Tecnologias moleculares no estudo das doenças periodontais

Orientador: Márcio Zaffalon CasatiDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de PiracicabaResumo: A periodontite agressiva é caraterizada por apresentar início precoce, rápida progressão e pobre resposta as abordagens terapêuticas quando comparado a periodontite crônica. Entretanto, os mecanismos responsáveis por essas diferenças ainda não são completamente compreendidos. Ferramentas como a genômica, proteômica ou transcriptômica podem esclarecer esses aspectos, gerando importantes informações a respeito da patogênese das doenças periodontais. Portanto, os objetivos do presente estudo foram: i) Apresentar uma revisão de literatura focada na aplicação da genômica, transcriptômica, proteômica e metabolômica no estudo das doenças periodontais. ii) Avaliar as diferenças no perfil de expressão gênica da mucosa mastigatória, sem a influência do biofilme subgengival, em indivíduos com histórico de periodontite agressiva e crônica, comparando-os entre si e também com o perfil de expressão de indivíduos sem histórico de periodontite visando à identificação de possíveis alterações constitutivas na expressão de genes que podem estar relacionadas com as diferenças entre as duas formas de periodontite. Para o primeiro objetivo, foi realizada uma revisão dos artigos que empregaram as tecnologias ômicas no estudo das doenças periodontais. Os estudos presentes na literatura indicaram que essas tecnologias podem levar a um melhor entendimento dos eventos moleculares envolvidos na patogênese das doenças periodontais. Para o segundo objetivo, foram obtidas amostras teciduais da mucosa mastigatória de 4 pacientes com histórico de periodontite crônica, 4 com periodontite agressiva generalizada e 4 indivíduos sem histórico de periodontite. As amostras foram manipuladas para a extração de RNA total, síntese de cDNA de fita dupla e a hibridização por microarranjo de DNA, avaliando a expressão de 45033 genes. Os programas R e Bioconductor foram empregados para realizar a análise de RMA (Robust-Multi-Array), calcular o valor de expressão (fold-change) e o valor de p para comparações múltiplas através do método de Benjamini-Hochberg. O enriquecimento dos dados, através de ontologia gênica e análise de via, foi realizado com o programa de bioinformática DAVID (Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery). Três comparações foram realizadas: comparação 1 (periodontite agressiva x indivíduos sem histórico de periodontite); comparação 2 (periodontite crônica x indivíduos sem histórico de periodontite); e comparação 3 (periodontite crônica x periodontite agressiva). A comparação entre os grupos identificou: 192 genes e 50 grupos diferencialmente expressos na comparação 1, 43 genes e 27 grupos na comparação 2 e 168 genes e 75 grupos na comparação 3. Genes com funções no sistema imune, entre os quais receptores de linfócitos natural killer, foram mais expressos em periodontite agressiva; em contraste, genes envolvidos na proliferação e diferenciação de queratinócitos, assim como genes com função em processos neurais foram menos expressos. Já os indivíduos com periodontite crônica se caracterizaram por um aumento na expressão de genes com função na resposta a estímulos externos, e uma diminuição na expressão dos genes relacionados ao sistema imune. Dentro dos limites desse estudo, pode-se concluir que existem diferenças nos perfis de expressão gênica da mucosa mastigatória de indivíduos com histórico de periodontite agressiva e crônica, quando comparadas entre si e com indivíduos sem histórico de periodontite, que podem estar associadas às diferenças em suas patogênesesAbstract: Aggressive periodontitis is characterized by early onset, rapid progression and poor response to treatment compared to chronic periodontitis. However, mechanisms responsible for these differences are not fully understood. Tools such as genomics, proteomics and transcriptomics can clarify these aspects, producing important information about the pathogenesis of periodontal diseases. Therefore, the aims of this study were: i) Provide a literature review focused on the application of genomics, transcriptomics, proteomics, and metabolomics in the study of periodontal diseases. ii) Evaluate the gene expression profile of tissue from masticatory mucosa, without the influence of biofilm, in patients with a history of generalized aggressive and chronic periodontitis, and also with gene expression profile of individuals without periodontitis, with the aim to identify possible constitutive alterations in gene expression, which may be related to the differences between both forms of periodontitis. For the first objective, it was performed a review of articles that employed omics technologies in the study of periodontal diseases. The studies in the literature indicated that these technologies can lead to a better understanding of molecular events involved in the pathogenesis of periodontal diseases. For the second objective, masticatory mucosa tissue samples were obtained from 4 patients with a history of chronic periodontitis, 4 with generalized aggressive periodontitis, and 4 from subjects without history of periodontitis. Tissue samples were processed for total RNA extraction, double-strand cDNA synthesis for subsequent hybridization reaction on microarrays, which assessed the expression of 45033 genes. R and Bioconductor softwares used to perform the RMA analysis (Robust Multi-Array), calculate the value of expression (fold-change) and the p-value for multiple comparisons through Benjamini-Hochberg method. Enrichment analysis, through gene ontology (GO) and pathway analysis, was performed with DAVID (Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery). Three comparisons were performed: comparison 1 (aggressive periodontitis x healthy subjects); comparison 2 (chronic periodontitis x healthy subjects); and comparison 3 (chronic periodontitis x aggressive periodontitis). Comparisons analysis found 192 genes and 50 groups differentially expressed in comparison 1, 43 genes and 27 groups in comparison 2, and 168 genes and 75 groups in comparison 3. Genes with function in the immune system, including natural killer cells receptors, were higher expressed in aggressive periodontitis; in contrast, genes involved in proliferation and differentiation of keratinocytes, as well as genes with function in neural process were lower expressed. Chronic periodontitis subjects were characterized by increased expression of genes related to response to external stimuli, and a decrease in the expression of genes related to the immune system. Within the limits of this study, it can be concluded that there are differences in the gene expression profile of masticatory mucosa of patients with a history of chonic and aggressive periodontitis, when compared among them and with healthy group, which may be associated with differences in their pathogenesisMestradoPeriodontiaMestre em Clínica Odontológic