a sincondrose basiesfenoidal (SB) participam do processo de crescimento e desenvolvimento craniofacial que são determinados pelo aporte protéico, pela ação hormonal e por fatores de crescimento, sendo o IGF-I o principal deles. Objetivou-se correlacionar as alterações morfológicas no PC e na SB provenientes da subnutrição protéica. Os grupos experimentais foram formados por animais heterogêneos (n=5) com 60 dias de vida, de acordo com o teor de caseína contida nas rações, protéica (20%) ou hipoprotéica (5%), formando, respectivamente, os grupos nutrido (N) e subnutrido (S). Na microscopia de luz foi observado que a subnutrição não alterou as espessuras das camadas do PC e da SB, enquanto que através da imunohistoquímica o número de IGF-I e IGF-IR diminuiu em ambos os tecidos (N≠S; p<0,05). No PC, o colágeno do tipo I passou a ser do tipo II no grupo S, enquanto que na SB, o do tipo II foi destacado em ambos os grupos. A matriz extracelular do PC apresentou-se densa e com coloração homogênea nos nutridos, contrastando com o aspecto difuso dos subnutridos. Na SB, tanto no grupo N quanto no S, a MEC manteve-se com aspecto uniforme na distribuição e na homogeneidade da coloração.
The cartilage of the condylar process (CP) and the basiesfenoidal synchondrosis (BS) participate in the process of craniofacial growth and development that are determined by the protein content, the hormonal and growth factors, being the IGF-I main one. This study aimed to correlate the morphological changes in PC and SB from protein malnutrition. The experimental groups were formed by heterogeneous animals (n = 5) at 60 days of life, according to the casein contained in the feed, proteic (20%) or hypoproteic (5%), constituting respectively the nourished (N) and undernourished (U) groups. Under light microscopy it was observed that undernourished did not change the thickness of the layers of CP and BS by immunohistochemical while the number of IGFI and IGF-IR decreased in both tissues (N≠S; p<0,05). On the PC, the type I collagen became type II at the U group, while in the SB the type II was noted in both groups. The extracellular matrix (ECM) of the PC presented dense and homogenous coloration in the nourished, contrasting with the diffuse aspect of the undernourished. In SB, both in the N group as U, the ECM remained uniform in appearance and the distribution and uniformity of staining.

Este estudo teve como objetivos avaliar os possíveis efeitos da utilização do aparelho propulsor mandibular removível (APM), sobre o crescimento da mandíbula e tipos de fibras nos músculos masseter superficial, pterigóideo lateral e digástrico em ratas. Vinte e sete ratas isogênicas (Fisher 344) foram divididas em três grupos randomizados: dois controles e um experimental, que utilizou o APM removível por 40 dias não consecutivos. Foram feitas reações histoquímicas para avaliar a distribuição dos tipos de fibras nos músculos mastigatórios. A mandíbula de cada animal foi dissecada e foram realizadas medições lineares da mesma. Não houve diferença estatisticamente significante entre os grupos quanto ao crescimento mandibular, e apenas masseter superficial anterior teve alterações, com aumento no número de fibras rápidas (tipo IIB). Em ratos, este modelo de APM, não estimulou aumento de crescimento mandibular e, somente o músculo masseter superficial sofreu alterações significativas quanto à distribuição dos tipos de fibras.
The aim of this study was to evaluate the possibles effects of removeble mandibular propulsive appliance (MPA) on mandibular growth and fiber types of superficial masseter, lateral pyterigoid and digastric muscles. Twenty seven isogenics rats (Fisher 344) were divided into three groups: two controls and one experimental that used the MPA during 40 days. Histochemical analyses was used to evaluate fiber type of masticatory muscles. The jaw of each animal was dissected and measurment was done. There was no signifcant difference on mandibular growth between the groups. Only the anterior portion of superficial masseter had an incresead of rapids fibers (IIB type). These results suggest that this MPA on a rat model, is not efficient to produce any alterations on mandibular growth and just on superficial masseter had significant alterations on muscles fibers types.

A distrofia muscular de Duchenne (DMD) é uma doença de caráter hereditário recessivo ligado ao cromossomo X, que determina a ausência da distrofia, a responsável pela progressiva degenaração muscular observada no DMD. Embora não expresse o fenótipo, a camundongo mdx apresenta a ausência da distrofia e o mais comum modelo animal experimental para estudar as repercursões da DMD em muitos orgãos. Este estudo foi realizado na cartilagem do processo condilar da mandíbula de mdx, um importante sítio de crescimento craniofacial. Assim, o PC dos mdx de 4 (G1) e 10 (G2) semanas e dos respectivos controles (camundongos c57BL/10 mice) foram avaliados usando as técnicas de microscopia de luz (H.E, Picrosirius e Safranina-O) e de imunohistoquímica (IGF e IGF-IR). Em ambos os grupos, não houve diferença estatísticamente significante na área do PC e comparação aos controles. O número de e a área dos condrócitos, bem como, a quantidade de matriz extracelular (MEC) forma menores nos grupos mdx. A imunorreatividade para ambos, IGF-I e IGF-IR, proporcionalmente maiores nos grupos mdx. Os dados quantitativos e predominância do colágeno tipo I nos grupos mdx, sugere um processo precoce de envelhecimento na cartilagem do PC desses animais.
The duchenne muscular dystrophy (DMD) is a recessive hereditary disease linked to X-chromossome that determines teh dystrophin abstence, the responsible for progressive muscle degeneration observed in DMD. Although not exhibit the phenotype, the MDX mouse reveal abstence of dystrophin and is the most common experimental animal model for DMD studies in many organs. This study was performed in the articular cartilage of the mandibular condylar process (PC) of MDX, an important site of craniofacial growth. Thus the PC of MDX and respective controls (C57BL/10 mice) were evaluated at the ages of 4 (G1) and 10 (G2) weeks using ligth microscopy (H.E, Picrosirius e Safranin-O) and immunohistochemical (IGF-I e IGF-IR) tecniques. In both groups, there was no statistical significant difference in PC area of the mdx and the respective controls. The number and area of the chondrocytes, as well as the amout of extracellular matrix (MEC) were lower in MDX groups. The immunoreactivity for both, IGF-I and IGF-IR, were propostionally higher im MDX groups. The quantitative data and the predominance of collagen type i fibers in the MDX groups suggest a premature aging process of the PC in these animals.

Funcionalmente, a cartilagem da articulação têmporo-mandibular assemelha-se à cartilagem da articulação do joelho por possuírem lubrificação para resistir à fricção e fornecerem proteção às forças mecânicas externas. Entretanto, o efeito das forças de tensão sobre as cartilagens dessas duas articulações ainda permanece obscura. O objetivo desse estudo foi avaliar, in vitro, as alterações metabólicas nos condrócitos extraídos do tecido cartilaginoso do côndilo mandibular e do joelho de suínos, decorrentes da aplicação de forças mecânicas, em relação à síntese de DNA e de proteoglicanos (PTG). Além disso, foi verificada a expressão de colágeno tipo II e de agrecanos no RNAm dos condrócitos dessas duas articulações, tempo-dependente do cultivo celular, utilizando-se a análise quantitativa de PCR em tempo real. Os condrócitos foram submetidos às forças mecânicas de tração de 2 kPa (3% de alongamento), 5 kPa (7% de alongamento) e 10 kPa (12% de alongamento), em uma freqüência de 30 ciclos/min. durante 12 e 24 horas. Os resultados demonstraram que os condrócitos do côndilo mandibular quando submetidos às forças de 2 kPa e de 5 kPa, apresentaram um aumento estatisticamente significativo da síntese de DNA e de PTG, em 12 h. (p < 0,01) e em 24 h. (p < 0,05). Exceto o aumento da síntese de DNA do grupo submetido à força de 5 kPa que durante 24h. não foi estatisticamente significativo (p > 0,05). A força de 10 kPa causou uma diminuição estatisticamente significativa na síntese de DNA e de PTG nos condrócitos do côndilo mandibular, em ambos os tempos de ensaio mecânico (p < 0,01). Por outro lado, os condrócitos do joelho apresentaram um aumento na síntese de DNA e de PTG quando submetidos à todas as magnitudes de força de tração. A força de 5 kPa estimulou um aumento estatisticamente significante das sínteses de DNA e PTG, em 12 h. e 24 h. (p < 0,01). Em 10 kPa, foi observado um incremento estatisticamente significante de DNA em 12 h. (p < 0,01) e em 24 h. (p < 0,05) e de PTG em 24h. (p < 0,01). Foi verificado que os condrócitos do joelho apresentaram uma maior expressão de colágeno tipo II e de agrecanos do que os condrócitos do côndilo mandibular estatisticamente significativo (p < 0,05). A expressão de colágeno tipo II e de agrecanos nos condrócitos do côndilo mandibular foram altamente evidenciados na fase proliferativa e diminuíram progressivamente com a formação de matriz extracelular. Contrariamente, os condrócitos do joelho apresentaram um aumento da expressão de agrecanos no RNAm conforme o amadurecimento do cultivo celular e um aumento expressivo de colágeno tipo II na fase proliferativa, seguida de discreta queda durante a fase da matriz celular. Os condrócitos dos tecidos cartilaginosos do côndilo mandibular e do joelho de suínos demonstraram diferentes mecanismos de resposta às forças mecânicas e de metabolismo celular.
Functionally, the mandibular condylar cartilage is similar to the ankle articular cartilage, both provides lubrication to resist friction and offers protection against external mechanical loading. However, the effect of tension loadings on these two articular cartilages remains unclear. The purpose of this study was to evaluate in vitro, the metabolism of the chondrocytes isolated from the cartilage tissues of porcine mandibular condyle and ankle, in response to the tension mechanical forces, related to the syntheses of DNA and proteoglycan (PTG). It was also verified the expression of mRNA type II collagen and aggrecan on the condrocytes of these two joints on culture time-dependent, using a quantitative real-time PCR analysis. The chondrocytes were submitted to tensile mechanical strains of 2 kPa (3% elongation), 5 kPa (7% elongation) and 10 kPa (12% elongation), with a frequency of 30 cycles/min for 12 and 24 hours. The results showed that the condrocytes from mandibular condyle, when submitted to tension forces of 2 kPa and 5 kPa, demonstrated a statistically significant enhancement of DNA and PTG, in 12 h. (p < 0.01) and in 24 h. (p < 0.05). Except the increase of DNA synthesis of the group submitted to the force of 5 kPa during 24 h. that was not statistically significant (p > 0.05). The force of 10 kPa caused a statistically significant decrease of DNA and PTG syntheses on the condrocytes of mandibular condyle, in both periods of mechanical stimulation (p < 0.01). On the other side, the condrocytes of ankle showed an increase of DNA and PTG syntheses when subjected to all the magnitudes of tension forces. The force of 5 kPa stimulated statistically significant the syntheses of DNA and PTG, in 12 h. and 24 h. (p < 0.01). In 10 kPa, it was observed a statistically significant increment of DNA in 12 h. (p < 0.01) and in 24 h. (p < 0.05) and PTG synthesis in 24 h. (p < 0.01). The condrocytes of ankle showed a statistically significant higher (p < 0.05) expression of collagen type II and aggrecan than the condrocytes of mandibular condyle. The type II collagen and aggrecan mRNA in mandibular condyle were highly expressed in proliferating chondrocytes and decreased progressively in matrix-forming chondrocytes. Conversely, the condrocytes from ankle showed an increase of aggrecan expression on mRNAs with the cell culture maturation, and an increase of type II collagen during the proliferating phase, followed by a slight decrease of this protein during the matrix-forming phase. The chondrocytes from the cartilage tissues of mandibular condyle and ankle showed different mechanisms of response to the mechanical loadings and distinct chondrocytes metabolism.