Efectos de la microvibración de baja magnitud-alta frecuencia en osteoblastos y osteoclastos cultivados In vitro sobre la síntesis de IL-1β, TNF-α, RANK-L y Catepsina K

Abstract

ntroduction: Micro-vibration stimulation in patients with osteoporosis has inhibited osteoclastic activity and increases bone density on the bone surface, however, micro-vibration has been proposed to accelerate tooth movement during orthodontic treatment. Objective: Determine the effects of low-frequency high-magnitude micro- vibration (0.25 N / 30 Hz) in primary cultures of osteoblasts and osteoclasts cultured in vitro on the synthesis of IL-1β, TNF-α, RANK-L and Cathepsin K. Material and Method: Osteoblasts were derived from the mouse skull and osteoclasts from mouse tibia stem cells. The bone cells cultured in vitro underwent to micro-vibrations with the AcceleDent® Aura device for 20 minutes a day, from 0 to 96 hours. Subsequently, the supernatants for IL-1β, TNF-α and RANK-L were assayed by ELISA. Cathepsin K was evaluated in osteoclasts by flow cytometry. Results: The micro-vibration showed statistically significant up-regulation of the expression of IL- 1β and TNF-α, and down-regulation of RANKL in osteoblasts compared with the control group. Osteoclasts revealed statistically significant down-regulation of IL-1β TNF-α and RANK-L, compared to the control. Cathepsin K in osteoclasts showed a statistically significant up-regulation compared to the control group. Conclusions: This study showed that micro-vibration stimulated osteoclastic activity and osteoclastic inhibition, stimulating enzymes (tartrate resistant acid phosphatase and cathepsin K) were also observed to degrade the bone matrix previously to increase bone density. Further studies can be performed to elucidate the mechanism by which micro-vibration can accelerate orthodontic movement.

Introducción: La estimulación con la microvibración en pacientes con osteoporosis ha demostrado inhibir la actividad osteoclástica e incrementar la densidad ósea en la superficie del hueso. Sin embargo, también la microvibración se ha propuesto para acelerar el movimiento dentario durante el tratamiento de ortodoncia. Objetivo: Determinar los efectos de la microvibración de baja-magnitud alta-frecuencia (0.25 N/ 30 Hz) en osteoblastos y osteoclastos primarios cultivados in vitro sobre la síntesis de IL-1β, TNF-α, RANK-L y Catepsina K. Material y Método: Se derivaron osteoblastos del cráneo de ratón y los osteoclastos fueron derivados de células madre de la tibia de ratón. Las células óseas cultivadas in vitro se sometieron a microvibraciones con el dispositivo AcceleDent® Aura durante 20 minutos al día, de 0 a 96 horas. Posteriormente, se ensayaron los sobrenadantes para IL-1β, TNF-α y RANK-L por medio de ELISA. La evaluación de Catepsina K fue realizada en osteoclastos por medio de la citometría de flujo. Resultados: La microvibración mostró estadísticamente significativa una sobre regulación de la expresión de IL-1β y TNF-α, y una baja regulación de RANKL en los osteoblastos comparada con el grupo control. En los osteoclastos hubo una bajo regulación estadísticamente significativa de IL-1β TNF-α y RANK-L, comparada con el control. La Catepsina K en osteoclastos mostró una sobre regulación estadísticamente significativa comparada con el grupo control. Conclusiones: Este estudio demostró que la microvibración estimuló la actividad osteoclástica, e inhibición osteoclástica, además de estimular enzimas (fosfatasa ácida resistente a tartrato y catepsina K) para degradar la matriz ósea, paso previo para incrementar la densidad ósea. Se sugiere realizar estudios posteriores para elucidar el mecanismo por el cual la microvibración puede acelerar el movimiento de ortodoncia.