Effect of chronic oscillating fluoride doses on dental fluorosis development in rats

O efeito do fluoreto (F) no desenvolvimento de fluorose dental em animais expostos a doses crônicas constantes é bem conhecido, mas não há informações sobre o efeito de doses crônicas oscilantes, o que foi estudado neste trabalho. Além disso, não há estudos comparando diferentes métodos de quantificação de defeito de esmalte induzido pelo F, o que também foi avaliado. O estudo foi composto por três trabalhos. Foram utilizadas ratas fêmeas da linhagem Wistar com idade de 35 dias, as quais receberam água e ração ad libitum durante um período suficiente para permitir o completo crescimento dos incisivos (70 a 78 dias). Após, os animais foram anestesiados, o sangue foi coletado e os incisivos, mandíbulas e fêmures, removidos após a morte por hemorragia. A concentração de F no plasma, nos incisivos e nos ossos foi determinada usando um eletrodo íon específico. No primeiro estudo, 20 ratas foram divididas casualmente em 5 grupos: quatro grupos receberam água com concentrações constantes de F (0; 12,5; 25 ou 37,5 µg F/mL) e o outro grupo recebeu água contendo 12,5 e 37,5 µg F/mL, alternados a cada 72 h (média de exposição igual a 25 µg F/mL). Não foi observada diferença nas variáveis metabólicas e na gravidade de fluorose dental entre o grupo que recebeu doses oscilantes e o grupo que recebeu dose correspondente à média das oscilações (p > 0,05). No segundo estudo, foram utilizadas 58 ratas, as quais foram divididas casualmente em grupos expostos a diferentes concentrações de F na água (0 a 75 µg F/mL) constantes ou alternantes (12,5 e 75 µg F/mL) por períodos assimétricos (2 ou 8 dias). A exposição a doses oscilantes de F resultou em concentrações de F no sangue e ossos e fluorose dental semelhantes às observadas nos animais expostos à média das oscilações em função do tempo utilizado. No terceiro estudo, foram utilizadas 35 ratas, divididas casualmente em 7 grupos de 5 animais cada, que receberam água em concentrações crescentes de F: 0; 12,5; 25; 50; 62,5; 75 ou 100 µg F/mL. Os incisivos foram utilizados para avaliar 5 métodos de quantificação de fluorose: radiomicrografia, microdureza, microscopia de luz polarizada, análise de fluorescência e análise da imagem da superfície do esmalte segundo o padrão de bandas claras e escuras presentes na superfície do esmalte fluorótico de ratos. Radiomicrografia, microdureza e microscopia de luz polarizada só foram capazes de detectar fluorose sob altas concentrações de F (= 50 µg/mL) e a análise de fluorescência não permitiu diferenciação entre os grupos. A análise da imagem da superfície do esmalte foi satisfatória para quantificar fluorose, mesmo nas menores concentrações de F utilizadas nesse estudo, e foi utilizada para quantificar fluorose nos estudo subsequentes. Os resultados dos estudos sugerem que o efeito biológico da exposição crônica a doses oscilantes de F reflete a média do efeito das doses oscilantes de acordo com o tempo de exposição. A análise da imagem da superfície do esmalte se mostrou um método adequado para quantificar fluorose em incisivos de ratosThe effect of fluoride (F) on the development of dental fluorosis in animals chronically exposed to constant F doses is well known, but there is no information about the effect of chronic oscillating doses, and this was evaluated in the present study. Moreover, there are no studies comparing different methods of quantification of enamel defects induced by F, which was also evaluated. The study comprised of three experiments. Wistar female rats, aged 35 days, received water and food ad libitum during enough time to allow the full growth of the incisors (70 to 78 days). After, the animals were anesthetized, blood was collected and femurs, mandible bones and incisors were removed after their death by bleeding. F concentration in the blood plasma, bones and teeth was determined using ion-specific electrode. In the first study, 20 rats were randomly divided into 5 groups: four groups received water with constant F concentration at 0, 12.5, 25 or 37.5 µg F/mL and the other group received water containing 12.5 and 37.5 µg F/mL, which were alternated at each 72 h (mean exposure equals to 25 µg F/mL). No difference in metabolic variables and in severity of dental fluorosis between the group which received oscillating doses and the group receiving 25 µg F/mL was observed (p > 0.05). In the second study, 58 rats were randomly divided into groups which were chronically exposed to different F concentration in the water (0 to 75 µg F/mL), constant or oscillating (12.5 and 75 µg F/mL) for different periods of length (2 or 8 days). Exposure to oscillating F doses resulted in F concentrations in blood plasma and bones and enamel fluorosis similar to those observed in groups receiving F concentrations equal to the means of the oscillating range, according to the period length. In the third study, 35 rats were randomly divided into 7 groups of 5 animals, which received water at increasing F concentrations: 0, 12.5, 25, 50, 62.5, 75 or 100 µg F/mL. Incisors were used to assess fluorosis using five quantification methods: transverse microradiography, cross-sectional microhardness, polarized bright microscopy, quantitative light-induced fluorescence and image analysis of the enamel surface based on the pattern of white and dark bands present on rat fluorotic enamel. Transverse microradiography, cross sectional microhardness and bright field microscopy were only able to detect the fluorotic defect in the rat incisor when high F concentrations (= 50 µg F/mL) were used and quantitative ightinduced fluorescence analysis did not allow the differentiation among the groups. The image analysis method of the enamel surface was satisfactory to quantify dental fluorosis, even at low F concentrations, and was used to evaluate fluorosis in the subsequent studies. The present study suggests that the biological effect of F when an animal is exposed chronically to oscillating F doses may reflect the effect of the mean of the oscillating doses, according to exposure length. The image analysis of the enamel surface was a suitable method to quantify enamel fluorosis in rat incisor