PRINCÍPIOS BIOLÓGICOS DAS PROTEÍNAS ÓSSEAS MORFOGENÉTICAS

UF

_{SC/ODONTOLOGIA}

BIBLIOTECA S.1IAI

GISELE LUZ BUSTAMANTE

PRINCÍPIOS BIOLÓGICOS DAS PROTEÍNAS

ÓSSEAS

MORFOGENÉTICAS

GISELE LUZ BUSTAMANTE

PRINCÍPIOS BIOLÓGICOS DAS PROTEÍNAS ÓSSEAS MORFOGENÉTICAS

Trabalho de conclusão apresentado ao Curso de Especialização de Periodontia da Universidade Federal de Santa Catarina como requisito para obtenção do titulo de Especialista em Periodontia.

Orientadora: Professora Fernanda Boabaid

00

PRINCÍPIOS BIOLÓGICOS DAS PROTEÍNAS ÓSSEAS MORFOGENÉTICAS

GISELE LUZ BUSTAMANTE

Esta monografia foi julgada adequada para obtenção do

Titulo

de Especialista em

Odontologia, especialidade em

Periodontia e

aprovada em sua forma final pelo Programa de

Pós-Graduação

em Odontologia.

Coordenador

do Curso de

Pós-Graduação

Banca

Examinadora:

Profa.

Fernanda Boabaid (Orientador)

Profa.

Ariadne

Cruz

(Banca

Examinadora)

Prof. Marco Aurélio

Bianchini

AGRADECIMENTO

Como é impossível realizar um trabalho sozinho, tenho que agradecer aos meus pais, meu irmão e ao Rodrigo, que direta ou indiretamente ,auxiliaram-me nesta tarefa.

E a todos que me incentivaram e, de alguma forma, contribuíram para realização deste trabalho.

Aos professores do curso de especialização em Periodontia da UFCS-CEPID em especial a minha amiga e orientadora do monografia de Periodontia e Mestrado em implantodontia Fernanda Boabaid, por todas as orientações e dedicação com o trabalho.

BUSTAMANTE, GISELE LUZ . PRINCÍPIOS BIOLÓGICOS DAS PROTEÍNAS ÓSSEAS MORFOGENÉTICAS .Trabalho

de

conclusão (Especialização

em

Periodontia)- Curso

de

Especialização

em

Periodontia,

Universidade Federal de Santa Catarina,

Florianópolis.

RESUMO:

Sucesso na

colocação

de implantes

endósseos

requer que o implante esteja

estável

no

osso alveolar. Em certos casos, o implante pode ser estabilizado no osso natural do paciente,

mas alguma parte do implante não

está

coberto de tecido

ósseo. Isto

acontece

freqüentemente

durante a

colocação

de implantes em locais de

extração

ou em Areas onde

reabsorção óssea

aconteceu e a largura do alvéolo

não

é suficiente para cercar o implante completamente.

Nesses casos, o

clinico

emprega normalmente um procedimento para acelerar a

formação

de

osso. Estes procedimentos incluem enxerto osso e ou terapia com membrana. Recentes

avanços conduzem ao

isolamento,

e

produção

de proteínas humanas

recombinantes

que

estimulam

formação

de osso. Uma das

proteínas morfogenética óssea (rhBMP-2)

foi estudado

extensivamente em modelos de animal e tem sido testado atualmente em tentativas clinicas

humanas.

0

objetivo deste trabalho foi revisar a literatura atual a respeito da

utilização

das

proteínas de

morfogenética óssea.

BUSTAMANTE, GISELE

LUZ

. PRINCÍPIOS

BIOLÓGICOS DAS

PROTEÍNAS ÓSSEAS MORFOGENETICAS .Trabalho de conclusão (Especialização em Periodontia)- Curso de Especialização em Periodontia, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis.

ABSTRACT:

Successful endosseous implant placement requires that the implant be stable in alveolar bone. In certain cases, the implant can be stabilized in native bone but some part of the implant is not covered by bone tissue. This often occurs during placement of implants into extraction sites or in areas where bone resorption has occurred and the ridge width is not sufficient to completely surround the implant. In those cases, the clinician usually employs a procedure to encourage bone formation. These procedures typically include a bone graft and/or membrane therapy. Recent advances have led to the isolation, cloning, and production of recombinant human proteins that stimulate bone formation. One of these bone morphogenetic proteins (rhBMP-2) has been extensively studied in animal models and is currently being tested in human clinical trials.The objective of this work was to review the current literature regarding bone morphogenetic proteins.

SUMARIO

1 INTRODUÇÃO 07

2 REVISÃO DA LITERATURA 09

2.1. QUANTIDADE ÓSSEA E SUBSTITUTOS ÓSSEOS 09

2.2.FATORES DE CRESCIMENTO 13

2.3.1-11STÓRIA E DESENVOLVIMENTO DAS PROTEÍNAS ÓSSEAS

MORFOGENÉTICAS

ia

2.4. USO ECTÓPICO DE BMP 19

2.5. TIPOS DE BMP E SUAS FUNÇÕES 21

2.6.CARREADORES 27

2.7. USO DE BMP EM PEQUENOS DEFEITOS 29

2.8. USO DE BMP EM GRANDES DEFEITOS 31

2.9 USO DE BMP ASSOCIADO A MEMBRANAS 35

2.10 GENS BMPS 38

2.11 OUTRAS AREAS DE USO CLINICO POTENCIAL DE BMPS 39

3 DISCUSSÃO 40

4 CONCLUSÕES 43

1 INTRODUÇÃO

A terapia com implantes

osseointegrados é o

tratamento de

eleição

para

reabilitar pacientes

edêntulos

totais

e

parciais. A

previsibilidade e o

sucesso dessa

terapia depende de fatores como qualidade

e

quantidade de tecido

ósseo, localização

no arco

e

adequada

estabilização inicial

dos implantes.

A

reconstrução tecidual

de

lesões

amplas, causadas por traumas, processos

infecciosos,

neoplasias

ou anomalias de desenvolvimento, representa um desafio em

cirurgias

ósseas maxilofaciais. 0

resultado de tratamentos utilizados mostra-se

muitas vezes

imprevisível,

demandando

investigações

continuadas sobre a natureza

da

osteogênese e

métodos de

controlá-la e estimulá-la.

Diversas

substâncias

demonstraram propriedades de acelerar ou iniciar

o

processo de reparo, induzindo a

osteogênese.

As matrizes

óssea (HOTZ;

HERR,1994;(JRIST, 1965) e dentinária (KAWAI; URIST, 1989),

utilizadas como

material de implante

osteoindutor,

apresentam

potencial osteogênico e quimiotático,

sendo esta propriedade

atribuida

à

presença

de

proteínas ósseas morfogenéticas,

presentes nestes tecidos

(KAWAI; URIST, 1989).

As pesquisas

biomoleculares

sobre

o

desenvolvimento

e

a

reparação óssea

permitiram a descoberta de uma nova

família

de proteínas reguladoras da

formação

óssea e

cartilaginosa, in vivo. Capazes de iniciar a

neoformação óssea quando

implantadas em sítios

extra-ósseos.

Estas proteínas

são

denominadas de

proteínas

ósseas morfogenéticas

ou

BMPs. (GONÇALVES.; GUIMARÃES; GARCIA,1998)

BMPs são glicoproteinas responsáveis

pelo recrutamento de células

osteoprogenitoras

para os locais de

formação óssea (SOMMERNAN M,1983).

A

purificação e

a

caracterização

das

BMPs contribuíram

para a

fundamentação

do conhecimento molecular

e

celular do processo de reparo

ósseo.

A resposta

tecidual

ao implante

e BMPs

ocorre de modo similar ao desenvolvimento

ósseo

embriológico,

possibilitando a

formação e o

desenvolvimento da

reparação

na

osteogênese pós-natal (GONÇALVES.; GUIMARÃES; GARCIA,1998).

8

0 presente estudo tem por finalidade a realização de uma revisão da literatura

abordando os avanços do uso da proteína morfogenética óssea (BMP) na reparação

do tecido osseo e seus mecanismos de ação no tecido lesionado. 0 estágio atual de

isolamento, as características, bem como as diversas possibilidades de aplicações

C)

2.REVISÃO

LITERATURA

2.1 QUANTIDADE OSSEA

E

SUBSTITUTOS OSSEOS

0 tecido

ósseo é

um tecido conjuntivo altamente especi:vizado que contém 33% de matriz orgânica, dos quais 28% são colageno do tipo I. (' s 5 Yo restantes são

proteínas

não colágenas

constituídas

por osteoneoctina, osteccalcina,

proteína óssea

morfogenética (BMP), proteoglicanas ósseas

e

sialoprotein,i

óssea.

Essa matriz orgânica

é

permeada por cristais de hidroxiapatita Ca to[PO4]6[01-1]2) que representam 67% de sua constituição (PONTUAL et al.,20041

0 tecido

ósseo

apresenta crescimento rápido, principalmente durante

o

desenvolvimento embrionário, basicamente caracterizado na superfície do periosteo. Com

o

transcorrer desse crescimento ocorre um importante aumento no comprimento

e

na espessura

óssea.

A atividade de renovação óssea or meio de ativação , reabsorção,

e formação óssea,

apesar de ocorrer na fast' adulta,

é

mais lenta (PONTUAL et al.,2004).

As reações do tecido

ósseo

frente à consolidação das fraturas, das osteotomias maxilomandibulares, do reparo alveolar

após

exodontia, dos enxertos

ósseos,

da distração osteogênica

e

do fenômeno de osseointegração nos implantes dentais passam por uma fase inflamatória inicial, seguida de um reparo e, por fim, uma fase de remodelagem. No entanto,

é

importante saber que a duração de cada fase depende do tipo de osso envolvido, da idade do

indivíduo,

do estado de saúde geral

e

I ()

0 aumento da quantidade de osso com o objetivo de permitir a inserção de

implantes se realiza por meio de várias técnicas e diferentes tipos de materiais,

incluindo-se o osso autógeno, osso alógeno, hidroxiapatita e substitutos ósseos

compostos (LOURENÇO,2002). 0 osso autógeno apresenta os resultados mais

previsíveis de sucesso, enquanto os biomateriais citados possuem diferentes indices

de sucesso e sua utilização deve seguir critérios rígidos de seleção baseando-se no

conhecimento da biologia da formação e reparo ósseo.

0 suprimento sanguíneo adequado, a formação e a manutenção do coágulo são

os fatores necessários para desencadear a cascata de eventos inflamatórios que

levarão ao reparo de um defeito ósseo. Esta reparação tecidual possui limitações

quando o defeito excede o tamanho critico para aquela região, idade e espécie a ser

tratada. Estas restrições geram dificuldades na resolução de tratamentos na

Ortopedia, na Cirurgia Bucomaxilofacial, na Periodontia e na Implantodontia.

(LOURENÇO,2002).

Intensificou-se nas últimas décadas a busca por um substituto ósseo ideal,

disponibilizando ampla variedade de materiais sintéticos como a hidroxiapatita, vidro

bioativo, carbonato de cálcio e o fosfato tricálcico. Estes materiais possuem

capacidade apenas de osteocondução e geralmente estão associados a enxertos

autógenos ou alógenos, como o osso liofilizado desmineralizado e o mineralizado.

(LOURENÇO, 2002).

0 material ideal para enxerto deve promover osteogênese, possuindo ou

permitindo a incorporação de citocinas e fatores de crescimento responsáveis pelo

mecanismo de osteoindução; permitir a angiogènese e a osteocondução, estar

disponível em quantidade suficiente para o tratamento proposto, ser de fácil

manipulação e aplicabilidade; apresentar estrutura física capaz de manter o espaço

para a formação óssea; ser reabsorvível e não gerar resposta imune (LOURENÇO,

0 enxerto autógeno preenche basicamente iodos estes requisitos. Considerado

o melhor material para este propósito, exceto pela sua limitada disponibilidade e pela morbidade relacionada a sua obtenção.

Os materiais que simplesmente fornecem um arcabouço para o crescimento vascular e posterior calcificação são conhecidos como osteocondutores. Os materiais denominados osteoindutores possuem fatores de crescimento, que regulam a

proliferação celular de tecidos diferenciados. Os morfogenes, incluindo a proteina

óssea morfogenética, são osteoindutores. Eles controlam as substâncias que iniciam

o desenvolvimento de tecidos, órgãos e sistemas pela indução de células indiferenciadas a conversão fenotípica (LOURENÇO,2002).

0 termo osteoindução foi designado para um principio fundamental de

regeneração óssea desencadeado pela ação das proteínas ósseas morfogenéticas (Urist, 1965; Urist ; Strat 1971).Estas proteínas possuem papel crucial no crescimento

e na diferenciação de uma variedade de tipos celulares, incluindo os osteoblastos e são os únicos morfogenes identificados até hoje nos mamíferos não são detectados apenas durante o período embrionário, mas também durante o desenvolvimento Os-fetal (LOURENÇO,2002).

Proteínas ósseas morfogenéticas (BMPs) induzem a diferenciação de células mesenquimais para células da linhagem de osteoblástica e também aumentam a função de diferenciação dos osteoblastos. Uma conseqüência secundária dos efeitos

é o aumento da osteoclastogenesis. Isto pode ser alcançado por mecanismos de avaliação locais, ligação de fatores de crescimento, proteínas, e fatores intracelulares. A maioria do conhecimento sobre reguladores extracelulares de

12

As

BMPs

induzem a

formação óssea

através de

ossificação endocondral.

Células

mesenquimais indiferenciadas

migram para

o

local do implante

e

proliferam

Condroblastos,

derivados as células

mesenquimais, secretam

componentes da matriz

extracelular e

formam uma estrutura

cartilagínea (Mastrocinque,

S. et al

2004).

A cartilagem hipertrofiada

e

a matriz

extracelular

tornam-se

vascularizada

por células

hematopoiéticas e endoteliais; osteoblastos e osteoclastos

aparecem localmente

e

a cartilagem

é reabsorvida e substituida

por osso (WANG; ROSEN; CORDES,

1988 apud KIRKER-HEAD, 1995).

A

formação heterotópica

de osso pode ocorrer em

função

de trauma muscular,

de

miosite ossificante traumática,

de trauma

cirúrgico,

de tumores derivados de

células

osteogênicas

ou

condrogênicas,

de

osteossarcoma,

de

osteoma osteáide,

de

osteoblastoma e

uma

alteração

do tecido conjuntivo, denominada de

miosite

ossificante

progressiva, que leva a

alterações

no desenvolvimento

esquelético e

ossificarem progressiva dos tecidos moles.

0

motivo dos tecidos

extra-osseos

ossificam sempre interessou a comunidade cientifica,

não

apenas pelo aspecto

patológico,

mas na esperança de utilizar estas

informações

na

reparação

do tecido

ósseo (LEE,1997).

Diversos produtos sintéticos têm sido utilizados para

o

preenchimento de defeitos

ósseos,

bem como na

indução

da

formação óssea,

tais como

proteína

morfogenética

(Sato

,Urist ,1985;

Nilsson et

al.1986; Yasko ,1992),

matriz

óssea

desmineralizada (Bolander, Balian,1986) e hidroxiapatita (Gauthier,1997).

Para uma

efetiva

osteoindução, proteínas osteogênicas precisam

ser implantadas com uma

substância carreadora propriada,

que devem ser

solúveis

em

água e

prontamente

difusiveis (Urist , DeLange , Finerman ,1983).

13

reconstrutivas

é a eficiência do material

carreador.

O

carreador

ideal deve aumentar a

exposição dos tecidos do hospedeiro à

substância

de crescimento e assegurar uma

distribuição

uniforme, sem permitir que o material implantado ultrapasse os limites do

sitio.

0 carreador

deve ser absorvido à medida em que for ocorrendo a formação

óssea. Além disso,deve

ser seguro,

biodegradável, biocompativel

e formulado para

permitir tamanhos e formas adequados para o enxerto.

Sal

ler

e Kolb

(1994), após

uma

revisão

dos sucessos relevantes das proteínas

ósseas

morfogenéticas

nas cirurgias

buco-maxilo-facial

e ortopédicas, demonstraram

a

eficácia

do purificado, ou seja, do preparo concentrado de

BMPs,

na

indução óssea,

em

áreas

com implantes aparentemente perdidos.

Ripamonti

e

Reddi (1994)

afirmaram que, além das funções na

osteogênese

pós-fetal,

as

BMPs

podem exercer

múltiplas

funções no desenvolvimento

embriogênico

e

organogênico,

incluindo

esqueletogênese,

desenvolvimento crânio

facial e dos tecidos dentais.

2.2

FATORES DE CRESCIMENTO

A

osteoindução,

ou seja, o processo de

produção

de tecido

ósseo

a partir de

células

indiferenciadas

vem sendo intensamente pesquisada, principalmente no que

tange ao emprego de proteínas indutoras de

tecido ósseo

e outros fatores de

crescimento, os quais

poderão

ainda ser

asssociados

aos enxertos

ósseos

através

da

administração

local ou de maneira sistêmica

(Mastrocinque

et

al.,2004).

0

termo "fator de crescimento" denomina urn grupo de

polipeptídios

que

estão

envolvidos na

proliferação

celular,

diferenciação

e

morfogênese

de tecidos e

órgãos

durante

embriogênese, infância

e idade adulta. Alguns fatores de crescimento

são

também

morfogênicos,

ou seja podem mudar o

fenótipo

as células alvo

14

Para Lindsey

(2001)

alguns fatores de crescimento assumem um efeito

endócrino

e

são

estabelecidos devido a elevados níveis serum. Muitos fatores de

crescimento

são

depositados na matriz

extracelular

onde

são

liberados durante

degradação

da matriz e agem como parte de uma complexa rede de sinais com

efeitos durante a

regeneração

e

remodelação

de tecidos.

0

efeito dos fatores de

crescimento é mediado através das superfícies receptoras das células alvo, ativando

enzimas fosforilases intracelulares,

que em seguida induzem uma via de

sinalização intracelular

pela

agregação

de co-fatores e outras proteínas as quais migram para o

núcleo.

No

núcleo

os fatores de crescimento conectam-se ao DNA e, juntamente com

outros fatores, induzem a

transcrição

e ativam um conjunto de genes.

Todos os fatores de crescimento

descritos têm

um importante papel no

crescimento e desenvolvimento.

Oringer (2002)

relatou fatores de crescimento e de

diferenciação

da seguinte forma:

.

a) fatores de crescimento

são

proteínas que afetam o crescimento e

função

de

uma célula especi fica (por exemplo, os

fibroblastos

e os

osteoblastos),

afetando a

proliferação

celular e a síntese da matriz

extracelular.

Os fatores de crescimento mais

intensamente estudados na

regeneração

periodontal

são

os derivados da insulina

(IGF)

e derivados das plaquetas

(PDGF);

. b)

fatores de

diferenciação

controlam a

condição fenotipica

das

células.Fazendo

com que células precursoras a se tornem funcionalmente maduras

,

como a

diferenciação

de células

mesenquimais indiferenciadas

em

osteoblastos.

Proteínas ósseas

morfogenética (BMPs) são fatores

de

diferenciação

estudados

para a

regeneração óssea

e periodontal. Os fatores de crescimento e os de

diferenciação

têm sido combinados com materiais de suporte (como exemplo, o

colágeno,

osso mineral e proteínas sintéticas), num esforço de facilitar a

regeneração

UFSC/ODONTOLOGIA

BIBLIOTECA SETODI

A' 15

0 tecido ósseo possui a

característica

única de crescimento

e

remodelamento

ao longo da vida, sendo dotado de habilidade regenerativa

e

adaptativa

(Mastrocinque et al.,2004).

Segundo Schiliephake (2002) na regeneração óssea após

o

nascimento,

o

fator

PDGF apresenta um importante papel na indução da proliferação

e

diferenciação de

células mesenquimais.

E

também um importante mediador da cicatrização

e

da

remodelação óssea durante traumas

e

infecções. Ele pode aumentar a regeneração

óssea junto com outros fatores de crescimento, mas

é

improvável que apresente

propriedades osteogênicas completas isoladamente.

A rigidez do osso

é

determinada pelo balanço de formação óssea osteoblastica

e

reabsorção osteoclástica. O aumento do estresse mecânico promove formação óssea, enquanto estados de desuso

e

doenças

crônicas

levam a reabsorção

(Mastrocinque et al.,2004).

Dois mecanismos são responsáveis pela homeostase do osso: regulação

sistêmica por hormônios reguladores de cálcio

e

fósforo, por exemplo, hormônio da

paratire6ide, vitamina D

e

calcitonina

e

regulação local, mediante a função de

proteínas morfogenéticas

e

fatores de crescimento (Mastrocinque et al.,2004).

Graves

e

Cochran (1994) descreveram a

família

dos cinco fatores de

crescimento que tinham potencial para induzir regeneração periodontal, quando

colocados em contato com osteoblastos

e

células do ligamento periodontal in vitro e

in vivo. Nesse caso, incluíram

o

fator de crescimento derivado das plaquetas (PDGF),

fator de crescimento dos fibroblastos (FGF), fator de crescimento transformador beta

(TGF-13), fator de crescimento semelhante à insulina (IGF)

e

as

proteínas

ósseas

morfogenéticas. Os autores relataram ainda a existência das seguintes BMPs:

BMP-4, BMP-5, BMP-6

e

BMP-7. As BMP-2 a BMP-7, apresentam estruturas moleculares

I ()

2.3.HISTORIA E DESENVOLVIMENTO DAS PROTE1NAS ÓSSEAS

MORFOGENÉTICAS

No inicio da década de 60, vários pesquisadores investigaram o mecanismo de calcificação nos tecidos extra -ósseos. Os primeiros questionamentos sobre processos que determinam a neoformação óssea desmineralizada em sítios desprovidos de tecidos ósseos, as propriedades osteocondutoras e osteoindutoras da matriz óssea foram descobertas por Marshall Urist, em 1965. Para ele um fator central seria o responsável por este efeito. Esse fator foi relatado como uma substância indutora de formação óssea, presente na matriz óssea. As células indutoras e as células induzidas eram provenientes do hospedeiro e estas mesmas células indutoras seriam descendentes de histiocitos e células do tecido conjuntivo perivascular (URIST,

1965).

A descoberta chave atribuída a Urist (1965), que consistiu na implantação de fragmentos ósseos desmineralizados no tecido subcutâneo e intramuscularmente de coelhos e ratos . Estes fragmentos possuíam a capacidade de induzir a formação óssea ectopica, formando nova cartilagem e osso. Isto levou a hipótese da formação ossea por auto-indução, na qual uma célula indutora - um monócito - atua sobre uma célula induzida - um macrófago ou um pericito - causando a diferenciação tanto para uma célula osteoprogenitora quanto para uma célula condroprogenitora. A procura pelos fatores responsáveis por esta indução resultou na identificação da família das Proteínas Ósseas Morfogenéticas (BMPs).

17

estão presentes no osso cortical em proporções muito pequenas, aproximadamente 1-2pg BMP/kg de osso cortical, e por isso, grandes quantidades de osso são

necessárias para produzir BMPs para experimentos. Entretanto, com o avanço da

engenharia genética, proteínas morfogenéticas ósseas recombinantes podem ser

produzidas em quantidades ilimitadas, sendo empregadas em estudos laboratoriais e

clínicos . Fato de extrema importância a ser citado, se refere a homologia entre os

códigos genéticos das BMPs nas diferentes espécies de mamíferos, o que permite o

emprego de BMPs recombinantes de uma espécie para outra, sem estimular resposta

antigênica (Mastrocinque, S. et a1,2004).

Wozney et al.( 1988) de uma seqüência de aminoácidos de extrato altamente

purificado, obtiveram clones de DNA que continham o código de cada proteína. Ao

todo, obtiveram 8 proteínas e 7 delas são denominadas de BMPs e apresentam

características estruturais semelhantes. Através da purificação da BMP presente em

osso bovino chegou-se a detalhes sobre a identificação e clonagem molecular de

fatores com atividade da BMP. Com o isolamento de vários polipeptideos, os autores

determinaram a seqüência de vários aminoácidos e sintetizaram sonda de

oligonucleotideos.

Dessa forma, foi possível a clonagem das BMPs de 2 a 9 (BM-2 a BMP-9), que

constituem membros da família de fator de crescimento transformador beta (TGF43).

Os membros desta superfamilia podem exercer efeito inibitório ou estimulatório sobre

as células, dependendo do estágio de diferenciação celular em que venham a atuar

(Wozney,et a1,1988).

Segundo Wozney (1998), a atividade osteoindutiva das proteínas ósseas

morfogenéticas somado à sua presença no tecido ósseo sugerem que elas são

importantes reguladores no processo de reparação óssea e podem estar envolvidas

na manutenção destes tecidos. Elas fazem parte da família de fator de crescimento

Is

aminoácidos. E relatou que as

BMPs

podem se apresentar sob duas

formas . 1)

proteínas

morfogenéticas ósseas

derivadas do

osso; 2)

proteínas

morfogenéticas

6sseas

humanas

recombinantes (rhBMP).

Kawai

e

Urist(1989)

analisaram a atividade

osteoindutora

de proteínas extraídas

de tecidos dentais bovinos e sugeriram que estas proteínas eram

comparáveis

as proteínas

ósseas morfogenéticas bovinas.

Wang et

al.(1990)

e

Wozney

et

al.(1992),

afirmaram que a proteína

óssea

morfogenética recombinante

humana purificada

- 2 (rhBMP-2), quando

implantada em

altas doses pode induzir a

formação óssea.

0

efeito da

BMP

quanto à

formação

da

dentina

reparadora foi examinado por

Nakashima (1990)

através da

implantação

das referidas proteínas ósseas

morfogenéticas

sobre polpas

dentarias

amputadas de animais.

0

autor verificou que

estas proteínas estimularam mitoses de células

mesenquimais

e induziram a

diferenciação

de

osteodentin6citos.

A

osteodentina

resultante pode desempenhar

alguma

função

na

diferenciação

dos

osteoblastos

Ripamonti

e

Tasker(2000),

afirmaram que a engenharia de

regeneração tecidual

2.4 USO EC -I-INDIC° DE

BMP

Há mais de

30

anos pesquisas têm sido conduzidas para isolar e purificar as

proteínas ósseas

morfogenéticas (BMPs), substâncias

que induzem formação óssea

heterot6pica

em

várias

espécies animais.

Aspenberg

et al.

(1988)

estudaram a

indução

de osso em

primatas,

retirando

segmentos da fibula de macacos adultos e desmineralizando-os antes de

enxertá-los

nos quadriceps do mesmo animal doador (enxerto

autógeno).

Na

experiência

controle, foi preparada matriz

óssea

de rato, exatamente da mesma forma e

implantada em outros ratos

(enxerto alógeno). Após 6

semanas, os enxertos foram

retirados e preparados

histologicamente.

Nos ratos, a

análise

do

conteúdo

de

cálcio

indicou que

20%

da matriz original foi reposta por novo osso. Quando analisadas as

amostras apresentaram níveis insuficientes de

cálcio

e

não

apresentaram evidências

de

ossificação,

e

não

foi visto osso nos cortes

histológicos.

Estes resultados

levantaram duvidas sobre o uso de matriz óssea humana

desmineralizada

como

indutor ósseo.

Bessho, Tagama,

Murata

(1991) extrairam,

separaram e purificaram

BMPs

derivadas de matriz

óssea

humana e bovina a fim de analisar

seqüência

de

aminoácidos,

para melhor entender a estrutura bioquímica e o mecanismo de

ação

destas

BMPs,

visando futura

aplicabilidade

clinica. Os resultados sugeriram que as

BMPs

purificadas

são

altamente solúveis,

in vivo quando

usadas sem algum veiculo.

Uma mistura de

BMP

e

colágeno

tipo I foi implantada em

músculo

de ratos

Wistar

e

após 3

semanas ocorreu

neoformação

óssea. No mesmo experimento observou-se

que a

BMP

foi capaz de induzir

osteogênese in vivo,

o

usoin vitro

induziu somente

cartilagem.

20

Gao

et al.

(1995)

estudaram, através de método

histoquimico,

os mecanismos pelos quais as

BMPs

induziram

formação óssea

em tecido

não ósseo.

Eles

verificaram que este efeito poderia ser controlado através da

expressão

celular de

certas

substâncias,

tais como,

fibronectina, BMP endógena e fosfatase

alcalina.

Puleo (1997)

estudou

o

tempo de

exposição

a

rhBMP-2

requerido para se obter

características osteoplasticas

expressivas

e

retentivas com

subseqüente

formação de

uma matriz

extracelular

mineralizada em culturas de células

mesenquimais.

Elas

foram cultivadas, em

rhBMP-2

por

0, 7, 14, 21

ou

28

dias,

e

por mais

4

semanas na

ausência

de

rhBMP-2.

Quanto mais longa a

exposição

das células

mesenquimais

a

rhBMP-2,

mais extensa a quantidade de mineral depositado

e

melhor

conteúdo

total

de matriz mineral. Em

contrapartida, o

desenvolvimento celular

não

foi afetado pela

retirada da

rhBMP - 2.

Ripamonti e Reddi. (1997)

fizeram um estudo entre

o

fator de crescimento

humano- 13

1 recombinante (FGF-

p

1) e

a

proteína osteogênica recombinante

humana

(0P-I, BMP-7),

enxertando-os em cavidades

extra-esqueletais

de macacos adultos

africanos

(papio ursinus).

Eles mostraram, através de

analises histológicas,

bioquímicas, morfométricas e estatísticas

que a

TGF -

13

1

e

OP-I induziram forma ao

óssea endocondral.

A

combinação

de OP-I

e TGf

13

1

induziu, em

15

dias,

geração

de

novos

ossiculos e

a

corticalização

de novo osso

formado

e, em

30

dias,

geração

de

osso medular.

0

tecido formado pela

aplicação

combinada de OP-I

e TGF —

13

1

mostrou

diferenças morfológicas

distintas,

quando

comparado com as espécimes

tratadas com OP-I, com largas zonas de desenvolvimento

endocondral e

extensa

formação

de osso medular.

Ripamonti e Duneas (1998)

fizeram uma

revisão

sobre a

morfogênese

dos

tecidos

e

a

regeneração

provocada pelas

proteínas ósseas morfogenéticas.

Esses

autores postularam que a

regeneração tecidual

na vida

pós-natal mimetiza

eventos

21

similarmente reguladas por seleta família de

morfogênese.

Dessa forma, teria-se

atuação

de todas as

BMPs

no desenvolvimento de tecidos e

órgãos,

algumas com

maior

expressão

de proteínas especificas como nos rins

(BMP-3

e

BMP-7),

no sistema nervoso central e periférico, fígado

(BMP-9), pulmão (BMP-3

e

BMP-4),

coração,

dentes,

gônadas,

pele e fígado

(BMP-9).

0

efeito da

BMP

quanto à formação da

dentina

reparadora foi examinado por

Nakashima (1990).

através da

implantação

das referidas proteínas ósseas

morfogenéticas

sobre polpas

dentárias

amputadas de animais.

0

autor verificou que

estas proteínas estimularam mitoses de células

mesenquimais

e induziram a

diferenciação

de

osteodentinócitos.

A

osteodentina

resultante pode desempenhar

alguma

função

na

diferenciação

dos

osteoblastos.

2.5

TIPOS DE

BMP

E SUAS FUNÇÕES

Devido ao alto custo e a dificuldade de

obtenção

de osso humano

viável

em quantidade, e a proibição em

vários

países da

comercialização

de produtos de

órgãos

e tecidos humanos, foram lançados no mercado brasileiro e europeu produtos originados de osso bovino, com as mesmas finalidades do osso humano

(TAGA

et al.,

1997).

Mais de

250.000

enxertos de ossos

são

realizados, anualmente, nos EUA, fazendo com que este seja o segundo tipo de enxerto mais comum

(KENLEY

et al.,

1993).

A atividade

osseoindutora

da proteína

morfogenética

óssea-2 tem sido amplamente examinada em

comparação

com a atividade da proteína

morfogenética

1")

O uso de

BMP

bovina

(bBPM)

tem sido mais

freqüentemente

relatado em

pesquisas devido

á

maior disponibilidade de ossos destes animais, bem como as

amplas

dimensões

apresentadas por estes ossos, possibilitando a

obtenção

de

quantidades superiores de matriz

óssea

e,

conseqüentemente,

de

BMPs (HOTZ;

HERR,1994).

Groeneveld;Burger (2000)

afirmaram que

BMPs não

estimulam

osteoblastos

maduro, os autores também verificaram que

fibroblastos

maduros tratados com

BMP

não

expressam

parâmetros osteogênicos.

Estes resultados indicam que a

influência

osteogênica

das

BMPs está

dirigida para células imaturas e de

multipotentes.

Hughes et al

(2006a,)

afirmam que entre as

famílias

de

BMPs.

As

2,

BMP-4

e

BMP-7

têm papéis fundamentais durante

proliferação

e

diferenciação

osteoblástica. 0

efeito

primário

das

BMPs

ocorre nas células

pluripotentes,

que

são

capaz de diferenciar-se em outras célula

mesenquimal ,

e a

BMP-2

pode dirigir estas células para seguir a um caminho

osteoblástico

podendo se

BMP-4

e

BMP-6.

Hughes et al

(1995)

testaram os efeitos das proteína

óssea morfogenética

(BMP-2, -4,

e

-6 )

foram testados na

diferenciação

de células

osteoprogenitoras

de

rato. As

BMPs

estimularam a formação de osso. Os resultados demonstram que as

BMP-2, -4

e

-6

estimulam a

diferenciação

dos

osteoblastos

em

calvária

de ratos.

Independente de qualquer efeito em células de

condrocititos

é visto com até mesmo

uma

exposição

curta

BMPs

as células podem iniciar uma cascata de eventos de

diferenciação,

resultando em

diferenciação

terminal de

osteoblastos. BMP-2

e

-4

estimula células

osteoprogenitoras,

mas este

efeito não

foi visto com

BMP-6.

Os

dados mostram sutil diferenças entre as

ações

de

BMP-6

e

BMP-2

e

-4,

sugestionando a possibilidade que

BMP-6

pode agir uma fase inicial da

população

de

23

Wozey (1988)

fornece detalhes sobre a

identificação e clonagem

molecular da

BMP. Pó

meio da

purificação

da

BMP

presente em osso bovino. Através do

isolamento de

vários polipeptidicos,

os autores determinaram a

seqüência

de

vários

aminoácidos e

sintetizaram uma sonda de

oligonucleotideos.

Dessa forma, foi

possível

a

clonagem

das

BMPs,

identificadas de

1

a

9,

revelando ainda que as

BMPs

de

2

a

9 (BMP-2

a

BMP-9)

constituem membros da

família TGF-.

ri

As

BMPs

descobertas em extratos

ósseos

indutivos, purificadas

e

derivadas do osso,

são

sintetizadas como

proteína

precursora maior. Estas

proteínas

apresentam: uma

seqüência

secretora, que permite a

proteína

sair da célula; um grande

propetideo

dominante

e

ainda uma

região carboxi-terminal

de

100

a

130 resíduos

de

aminoacidos,que

constituem a parte ativa ou madura da molécula

e

onde se

encontram os

7

resíduos de

cisteina

em

ligações bissulfeto.

Os principais fatores

impedindo testes em ampla escala de implantes de

hBMP têm

sido a quantidade

limitada deste material em ossos

(6 necessária

uma tonelada de

pó

de osso para

extrair um grama de

BMP),

a dificuldade para

extrai-lo e o

processo extremamente

dispendioso.

Na atualidade com

o avanço

da biotecnologia de

recombinações

genéticas, foi

possível produzir

e

caracterizar

várias proteínas morfogenética ósseas

humanas a

BMP-1,2,-3,-4,-5,-6,-7,-8,-9,-10,-11. (TAGA

et al.,

1997).

Groeneveld,Burger (2000)

caracterizaram além desses onze tipos de

BMPs,

as

BMPs 12,13,14,15.

Dessa forma quinze

BMPs

têm atualmente sido identi

fi

cadas

e

são

divididas em

subfamilias

de acordo com as

semelhanças

de

sucessão

de

aminoácido

delas.

BMPs-2 e -4

formam um subgrupo,

BMPs-5-8

formam um segundo

subgrupo,

e

um terceiro subgrupo contém

BMP-3 e GDF-10 .

Hughes et al.

(2006)

relatam em seu artigo a

existência

de mais de

20 proteínas

BMP-relacionadas e

identificadas. Ha diversidade

da

atividade

biológica e

afinidades,

24

A BMP-1 não esta relacionado a

família

BMF' visto que não mostra capacidade

osteoindutora

e

tem recentemente sido identificado como

proteína

pró-colagena

C

(

GROENEVELD;BURGER ,2000)

A utilização destes produtos baseia-se no relativo sucesso da utilização da

BMP bovina no tratamento de centenas de extensas lesões

ósseas

da face

e

crânio

e

na homologia das BMPs humanas comparadas as de osso bovino (RIPAMONTI;

REDDI, 1994). Em pesquisas de recombinação genética, constatou-se, através da

técnica de clonagem de DNA, a homologia entre as BMPs recombinantes humanas

(rhBMPs)

e

as BMPs nativas isoladas de matriz

óssea

de vários animais. Dessa

forma a seqüência de aminoácidos da osteogenia, uma

proteína

osteogênica isolada

de osso bovino, são idênticos à rhBMP-3 (RIPAMONTI; REDDI, 1994).

Lyons; Telton; Hogan et al.(1990) sugeriram que BMP-2 desenvolve múltiplas

funções na morfogênese

e

no padrão de embriões de vertebrados. Usando

hibridização

in situ,

mostraram que RNA de BMP-2 manifesta-se em uma variedade

de tecidos embrionários como: epitelial, mesenquimal

e

do sistema esquelético.

Dessa forma, RNA de BMP-2 foi encontrado em órgãos como: coração, foliculos

pilosos, botão dentário, mesênquima crânio facial

e

outros

sítios.

Hughes et al.(1995) demonstraram, através de testes,

in vitro,

com células

osteoprogenitoras de rato, que BMP-6, BMP-4

e

BMP-2 podem estimular

diferenciação osteoblástica. Sugeriram que uma célula osteoprogenitora precoce

é

uma importante célula para a ação das BMPs durante indução

óssea.

Lee (1997) revisou as bases biológicas das proteínas

ósseas

morfogenéticas

e

suas implicações na reconstrução oral. Relatou que os materiais utilizados como

enxerto ósseo poderiam oferecer uma osteocondução na presença de uma matriz

osteoindução como ato ou processo de estimular a osteogênese, desta forma o

osteoblasto ajudaria a matriz óssea.

Lynch et al (1991 a,b). observaram que a rhBMP-2 apresenta liberação lenta

rápida eliminação sistêmica. Outros estudos farmacocinéticos, como a absorção, a

distribuição, o metabolismo e a excreção confirmaram a falta de efeitos tóxicos destas

rhBMP-2. A capacidade das BMPs em induzir a formação de osso através de processo endocondral ou intramembranoso não estava ainda claro. Sugeriram que

uma série de fatores, como dose da BMP aplicada, local da implantação, respostas

das células no local do implante, vascularização e natureza do material carreador,

seriam os responsáveis pela determinação do tipo de ossificação.

Rutherford et al. (1994) deteminaram a capacidade de BMP-7 em preservar a

vitalidade, apos colocação da referida proteína sobre polpas vitais amputadas de

macacos.

Song et al. (1995) sugeriram que BMP-9, atuando num conjunto de novos

receptores, desempenharia uma função reguladora no crescimento e na função

hepática.

Bennett; Hunt; Thorogood (1995) confirmaram a real função da BMP-2 e BMP-4

como reguladores do desenvolvimento orofacial, e demonstraram os diferentes

campos da expressão fenotipica da BMP-2 no desenvolvimento do epitélio da

mucosa oral.

Wozney (1995) descreveu o potencial terapêutico da rhBMP-2 na reconstrução

dental e maxilofacial. As BMPs representam o único fator de diferenciação que induz

neoformação óssea no local onde foi implantada. A rhBMP - 2, por exemplo, tem

demonstrado potencial para induzir formação óssea ectopica em seres vivos. Estudos

26

células mesenquimais

precursoras em células

ósseas

e de cartilagem. Alem disso

em estudos com animais, as

rhBMP-2

tem-se mostrado capaz de regenerar grandes

defeitos

ósseos (2,5cm)

em mandíbulas de

cães,

cicatrizando uma variedade de

defeitos em ossos longos, e de reparar

defeitos

em modelos animais onde foi

simulado perda

óssea

por doenças

periodontais.

Harris

(1997)

ressaltou para a existência de

15 BMPs

e afirmou ser a

BMP 2

um

dos mais potentes agentes

osteoindutores.

Kusumoto

et al.

(1997)

examinaram,

radiograficamente

e

histologicamente,

o

potencial

osteoindutivo

da

rhBMP-2, quando

colocada em posições

ectópicas.

Concluíram que a

rhBMP-2

é capaz

não

somente de induzir

formação óssea,

mas

também um sistema

ósseo

auto-suportado dentro do

músculo.

Wozney (1998)

afirmou que as

BMPs

eram membros da

superfamilia TGF

₁

3

e

dividiu-as em subgrupos quanto a semelhança de

aminoácidos. BMP-2

e

BMP-4,

o

primeiro subgrupo;

BMP-5, BMP-6, BMP-7

e

BMP-8,

o segundo subgrupo.

Curiosamente,2 proteínas

de Drosophila, DPP e

60A

encontram-se dentro do

subgrupo

BMP-2/4

e

BMP 5/6/7/8,

respectivamente. Isso indica a existência de

homólogos

em urna grande variedade de espécies, e um subgrupo da

BMP-3.

Ripamonti

e

Duneas (1998)

postularam que a

regeneração tecidual

na vida

Os-natal

mimetiza

eventos que ocorrem no curso normal do desenvolvimento

embrionário

e

morfogenética,

similarmente regulados por seleta família de

morfogênese.

Desta forma, todas as

BMPs

atuariam no desenvolvimento de tecidos e

órgãos,

alguns com maior

expressão

de especificas

proteínas

como rins

BMP-7

e

BMP-3,

sistema nervoso central e periférico, fígado

BMP-9, pulmão BMP-4

e

BMP-3,

2.6 CARREADORES

Embora

BMP

possa induzir

formação óssea quando

adicionada em uma

solução e não

somente a um

carreador,

a dose precisa induzir

formação óssea

endocondral.

Dessa forma, a

BMP

precisa ser combinado com um

carreador

apropriado

(URIST, DELANGE, FINERMAN, 1983).

A

aplicação tópica

de

BMP

em defeitos

ósseos

deve ser realizada através de

carreadores,

pois a

solução

aquosa

é

rapidamente dissolvida

e

degradada por via

proteolitica.

Portanto,

colágeno,

fosfato de

cálcio,

osso bovino

desproteinizado,

osso

desmineralizado,

coágulo sanguíneo autógeno,

gel de

colágeno e polímeros

biodegradáveis

tem sido usados como

carreadores

para as

BMPs

(PONTUAL et

ai.

,2004).

Em

prática

clinica

o colágeno

foi usado para mais de

25

anos na

substituição

de

ligamentos,

tendões e

outros tecidos moles.

Porém,

por causa dos

possíveis

riscos

de

transmissão

de

patógenos

dos materiais

alogênios

ou

xenogênico,

a procura por

carreadores

sintéticos continua. Os candidatos potenciais como

carreadores

de

BMP

inclui

cerâmica,

vidro

bioativo, e polímeros ( GROENEVELD;BURGER ,2000).

As

BMPs

em particular

BMP2, BMP4

e BMP7,

parecem ser os mais

promissores de todos os fatores de crescimento atualmente discutidos em

relação

reparação óssea

no esqueleto

maxilofacial. Há

poucos estudos com resultado

negativo ou duvidoso com

o

uso de

BMPs, e estão

mais relacionados aos

carreadores

por

possuírem

estabilidade

mecânica

insuficiente,

liberação

inadequada

dos fatores ou por causarem

reação inflamatória tecidual.

(PONTUAL et

al.,2004).

27

A

eficácia

das

BMPs

para reparar os defeitos

ósseos

parece estar bastante

28

apesar de elevada

e

grande liberação de BMPs nas primeiras horas têm demonstrado

ser suficientes para desencadear a introdução inicial da "cascata" de formação

óssea

endocondral,

o

que permite a reparação óssea em defeitos criados em vários

modelos experimentais (PONTUAL et al.,2004).

Minamide et al.( 2001) avaliaram dois sistemas de carreamento para as BMPs,

o

primeiro foi uma estrutura porosa chamada true bone ceramics

e o

outro foi

o

colágeno tipo I. Os resultados mostraram que

o

primeiro apresentava sua estrutura

porosa preenchida por osso

e

foi mais e

fi

ciente que

o

colágeno tipo I,

e

que

promoveu um rápido crescimento com formação de osso resistente.

Nevins et al.(1996) analisaram a eficácia, segurança

e

facilidade técnica em

induzir formação óssea em defeitos ósseos em cães,

e

levantamento da membrana

do seio maxilar com

o

uso de uma esponja de colágeno

absorvível

impregnada de

rhBMP-2. Os resultados sugeriram substancial formação

óssea e

em 68% dos defeitos ósseos tratados, novo osso foi formado.

Polimeros

e

vidro bioativo são materiais promissores para entrega de BMPs,

devido as propriedades cinética dos materiais

e

sua liberação, podendo ser variado

mudando

o

procedimento de produção ou a relação dos componentes. Porém, um

assunto de preocupação com estes carreadores

é

que uma grande proporção das

proteínas

não retém atividade depois liberadas pelo carreador.

(GROENEVELD;BURGER ,2000).

Vidro bioativo

e polímero

de PLA/PGA degradam depois do contato (corpo)

fluidos , considerando que degradação de colágeno

e

cerâmica reabsorvivel não

depende da atividade celular .Quando a

degradação

está muito lenta,

formação

do

osso pode ser inibida; quando

o

degradação

é

muito rápida, são libertados BMPs

de endógeno de formação óssea. Adição de BMP para um carreador afeta o taxa de reabsorção do carreador(GROENEVELD;BURGER ,2000)

As propriedades geométricas de um carreador podem ter uma grande influencia no desempenho do enxerto de BMP. Parâmetros geométrico como tamanho e forma podem influenciar na taxa de degradação do carreador, na taxa de liberação de BMP, e a união do osso ao implante. (GROENEVELD;BURGER ,2000).

0 uso de colageno e sistemas carreadores associados ao colageno, embora amplamente difundido, esta associado a algumas desvantagens. Entre estas estão incluidas a fraca estabilidade mecânica, a resposta imunogênica e o potencial de transmissão de antígenos virais. 0 substrato carreador ideal preencheria os seguintes requisitos: 1) relativa insolubilidade em condições fisiológicas; (2) ser biodegradável; (3) proteger contra atividades proteoliticas; (4) funcionar como substrato para a adesão e proliferação celular; (5) ser inerte imunologicamente; (6) obter a liberação vagarosa de BMP através da degradação biológica controlada; (7) ter estabilidade mecânica para unir defeitos ósseos(HOTZ; HERR,1994).

BMPs, BMP-2, BMP-4 e BMP-7 em particular, parecem ser os mais efetivos fatores de crescimento em termos de osteogênese e reparo de defeitos ósseos. A eficácia de reparo das BMPs e dependente do tipo de carreador, por exemplo o colageno tipo I e hidroxiapatita, como material ostecondutor no processo de regeneração (KARSENTY;DUCY,2000).

2.7 USO DE BMP EM PEQUENOS DEFEITOS

30

grupo

1,

uma perfeita

adaptação

entre o implante e o osso, o qual se apresentava

disposto de maneira regular, enquanto no grupo

2

ainda havia pequenas areas de

tecido fibroso recobrindo o implante, indicando

que

a taxa de

osseintegração

foi

aumentada pelas

BMPs.

Wang et al.

(1994),

complementando o trabalho anterior submeteram as

amostras, removidas dos cachorros

edêntulos,

a

microscopia eletrônica

de varredura.

Uma

formação óssea

ativa tinha ocorrido entre o implante e o osso hospedeiro em

todas as amostras do grupo

1, já

na quarta semana

apos

a

implantação.

Contudo, no

terceiro mês

apos

a

inserção

dos implantes do grupo

2,

ainda foi possível observar

tecido fibroso circundando os implantes, conformando o potencial das

BMPs

na

indução

da

formação óssea.

Ripamonti Reddi (1994)

investigaram se a

BMP

era capaz de induzir a

regeneração

em macacos adultos, através do implante de

BMP

em conjunto com

uma matriz

colágena

e apenas matriz

colagena

em defeitos de

furca

classe li criados

nos primeiros e segundos molares mandibulares. Analises

histológicas

revelaram que

BMP

em

associação

com a matriz

colágena

induziu a

regeneração

do cemento,

ligamento periodontal e osso alveolar.

Sigurdsson

et al.

(1995)

avaliaram a

regeneração

de cemento e osso em

defeitos tratados com

rhBMP-2

através de cirurgia em

cães

belgas, na qual

criaram-se defeitos

ósseos supra-alveolares.Os

mesmos receberam

rhBMP-2

através de

partículas

biodegradáveis

misturadas ao sangue

autógeno

(grupo experimental) e o

grupo controle somente a cirurgia. Foi observada

regeneração

do cemento em todos

os defeitos experimentais e em

15

dos

17

defeitos controles. Uma pequena

quantidade de

reabsorção

foi exibida no grupo experimental, enquanto que, uma

substancial reabsorção

foi exibida no controle, portanto a presença de

rhBMP-2

na

cicatrização

teve um potencial significativo na

estimulação

da

regeneração

31

mm, proporcionava um alto potencial regenerativo do osso alveolar e do cemento,

bem como uma significante capacidade para supressão da reabsorção

radicular.Dessa forma, demonstraram que a incorporação da reabsorção de rhBMP-2,

em terapia periodontal reconstrutiva, e extremamente promissora.

Nevins et al. (1996) utilizaram rhBMP-2 como material de enxerto no

levantamento de seio maxilar de 6 cabras adultas. A formação ossea foi observada

através de seqüenciais radiografias, tomografias computadorizadas e análises

histopatológicas. Os resultados mostraram que a rhBMP-2 foi capaz de induzir a formação ossea, com presença de osso medular trabeculado isolado e denso, no

assoalho do seio maxilar sem nenhuma resposta adversa apos 12 semanas.

Nunes;Tames;Valcanaia (1997) pesquisaram os resultados sobre a osteogênese

promovida pelo transplante autógeno cheio de fatores de crescimento, subperiosteal

de osso imaturo, em fêmur de rato, através de perfuração cirúrgica transcortical,

próximo a cabeça do fêmur. Esse trabalho demonstra claramente que os transplantes

utilizados com o objetivo de ganhar mais osso são vantajosos, não apenas por ser

proveniente do mesmo individuo (autógeno), mas também por manter todos os

componentes biomoleculares relacionados da osteogênese. Clinicamente, regiões

como perfurações ósseas provocadas, ou alvéolos em cicatrização podem ser os

locais eleitos para doação do osso imaturo em regeneração.

2.8 USO DE BMP EM GRANDES DEFEITOS

ÓSSEOS

Toriumi et al. (1991) realizaram um estudo experimental em 26 cachorros e os

submeteram à reconstrução de defeitos mandibulares de 3cm, e estabilizaram estes

defeitos com placas de reconstrução de aço inoxidável. Depois dos defeitos

estabilizados, foram feitos enxertos de matriz óssea de cachorro e recombinante

grupo controle (Grupo

2)

sem implantes, e em

4

animais

não

foi colocado nada

(Grupo

3).

Os animais foram mortos

3

e

6

meses

após

as

cirurgias;os

segmentos de

reconstrução óssea

foram avaliados por radiografias, analises de estabilidade

funcional, histologia,

histomorfométria,

analise da

força biomecânica,

usando

3

pontos

como teste. Os autores revelaram que a força

biomecânica

dos defeitos reconstruidos

com

rh-BMP-2

cresceu significativamente do terceiro ao sexto

mês,

e foi relacionado

com

0

grau de

mineralização

e espessura de osso que une o defeito.

Ferguson;

Urist;

Allen

(1994)

fizeram um estudo comparativo

fisiológico

de

regeneração ossea,

induzindo defeitos em

crânios

de

3

macacos Rhesus (Macaca

speciosa).Dois

dos animais receberam

bBMP

parcialmente purificada.

BMP

incorporada ao acido

copolimero polilatico poliglicolico (1: 1)

foi enxertada no terceiro

animal. Cavidades

cirúrgicas

controle foram realizadas nos

3

macacos e preenchidas

com albumina bovina (BSA)

.0s

animais foram sacrificados em

8,10

e

16a

semana

apos

a sua

colocação

e submetidos analise

histológica.

Os resultados mostraram que

as

BMPs

produziram uma

regeneração

mais completa que os enxertos controle, ou

seja, elas induziram a

osteogênese

no processo regenerativo.

0 copolimero

parece

liberar

BMP,

porem pode ser urna barreira no

estagio

final de

reposição

do novo

osso.

Sailer e Kolb

(1994)

utilizaram

compósitos

volumosos de tiras de cartilagem

liofilizada

intercaladas com laminas de

BMP

para preencher defeitos

ósseos

de

trauma tardio, de

áreas

doadoras do

crânio,

e em

malformações

congênitas, como

nas síndromes de Apart e

Crouzon.

Também utilizaram

BMP

bovina em combinação

com osso

autógeno

de suporte para reconstruir completamente o crânio em

malformações sinostóticas.

Os implantes estratificados intercalados com

BMP

induziram

formação óssea

precoce e seriam rígidos o bastante para servir como

ponte para elementos

dentários

e para suporte de osso

autógeno,

que serve como

um arcabouço semelhante a uma gaiola para

reconstrução

das estruturas frontais. As

33

indicaram, segundo os autores, que o processo de calcificação e ossificação de cartilagem liofolizada isoladamente e consideravelmente acelerado em combinação com BMP, neste caso BMP purificada bovina. Portanto, os autores concluíram que, no período de observação de mais de 1 ano, houve urna completa consolidação de todos os implantes, sem sinais de reabsorção, e que estes implantes podem ser seguros neste tipo de reconstrução.

Boyne (1996) realizou defeitos ósseos de 2,2 cm da mandíbula de 7 macacos Macacas fasciculares (rhesus). Três macacos tiveram 2 lojas cirúrgicas preenchidas com doses diferentes de rhBMP-2 (0,8mm/cc e 0,2mm/cc). Em 4 macacos um defeito ósseo recebeu 0,4mm/cc de rhBMP-2 e o outro foi preenchido com osso autógeno. Apos 4 meses as áreas enxertadas receberam implantes de titânio, sendo

possível observar a completa regeneração óssea nos 7 animais. A análise histológica de 3 macacos revelou altas taxas de matriz óssea calcificada, assim como varias camadas de osso lamelar no rebordo, indicando que a rhBMP-2 e capaz de induzir a regeneração de defeitos ósseos críticos. Os demais animais (os 4) continuam em estudo, sendo observado a função do osso formado ao redor dos implantes de titânio instalados.

34

Taga et al. (1997) avaliaram

o

potencial da matriz ossea bovina desmineralizada, no reparo de defeitos

ósseos

perenes provocados em crânios de cobaias.Um total de 24 defeitos de 8 mm de

diâmetro

foi produzido com trefina cirurgica na calvária de 12 cobaias machos

e

adultos. Em cada animal, um defeito foi preenchido com

partículas

da matriz ossea bovina, aglutinadas com sangue do

próprio

animal,

e

outro com coagulo

sanguíneo.

As calvárias de grupos de 4 cobaias

foram coletadas apos 1, 3

e

6 meses. Os espécimes descalcificados foram processados

e

foram feitos cortes histológicos semi-seriados de 6pm. A analise histológica indicou que: a) todos os defeitos

ósseos

preenchidos com apenas coagulo

sanguíneo

estavam totalmente abertos

e

continham tecidos conjuntivos fibrosos;

e

b)

nos defeitos

ósseos

preenchidos com matriz ossea bovina, as

partículas

foram reabsorvidas, em quase sua totalidade já apos 3 meses. Aos 6 meses, espaço da lesão estava totalmente ocupado por tecido osseo em estado avançado de organização lateral. Boyne, Nath

e

Nakamura (1998) realizaram um estudo para comparar a utilização da

proteína

os sea morfogenética (rhBMP-2)

e

osso medular autogeno particulado esponjoso (PMCB) histologicamente durante a regeneração de defeitos criados cirurgicamente, simulando fissuras maxilares em macacos jovens da espécie Macaca mulata (rhesus).Concluiram que rhBMP-2 em combinação com um osteocondutor apropriado pode ser um substituto efetivo para enxerto autogeno de PMCB na reconstrução de defeitos

ósseos

de fissuras congênitas de maxila.

UFSC/ODONTOLOGIA

BIBLIOTECA

SET(I

AJ I 5

isoladamente resultou na reconstrução da

mandíbula;

mas a implantação do

complexo rhBMP- 2/PLA mostrou apenas um pequeno aumento na formação

óssea.

A combinação de enxerto de rhBMP-2/PGLA

e

osso medular resultou em um menor

grau de formação

óssea;

a combinação 2: 1 mostrou

o

mesmo resultado da

implantação de osso medular isolado. Portanto os autores

concluíram

que a

combinação de enxerto de rhBMP-2

e

osso medular,

e

um método seguro para

reconstrução de defeitos mandibulares segmentares, neste modelo de estudo animal.

Marukawa et al. (2001) avaliaram os efeitos das rhBMP-2 na formação

óssea

de

defeitos no osso alveolar mandibular de primatas jovens (macacos rhesus), de forma

isolada

e

saturada em esponja gelatinosa revestida de acido glicelico-co-polilatico

(PGLA),

e

chegaram à conclusão que em combinação com PGLA, sua técnica pode

ser uma alternativa efetiva na substituição do enxerto

ósseo

autógeno para

reconstrução cirúrgica na pratica clinica, entretanto na forma isolada, a rhBMP-2 não

demonstrou tanta eficiência,exigindo então um material osteocondutor para grandes

defeitos ósseos.

2.9 USO DE BMP ASSOCIADO A MEMBRANAS

Fritz et al. (2000) fizeram experimento em 18 macacos adultos da espécie

Macaca mulatta para determinar como membranas de grande comprimento podem

permanecer em posição em grandes defeitos

ósseos,

para promover regeneração

óssea guiada. Eles criaram 36 lesões nas

mandíbulas

dos 18 macacos, com defeitos

padronizados de 8 x 19 mm. Sobre os defeitos foram fixadas membranas reforçadas

(ePFTE) com mini parafusos. Nenhum material foi adicionado ao defeito. Os resultados indicam, através de radiologia digital

e

histomorfometria, que nenhum

aumento

ósseo

foi observado nas membranas expostas por 1 mês ou menos, porem

houve um ganho

ósseo

de aproximadamente mais de 9% dos defeitos, onde foi

3 ()

meses

(p<0,0001).

Nenhuma

diferença significativa

de ganho

ósseo

foi observada em

12

meses, pelas membranas posicionadas no lugar com intervalos variando de

2

a

12

meses. Uma

significante correlação

entre a contagem de ganho

ósseo

observado, em

3 e 12

meses, foi verificado

(p<0,0001).

Portanto, com base nos dados de seu

trabalho, os autores sugeriram que membranas fixadas no lugar por

1

mês ou menos

resultaram em

mínimo

ganho

ósseo

comparado com membranas fixadas no lugar de

2

a

12

meses. No mais, exames

histológicos

claramente mostram que

o

os

só

produzido depois de

2

meses da

inserção

da membrana

é

maduro.

Galgut (1993)

utilizou membranas

biodegradáveis

na

regeneração tecidual

guiada

e

verificou uma

cicatrização rápida,

corn

recuperação

da anatomia

e

do

epitélio queratinizado e

minima

retração

do tecido mole.

0

autor concluiu que esse

material

biodegradável

eliminaria um segundo procedimento

cirúrgico

de

remoção e

pode ser utilizado como rotina em procedimentos

cirúrgicos

de

regeneração.

Hedner e

Linde

(1995)

estudaram

o

efeito na

cicatrização

em defeitos

ósseos

em

mandíbulas

de rato, padronizados em

5 mm,

de

BMPs

de origem bovina,

protegidos por membranas de

politetrafluoretileno (e-PTFE).

Os autores colocaram

bBMP

em alguns defeitos

e

em outros

não, e

protegeram apenas alguns defeitos com

membranas,

não

a totalidade deles. Fizeram

avaliações histológicas após 12 e 24

dias de cirurgia,

e concluíram

que os grupos com

bBMp

protegidos com as

membranas,

e

os grupos sem

bBMPs,

mas protegidos com as membranas, tiveram

os mesmos resultados mais

rápido

em

relação

aos outros grupos. as autores

sugerem que a

presença

de urna membrana de

e PTFE

previne a

degradação

do

material

carreador,

desse modo reduzindo a viabilidade das

BMPs.

Zellin e

Linde

(1997)

investigaram se as barreiras de membranas que foram

precocemente expostas para promover

cicatrização óssea

no esqueleto

craniofacial

são

capazes de produzir

cicatrização óssea

em defeitos

ósseos

longos isoladamente

3 7

coelhos. Eles fizeram um defeito no osso radio de rata de 10 mm, tamanho critico em

coelhos, e trataram com fixação de membranas dilatadas de politetrafluoretileno, e o

resultado mostrou a formação minima de osso no interior do defeito, e o colapso das

membranas foi muito comum. Porém, quando utilizaram as membranas em

combinação com o implante de rhBMP-2, ocorreu a formação de um filete Osseo

ligando os dois cotos dos defeitos em 10 semanas. Segundo os autores, que

membranas osteoindutoras combinadas com rhBMP-2 podem produzir uma completa

cicatrização dos ossos longos de coelhos.

Jones et al (2006) avaliaram o efeito de rhBMP-2 ao redor de implantes

intra-ósseo com o carreador polímero de polylactide/glycolide. (PLGA) com e sem

membranas em modelo canino. Com quatro semanas de avaliação quando nenhum rhBMP-2 estava presente, algum osso novo fol achado mas a quantidade era

pequena e situada à base do defeito.Porém, quando rhBMP-2 mais membrana na 4

semanas ,foram observados significativamente mais volume de osso quando

comparado às mesmas condições sem rhBMP-2. Com doze semanas de avaliação foi

observada uma quantidade maior de tecido ósseo e sendo um osso mais

maduro.Quando é somado rhBMP-2,mais osso é achado, e este osso novo enche

mais o defeito.

Dimitris et al (2002) Avaliaram o efeito de doses da rhBMP-2 no aumento de

osso alveolar e na osseointegração dos implantes em defeitos peri-implantares em

cães.As observações histológicas encontradas foram formação óssea limitada em

todos os grupos com neoformação óssea sobre o cover em alguns grupos, espaços

medulares amplos, pouca ou nenhuma formação óssea nas regiões expostas.

Concluindo que não há diferenças significantes entre os grupos de doses quanto a

altura de osso neoformado, densidade radiográfica e potencial de

osseointegração.Entretanto, a ausência de dose-dependência in vivo pode estar

relacionada aos eventos cicatriciais de cada espécie estudada, ao tempo de trabalho