UNIVERSIDADE CRUZEIRO DO SUL PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO DOUTORADO EM ODONTOLOGIA

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1 UNIVERSIDADE CRUZEIRO DO SUL PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO DOUTORADO EM ODONTOLOGIA EFEITOS DA RADIAÇÃO LASER DE BAIXA INTENSIDADE NA PRODUÇÃO DE RADICAIS LIVRES EM CÉLULAS OSTEOBLÁSTICAS HUMANAS CULTIVADAS SOBRE PLACAS DE TITÂNIO JOSÉ DANIEL DE SOUSA MAIOR Orientador: Prof. Dr. Lúcio Frigo Co-Orientador: Prof. Dr. Jeymesson Raphael Cardoso Vieira Tese apresentada ao Doutorado em Odontologia, da Universidade Cruzeiro do Sul, como parte dos requisitos para a obtenção do título de Doutor em Odontologia. SÃO PAULO 2014

2 AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE. FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA CENTRAL DA UNIVERSIDADE CRUZEIRO DO SUL M192e Maior, José Daniel de Sousa. Efeitos da radiação laser de baixa intensidade na produção de radicais livres em células osteoblásticas humanas cultivadas sobre placas de titânio / José Daniel de Sousa Maior. -- São Paulo; SP: [s.n], p. : il. ; 30 cm. Orientador: Lúcio Frigo. Tese (doutorado) - Programa de Pós-Graduação em Odontologia, Universidade Cruzeiro do Sul. 1. Odontologia Terapia a laser de baixa intensidade 2. Radicais livres 3. Implantodontia 4. Titânio. I. Frigo, Lúcio. II. Universidade Cruzeiro do Sul. Programa de Pós-Graduação em Odontologia. III. Título. CDU: : (043.2)

3 UNIVERSIDADE CRUZEIRO DO SUL PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EFEITOS DA RADIAÇÃO LASER DE BAIXA INTENSIDADE NA PRODUÇÃO DE RADICAIS LIVRES EM CÉLULAS OSTEOBLÁSTICAS HUMANAS CULTIVADAS SOBRE PLACAS DE TITÂNIO JOSÉ DANIEL DE SOUSA MAIOR Tese de doutorado defendida e aprovada pela Banca Examinadora em 26/06/2014. BANCA EXAMINADORA: Prof. Dr. Lúcio Frigo Universidade Cruzeiro do Sul Presidente Prof. Dr. Maurício Teixeira Duarte Universidade Cruzeiro do Sul Prof. Dr. Pedro Antonio Fernandes Universidade Cruzeiro do Sul Prof. Dr. Gustavo Pina Godoy Universidade Estadual da Paraíba Prof. Dr. Jeymesson Raphael Cardoso Vieira Universidade Federal de Pernambuco

4 Dedico todo este trabalho ao meu Pai João, que durante o tempo em que esteve neste plano foi para mim um grande exemplo. Não teria chegado até aqui sem seu esforço e ensinamentos para a minha formação. - À minha Mãe Alaide que me dá exemplos diários de que tudo com luta e responsabilidade, o resultado vai dar certo.

5 AGRADECIMENTOS - Ao Prof. Lúcio Frigo, meu orientador pelos ensinamentos, paciência e compreensão durante todo este período de convivência; - Ao Prof. Michel da Universidade Cruzeiro do Sul pela presteza ao me receber para o ingresso no Programade Doutorado; - Ao Prof. Jeymesson Raphael, meu co-orientador, pela colaboração; - Ao Prof. Durvanei Laboratório de Bioquímica da USP pela colaboração na realização da parte experimental; - Ao Prof. Maurício Duarte Teixeira pelo fornecimento das placas de titânio, juntamente com o sistema de implanters Conexão; - Ao Sistema de Implante Conexão, pelo fornecimento das placas de titânio para a realização da parte experimental; - Aos meus familiares pelos momentos de ausência minha em períodos importantes onde não pude estar presente; - Aos meus amigos Ana Idalina, Anderson Neves e Teomar Lustosa que mais uma vez tanto colaboraram no incentivo e organização deste trabalho; - À Universidade Cruzeiro do Sul pela transparência de informações; - À minha Universidade Federal de Pernambuco pela liberação de minhas atividades durante o período em que estive ausente para a realização do Doutorado. - A todas as pessoas que direta ou indiretamente contribuíram para que este trabalho acontecesse.

6 Maior JDS. Efeitos da radiação laser de baixa intensidade na produção de radicais livres em células osteoblásticas humanas cultivadas sobre placas de titânio [tese]. São Paulo: Universidade Cruzeiro do Sul; RESUMO Buscando a possibilidade de aumentar a formação óssea na superfície dos implantes dentários, vários tratamentos hoje têm sido propostos, entre eles, a terapia com laser de baixa intensidade (LBI), pois acredita-se que o sucesso do tratamento com implantes osseointegráveis depende do processo de reparo da ferida e do poder osteogênico das células. Neste contexto, o estudo investigou o laser de diodo de Arseneto-Gálio-Alumínio (AsGaAl), 830nm em culturas osteogênicas humanas cultivadas sobre placas de titânio, bem como, o nível de produção de radicais livres identificados pelos marcadores LPO (peroxidação lipídica) e H 2 O 2 (peróxido de hidrogênio). As culturas foram divididas em seis grupos: grupo controle sem placas de titânio, grupo controle com placas de titânio e grupos com placas e irradiados com densidade energética de 2 J/cm 2, 4 J/cm 2, 6 J/cm 2 e 8 J/cm 2, nos intervalos de 24, 48 e 72 horas. O spot da ponteira estava a 1cm 2 do líquido do meio de cultura e um único disparo de radiação foi direcionado para cada poço contendo células e sobre a direção do titânio. Após a irradiação os grupos, foram avaliados nos seguintes parâmetros: 1) determinação da formação de espécies reativas de oxigênio (ROS) como o (H ); 2- registro osteoblástico da proliferação celular; 3- peroxidação lipídica das membranas (LPO) de células osteoblásticas. Na análise das culturas foi observado em todos os intervalos de tempo e dose, comparando o grupo teste e os controles possíveis das alterações celulares e seus comportamentos nas 72 horas de avaliação. Os resultados dos registros osteoblásticos da cultura celular mostraram que a radiação com (LBI) aumentou a proliferação. A análise das culturas mostrou que os grupos de controles e irradiados apresentam comportamentos distintos. No intervalo de tempo de 72h, na densidade energética de 6 e 8 J/cm 2 houve um aumento significativo para o marcador de H 2 O 2 e no intervalo de tempo de 48 horas para todas as doses aumentaram significativamente o nível de produção de LPO que retornaram aos níveis do controle no período de 72h. Em conclusão, os resultados indicam que a radiação do laser de diodo de AsGaAl estimula a produção de expressão H 2 O 2 e que esse

7 aumento não tem repercussões na peroxidação dos lipídios da membrana, dessa maneira, aumentando a sobrevida da célula e, consequentemente, aumentado seu número. Palavras-chave: Laser de baixa intensidade, Cultura de células, Osteogênese, Titânio.

8 Maior JDS. Effects of laser radiation of low intensity in free radical production by human osteoblastic cells cultured on titanium plates [tese]. São Paulo: Universidade Cruzeiro do Sul; ABSTRACT Seeking the opportunity to increase bone formation on the surface of dental implants, nowadays many treatments have been proposed as the therapy with low-level laser (LLLT), and it is possible that the success of treatment with dental implants depends on the wound repair process and the osteogenic cell power. In this context, this study investigated the effect of laser diode Gallium -Aluminum - Arsenide (GaAlAs) 830 nm in human osteogenic cultures grown on titanium plates and the level of free radical production identified by markers LPO (lipid peroxidation ) and H 2 O 2 (hydrogen peroxide hydrogen ). The cultures were divided into six groups: a control group without titanium plate, titanium plate with control groups and with plates and irradiated with energy density of 2 J/cm 2, 4 J/ cm 2, 8 J/ cm 2 and 6 J/ cm 2 at the intervals of 24, 48 and 72 hours. The spot was about 1cm 2 of the tip of the liquid culture medium and a single shot of radiation was directed to each well containing cells and on the direction of titanium. After irradiation groups were evaluated on the following parameters: 1) determining the formation of reactive oxygen species (ROS) such as (H ); 2 - photographic record of cell proliferation; 3 - lipid membrane peroxidation (LPO) in osteoblastic cells. In the analysis the cultures was observed at all doses and time intervals by comparing the test group and the control cell change and its behavior in 72-hour evaluation. The results of cell culture photographic recordings showed that the radiation (LBI) increased proliferation and cell viability was apparently unaffected. The analysis of the cultures showed that the control and irradiated exhibit distinct behavior. In the time interval of 72h, the energy density of 8 J/cm 2 there was a significant increase in the score of H 2 O 2 and the time interval of 48 hours for all doses significantly increased the production level of LPO which returned to control levels the period of 72h. In conclusion, the results indicate that the radiation GaAlAs diode laser stimulates the expression and production of H 2 O 2 this increase has no effect on the peroxidation of membrane lipids, thus increasing the life of the cell and thereby increasing their number. Keywords: Low laser intensity, Cell culture, Osteogenesis, Titanium.

9 LISTA DE ABREVIAÇÕES E SIGLAS µ Micrômetro ALP Fosfatase Alcalina AsGa Arseneto de Gálio AsGaAl Arseneto de Gálio e Alumínio ATF4 Fator de transcrição de aminoácido 4 ATP Adenosina trifosfato BMPs Proteínas morfogenéticas Ca10(PO4)6(OH)2 Cristais de hidroxiapatita camp Monofostado de adenosina cíclico CO 2 Gás carbônico DE Densidade de energia DNA Ácido desoxirribonucleico H 2 O 2 Peróxido de Hidrogênio HeNe Hélio e Neônio HO Radical Hidroxilo InGaAIP Índio-Gálio-Alumínio-Fósforo IV Infravermelho J cm 2 Joules por centímetro quadrado LASER Luz Amplificada por Emissão Estimulada de Radiação LBI Laser de Baixa Intensidade LPO Peroxidação lipídica mm Nanomoles mw Miliwatz NaOH Hidróxido de sódio nm Nanômetro RNA Ácido ribonucleico ROS Espécies Reativas de Oxigênio TBA Ácido tiobarbitúrico TCA Ácido tricloroacético Ti Titânio λ Comprimento de onda μl Microlitro

10 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO REVISÃO DA LITERATURA Generalidades do Laser Resposta do Tecido no processo de Osseointegração Osteogénese peri-implantar Remodelação Óssea no Periimplante Titânio e alguns fatores no processo de osseointegração Tecido Ósseo Histofisiologia Óssea Histologia do tecido Ósseo Tipos de Tecido Ósseo Metabolismo Ósseo e Nutrição Estrutura óssea Modelagem e remodelagem óssea Classificação óssea relacionada à implantodontia Classificação óssea segundo Lekholm (DARVARPANAH et al., 2003) Classificação da densidade óssea proposta por Misch (MISCH, 2000) Utilização do Laser na implantodontia Cultura de Células e Laser Laser, Alterações Celulares in Vitro e Radicais Livres OBJETIVOS Objetivo geral Objetivos específicos MATERIAIS E MÉTODOS Radiação laser Análise Estatística... 54

11 4.3 Avaliação das Respostas Celulares Fotomicrografia da cultura de células osteoblásticas Teste de LPO Teste de H 2 O Análise Estatística RESULTADOS Resultados Estatísticos Comparação dos níveis de LPO entre os Grupos de acordo com Testes de Turkey e ANOVA Comparação dos níveisde H 2 O 2 entre os intervalos de tempo: DISCUSSÃO CONCLUSÃO REFERÊNCIAS APÊNDICE... 88

12 12 1 INTRODUÇÃO A técnica reabilitadora com implantes osseointegrados foi desenvolvida há mais de 40 anos, estando consagrada devido a resultados bem-sucedidos obtidos ao longo desses anos. Considerando que os implantes osseointegráveis tem sido uma alternativa segura para reabilitação da função mastigatória, fonação e estética em casos de perda dentária, o sucesso desses implantes depende de uma osseointegração adequada, que se caracteriza por aposição íntima de osso neoformado na superfície do implante, aposição esta que deve ser mantida quando esse implante é submetido a cargas funcionais (ALBREKTSSON; SENNERBY, 1991). O processo de reparação da ferida e o potencial osteogênico das células para induzir a formação óssea em torno do implante são fundamentais para o processo de osseointegração. Esses fenômenos envolvem uma sequência de eventos tais como: recrutamento, proliferação e diferenciação celular, seguidos pela deposição e mineralização de matriz óssea. O Laser de Baixa Intensidade (LBI) surge como uma alternativa no objetivo de acelerar e/ou aumentar a formação óssea na superfície destes implantes, tendo em vista várias outras formas de se tentar a adesão osso/implante estarem em estudo (CANALIS, 1996). O laser, assim como outras fontes de luz é composto de fótons. Fótons são pacotes de energia, que embora não tenham massa, se comportam como se a tivessem, ou seja, se propagam como uma onda, sendo descritos como um campo eletromagnético oscilante. Cada fóton possui um comprimento de onda (λ), que é a distância entre duas cristas consecutivas da onda. O comprimento de onda define a cor do fóton: fótons vermelhos possuem comprimentos de onda ao redor dos 600nm e fotos infravermelhos possuem comprimento de onda acima de 700nm. As faixas de cores visíveis aos nossos olhos são de comprimento de onda entre 400 e 700nm; infravermelho, acima de 700nm, e a faixa ultravioleta, comprimento de onda abaixo de 400nm (MENEGUZZO, 2007). Com o avanço das pesquisas e tecnologia observado em vários trabalhos na

13 13 literatura, o laser tem provado que já é uma realidade, tornando-se ferramenta útil, no dia-a-dia do cirurgião-dentista (KUCEROVA, 2000; MESTER, 1971; MESTER E.; MESTER A. F.; MESTER A, 1985; MOREIRA, 2004; THEODORO; GARCIA; MARCANTONIO JÚNIOR, 2002; WOODRUFF et al., 2004). Nessa revisão de literatura, destaca-se o laser não-ablativo, designado como laser não cirúrgico ou de baixa potência, na qual, alguns autores evidenciam o efeito acelerador do processo cicatricial em tecidos moles (FREITAS et al., 2000; CAMPANHA, 2002). Outros autores, trabalhando com laser não-ablativo, relatam efeito positivo da biomodulação do laser em tecidos mineralizados (SILVA JÚNIOR, 2000; LOPES, 2002). O laser é uma fonte de radiação não ionizante, altamente concentrada, que em contato com diferentes tecidos resulta, de acordo com o tipo de radiação, em efeitos térmicos e fotoquímicos (PINHEIRO, 1998). A radiação laser pode ser classificada de acordo com a potência de emissão onde este Laser de Baixa Intensidade (LBI) ou laser não cirúrgico são sistemas que permitem radiações de baixa potência sem poder destrutivo e que possuem ações fotoquímica e fotobiológica, como analgésica, anti-inflamatória e de bioestimulação (ALMEIDA- LOPES, 1999; GENOVESE, 2000; LOW; REED, 2001; PINHEIRO, 1998). O uso do LBI como terapia é distinto do uso do laser em cirurgia, onde os efeitos terapêuticos aparentemente surgem direta ou indiretamente da interação eletromagnética da luz com o tecido e não dos efeitos térmicos ou fotoquímicos (ROSENSHEIN, 1997). Os lasers de baixa potência utilizados na terapia estão situados na porção visível do espectro eletromagnético e no infravermelho próximo. Os laseres de diodo representados pelos laseres de Arseneto de Gálio (AsGa), Arseneto de Gálio e Alumínio (AsGaAl) e Índio-Gálio-Alumínio-Fósforo (InGaAI) estão no comprimento de onda (λ) de 600 a 1000 nm (KARU, 1989). Acredita-se que a energia emitida pelo laser é absorvida por cromóforos intracelulares e convertida em energia metabólica (ROSENSHEIN, 1997). Assim, as respostas obtidas com o LBI promovem alterações funcionais na mitocôndria e estimulação e/ou inibição da transcrição e replicação de DNA (ácido desoxirribonucleico).

14 14 Esse mecanismo de fotoestimulação celular tem sido atribuído à ativação da cadeia respiratória mitocondrial resultando no início de uma cascata que promove a sinalização celular e aumento de produção de ATP (adenosina trifosfato). Informações estas já confirmadas desde autores veteranos, aos mais atuais em experimentos (KARU, 1989; XAVIER et al., 2003). É importante observar os parâmetros relevantes ao laser, como comprimento de onda, potência, densidade de potência, densidade de energia, dose ou influência, tipo de regime de operação (pulsado ou não pulsado) e frequência pulso para que resultados na utilização do LBI sejam satisfatórios. Em relação ao tecido, é importante observar: os tipos de reações moleculares e bioquímicas, os cromóforos, a concentração de água, a irrigação sanguínea local e a localização da área alvo (KNAPPE; FRANK; ROHDE, 2004). Diante dessa perspectiva (KNAPPE; FRANK; ROHDE, 2004), para que ocorra uma transferência de energia é necessário que ocorra absorção do feixe de luz pelo tecido. Quando as camadas superficiais apresentam alto coeficiente de absorção, a capacidade da radiação laser em penetrar o tecido se reduz. O coeficiente de absorção é dado pela concentração de constituintes com capacidade de absorver a radiação no comprimento de onda empregado, os chamados cromóforos. Seus principais representantes são: água, hemoglobina e melanina, dentre outras proteínas, componentes que têm a capacidade de transformar a radiação em outra forma de energia, produzindo efeitos fotoquímicos, fototérmicos, fotomecânicos e fotoelétricos, conforme a quantidade, e intensidade da energia absorvida. Já foram encontrados resultados em que se acreditava que irradiação com luz visível monocromática no azul, vermelho e vermelho distante pode melhorar processos metabólicos nas células e ativar proliferação, sendo a luz somente um gatilho, razão pela qual se necessita de baixas doses com pequenos tempos de irradiação (KARU, 1989). Em relação ao reparo ósseo, o LBI vem sendo usado em diversas condições como em alvéolos após extração dentária, em fraturas ósseas, durante tratamentos ortodônticos e no pós-operatório de implantes dentários (DAVID et al., 1996; KAWASAKI; SHIMIZU, 2000; LUGER et al., 1998; TAKEDA, 1988; YAAKOBI;

15 15 MALTZ; ORON, 1996). Isso tem sido atribuído ao fato de que a terapia com LBI aumenta a quantidade de cálcio, fósforo e colágeno do osso neoformado, e também acelera a revascularização da região afetada, promovendo assim a formação e maturação óssea, dependente dos parâmetros de aplicação do laser (CHEN; ZHOU, 1989; TRELLES; MAYAYO, 1987). Diversos estudos in vitro foram desenvolvidos para analisar os efeitos da radiação laser de baixa intensidade sobre diferentes tipos celulares, tendo sido observado aumento na atividade proliferativa de fibroblastos do ligamento periodontal (KREISLER et al., 2003; SKINNER et al., 1996), favorecimento da síntese protéica de fibroblastos humanos embrionários (GULSOY et al., 2006), e aumento da proliferação de células mononucleares do sangue (GULSOY et al., 2006). Em relação ao tecido ósseo, os estudos são predominantemente dirigidos aos efeitos da radiação laser sobre os osteoblastos. Foi demonstrada aumento da viabilidade celular e da atividade de Fosfatase Alcalina (ALP), nas células irradiadas com 2 J/cm 2 nas primeiras 24 horas, porém maior expressão de osteopontina e RNAm (RNAmensageiro) de colágeno tipo I após 72 horas (KAWASAKI; SHIMIZU, 2000). Nos vertebrados adultos, o osso é constantemente remodelado por um processo fisiológico chamado remodelação óssea. Dois eventos celulares estão acontecendo ao mesmo tempo. O primeiro é a reabsorção do osso mineralizado da matriz óssea por osteoclastos e o segundo é a formação da matriz óssea pelos osteoblastos (RACHED; MARIE-THERESE et al., 2010). No processo da digestão celular é comum a produção de radicais livres. Espécies Reativas de Oxigênio (ROS) são continuamente geradas como um produto normal de metabolismo aeróbico e pode causar peroxidação lipídica, danos às proteínas e lesões no DNA levando as células à morte, porém, também serve como sinalizadores de baixas concentrações no controle da proliferação e diferenciação celular (AMBROGINI et al., 2009; ALMEIDA, 2012).

16 16 2 REVISÃO DA LITERATURA 2.1 Generalidades do Laser A palavra LASER é um acrônimo de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, ou seja, Luz Amplificada por Emissão Estimulada de Radiação. O princípio da emissão estimulada foi proposto primeiramente, sob forma teórica, por Einstein, em 1917: a emissão estimulada de radiação é causada pela presença de um fóton indutor de energia interagindo com um átomo em seu estado excitado, resultando na liberação de dois fótons induzidos (PRETEL, 2005). Um laser para funcionar precisa de um meio ativo, ou seja, de uma coleção de átomos, moléculas ou íons, que emitam radiação na parte óptica do espectro e ter uma condição fundamental que é inversão de população. É gerada por um processo de excitação denominado bombeamento. Ela transforma o meio ativo em meio amplificador de radiação (PRETEL, 2005). A radiação com LBI é um feixe de luz monocromática que tem a capacidade de produzir efeitos fotobiológicos atérmicos não destrutivos, capaz de penetrar em estruturas profundas dos tecidos em comprimentos de ondas de 300 a 1300nm estimulando fotoaceptores que tem capacidade de absorver fótons, provocando alterações celulares. A fotoativação do LBI ocorre em aproximadamente 1cm 2 em torno do ponto de penetração do feixe de incidência em todas as direções (TEIXEIRA, 2008). A resposta fotobiológica obtida com o uso da radiação laser é o resultado das alterações fotoquímicas e/ou fotofísicas produzidas pela absorção de radiações eletromagnéticas (LIZARELLI; LAMANO-CARVALHO; BRENTEGANI, 1999). A primeira publicação sobre LBI aconteceu há aproximadamente trinta anos atrás, porém, nas décadas de 60 e 70, na Europa, médicos observaram os efeitos da bioestimulação. Vários cientistas questionavam a credibilidade da terapia de LBI e sua atuação em nível molecular, mas nos anos 80 estes controversos pontos sobre laser e bioestimulação foram vistos com mais atenção em novos estudos e a laserterapia passou a ser mais bem aceita no meio acadêmico (KARU, 2003).

17 17 As respostas biológicas de células diante do espectro de luz no vermelho ou próximo ao infravermelho (IV) ocorrem devido às alterações físicas e/ou químicas no fotoaceptor de moléculas. E células com um baixo ph em comparação com outras mais próximas da normalidade, são consideradas mais sensíveis. Por este motivo algumas situações clínicas apresentarem uma melhor resposta que outras (LIZARELLI; LAMANO-CARVALHO; BRENTEGANI, 1999). Seguindo essa linha de entendimento o autor (PEREIRA et al., 2002) descreve as importantes características do LBI nas quais informa que: na coerência todos os fótons são sincronizados; densidade de energia é a energia em joules entregue ao tecido por cm 2 ; dose ou fluência de energia é depositada por ponto de aplicação e potência que é o número de fótons (em mw) que estão sendo emitidos pela fonte de luz e diretamente relacionada à penetração. Os primeiros sistemas LBI apresentavam como meio ativo uma mistura gasosa de gás de Hélio e Neônio (laseres de HeNe) que emitiam no vermelho (632,8nm), mas que apresentavam também outra linha de emissão no verde (PRETEL, 2005). Hoje, na sua grande maioria, estes sistemas são constituídos de um cristal de diodo semicondutor de (AsGa), podendo estar dopado por diversos outros elementos, dependendo do comprimento de onda desejado. Vários experimentos sobre o fechamento de feridas em animais demonstraram a ação do LBI promovendo aumento da transcrição de mrna de procolagem tipo I e II (SAPERIA et al., 1986). Os efeitos LBI na regeneração óssea tem sido foco de muitas pesquisas. Está baseado na bioestimulação de tecidos com luz monocromática, e síntese de colágeno. Neste tecido ósseo ele tem demonstrado sua eficiente ação na proliferação celular (KHADRA et al., 2004a). O efeito de bioestimulação do LBI teve como seu pioneiro Endre Mester, em Budapeste nos anos de 1960, que demonstrou aumento na síntese de colágeno em feridas na pele (MESTER E.; JASZSAGI-NAGT, 1973). A primeira ação de espectro do LBI promovida por luz visível foi registrado nos anos 80 com a intenção de investigar os mecanismos que promoveriam a uma

18 18 bioestimulação, pelo fato do pesquisador ter encontrado aumento na síntese de DNA e RNA, estimulação de crescimento de Escherichia coli e síntese de proteína (KARU, 2003). A intensidade de fluxo de íons que atravessa a membrana depende da intensidade do sinal recebido do fotoaceptor que depende da reação primária durante irradiação com luz de diferentes comprimentos de onda (MESTER E.; JASZSAGI-NAGY, 1973). A membrana celular participa como transferente do fotosinal de cadeia respiratória para que aconteça os efeitos esperados do laser. A cadeia respiratória é o principal fotoaceptor primário para a transmissão do fotosinal da cadeia (KARU, 1989). Quando células são irradiadas, a luz é absorvida pelos componentes da cadeia respiratória e eventos primários fotoquímicos e fotofísicos ocorrem nas mitocôndrias em células eucarióticas e na membrana celular nas células procarióticas. Na absorção da luz monocromática visível, em nível celular acontece excitação da molécula citocromo c oxidase, fotoaceptor que é a enzima terminal da cadeia respiratória da mitocôndria como reação primária, e logo após acontece a transdução do fotosinal, amplificação ou sinalização celular de cadeia como reações secundárias, e uma cascata de alterações celulares no núcleo, citoplasma e membrana passa a estar presente (KARU, 2003). O LBI foi considerado como terapia de luz, uma vez que quando a luz é absorvida pelas moléculas porfirinas e flavoproteinas pertencentes à cadeia respiratória, em altas doses, estas são convertidas em sensibilizadores, estimulando a síntese de DNA e RNA (KARU, 2003). Em 1997 o laser teve seu efeito terapêutico confirmado in vivo. A laserterapia, neste caso apresentou como efeito, a também liberação de substâncias opiáceas endógenas (alfa e beta endorfinas); induziu a síntese de serotonina, e em algumas circunstâncias é capaz de potencializar a condução de estímulos como analgésicos através de fibras aferentes, diretamente relacionado à dor (LIZARELLI; LAMANO- CARVALHO; BRENTEGANI, 1999), o que comprova o efeito do laser terapêutico no controle da dor e edema na colocação de implante dentário.

19 19 A utilização do LBI na pele tem sua importância porque há um efeito direto na vascularização abaixo dela e uma pequena quantidade de luz pode ser transmitida através de quase todos os tecidos (TEIXEIRA, 2008). Como aplicação clínica, a laserterapia com LBI tem sido usada nas diversas áreas da medicina e paramedicina. Na odontologia é comum no tratamento de cicatrização de tecidos moles, tratando também diversas úlceras. Atualmente vem crescendo os estudos no campo das pesquisas da utilização do laser de baixa intensidade na bioestimulação óssea (TEIXEIRA, 2008). Na odontologia são diversas as aplicações clínicas como herpes, queilites, estomatites, trismos, parestesia, dentre outras; e na implantodontia como bioestimulação óssea (GENOVESE, 2007). O laser pode controlar fenômenos da dor e inflamação, pela produção de substâncias liberadas, como prostaglandinas, prostaciclinas, histamina, serotonina, bradicidina e leucotrienos. Modificam também as reações enzimáticas, tanto no sentido de excitação no caso de produção de ATP, como de inibição na síntese de prostaglandinas pela interferência na atividade da ciclooxigenase que intermedia a produção desta substância pelo ácido araquidônico (PRETEL, 2005). Na laserterapia, resultados conflitantes podem ser encontrados em nível celular. Discrepâncias estas que podem ser justificadas pelos experimentos realizados em diferentes linhagens de células, comprimento de onda, densidade de energia e tempo de exposição à irradiação (KHADRA, 2004a). O LBI promove um aumento da microcirculação local e da velocidade de cicatrização. O assunto ainda pode ser motivo de opiniões controversas sobre seu efeito bioestimulante, mas a cada dia pesquisas continuam sendo realizadas para comprovação dos mecanismos que acontecem quando da aplicação da luz em tecidos, por luz visível monocromática nos fotoaceptores primários das células (GENOVESE, 2007). Com o avanço das pesquisas, a laserterapia questiona não mais os efeitos biológicos já comprovados, mas como estes efeitos ocorrem em nível celular e que parâmetro ideal de luz deverá ser utilizado em diferentes situações de aplicações

20 20 (KARU, 2003). Reações secundárias após absorção da luz acontecem quando se inicia uma cascata de sinalização celular ou transdução de fotosinal e amplificação de cadeia, como aumento na síntese de DNA por controle do fotoaceptor sobre o nível de ATP intracelular. Pequenas alterações nestas estruturas podem significar alterações no metabolismo celular. As reações seguintes são mediadas através do estado redox celular, como transcrição de fatores redox sensitivos ou cascata de eventos com sinalização homeostática celulares a partir do citoplasma, via membrana para o núcleo. A especificidade da resposta final do fotosinal não é determinada pelo nível de reações primárias da cadeia respiratória, mas do nível de transcrição durante a cascata de sinalização celular. Para indução de um efeito, parâmetros como comprimento de onda, dose, intensidade, tempo de radiação, modo pulsado ou contínuo, deve ser levada em consideração. Outra possibilidade de ativação de células seria ativação de células que sinalizariam indiretamente outras células (espécie de oxigênio reativo produzido por fagócitos, linfocinas e citocinas produzidas por várias sub populações de linfócitos), ou Óxido Nítrico produzidos por macrófagos. Estudos têm mostrado também o efeito do LBI na neuroquímica do sistema neural central e periférico, o que sugere uma analgesia farmacológica mediata, quando da utilização desta luz (LIZARELLI; LAMANO-CARVALHO; BRENTEGANI, 1999). Existem comprovações de alterações celulares em linfócitos periféricos de humanos quando irradiados com laser HeNe, observando alterações na cromatina de linfócitos poucas horas após a irradiação (KARU, 2003). O monofosto de adenosina cíclico (camp) tem sido demonstrado como controle de DNA e RNA e realização de atividades biológicas destas macromoléculas. O LBI tem o objetivo de acelerar a neoformação óssea com seu efeito de bioestimulação, para que os resultados da osseointegração de implantes dentários de titânio aconteçam de forma mais rápida. Portanto, melhor qualidade óssea e melhor conforto pós-operatório também podem ser alcançados além de conclusão dos trabalhos de reabilitação mais precocemente. Possui um efeito positivo na bioestimulação da osseointegração, promovendo maior adesão osso titânio, proliferação de células osteoprogenitoras em sua direção e significativo aumento da

21 21 produção de fatores de crescimento celulares e mineralização de osso neoformado (TEIXEIRA, 2008). Doses de 1 a 5 J cm 2 são usadas no LBI para efeito de bioestimulação óssea, em concordância com estudos realizados na literatura, e sugeridos para indução de um efeito positivo em tecidos mole e ósseo (PINHEIRO et al., 2003). Outros autores afirmam que o efeito modulatório dose dependente (KHADRA et al., 2004); e outros fatores envolvidos como fases de crescimento de células (OZAWA et al., 1998); frequência e número de sessões (SILVA JÚNIOR, 2000), também influenciam no final do resultado com o uso do LBI. O LBI produz vários efeitos modulatórios como cicatrização de feridas (MESTER E.; MESTER A. F.; MESTER A., 1985; TRELLES; MAYAYO, 1987), síntese de colágeno (CHEN; ZHOU, 1989); efeito modulatório em processo inflamatório (LIZARELLI; LAMANO-CARVALHO; BRENTEGANI, 1999), e aceleração de proliferação de células (KHADRA, 2004a). Muitos destes estudos realizados procuram alternativas para uma melhor formação de matriz óssea e consequentemente melhor osseointegração dos implantes dentários. Osseointegração refere-se a uma ligação direta estrutural e funcional entre osso vivo e superfície de um implante sem interposição de tecido que não seja ósseo. Um implante é considerado como osseointegrado quando não há movimento progressivo relativo entre o implante e o osso com o qual ele tem contato direto. Um contato direto deste osso pode ser observado histologicamente como indicativo da ausência de uma resposta local ou sistêmica biológica a essa superfície. Por conseguinte, a osseointegração não é o resultado de uma resposta do tecido biológico vantajosa, mas sim, a falta de uma resposta do tecido negativo (MAVROGENIS et al., 2009). E, assim, é definido por meio estrutural e funcional entre osso e implante (ALBREKTSSON et al., 1981; KIPSHIDZE; NIKOLAYCHIC; KEELAN, 2001; CARLSSON et al., 1986). Foi demonstrado que os implantes de titânio podem se tornar permanentes incorporados dentro do osso, isto é, o osso vivo pode tornar-se tão fundido com a camada de óxido de titânio do implante que os dois não podiam ser separados sem

22 22 fratura. Observa-se que essa integração do parafuso de titânio com o tecido ósseo pode ser útil para apoiar como base de prótese dentária a longo prazo (MAVROGENIS et al., 2009). Desde as observações iniciais e os conceitos de osseointegração definidos por Branemark, tem sido definido em níveis múltiplos, tais como clinicamente, anatomicamente, histologicamente, e ultraestruturalmente em estudos in vivo e in vitro de investigação, também com intuito avaliar a biologia da resposta de cura para a superfície do implante, além das características do material, tais como superfície, preparação, composição química, revestimentos e esterilização (MAVROGENIS et al., 2009). 2.2 Resposta do Tecido no processo de Osseointegração O processo de cicatrização óssea em torno dos implantes envolve uma cascata de eventos biológicos celular e extracelular na interface osso implante, até a formação completa do osso na interface. Este evento biológico acontece da mesma forma que num processo de ativação osteogênica de cicatrização óssea, pelo menos em termos de resposta inicial. Esta cascata de eventos está diretamente relacionada pelas células sanguíneas ativadas por citocinas e outros fatores de crescimento e de diferenciação na interface osso-implante como fenômeno da biologia molecular. Plaquetas, principalmente, células inflamatórias como polimorfonucleares, granulócitos e monócitos migram através dos capilares para o tecido envolta do implante. Há uma interação inicial da célula do sangue com o implante formando o coágulo (FREITAS et al., 2000). As plaquetas sofrem alterações químicas e morfológicas, como resposta à superfície externa incluindo adesão, a agregação, e alterações bioquímicas intracelulares, tais como a indução de fosfotirosina, aumento intracelular de cálcio, e hidrólise de fosfolípidos (SILVA JÚNIOR, 2000). A matriz de fibrina formada atua como uma osteoindução ou andaime para a migração de células osteogênicas e eventuais diferenciação. Células osteogênicas formam tecido osteóide e novo osso trabecular que eventualmente remodela em osso lamelar em contato direto com a maior parte da superfície do implante,

23 23 acontecendo a osseointegração (MAVROGENIS et al., 2009). Os osteoblastos e células mesenquimais parecem migrar para se aderir à superfície do implante a partir de um dia após o implante, depositando proteínas colagenosas e não colagenosas e criando uma camada de matriz sobre a superfície do implante, que regula a adesão celular e a ligação de minerais. Esta matriz é uma camada precoce calcificada fibrilar sobre a superfície do implante, envolvendo osteóide mal mineralizado semelhante a uma camada 0,5 mm de espessura, camada esta que é rica em cálcio e fósforo (MAVROGENIS et al., 2009). 2.3 Osteogénese peri-implantar Refere-se ao trabeculado ósseo recém-formado peri-implantar que se desenvolve a partir da cavidade osso hospedeiro em direção à superfície do implante. Em contraste, osteogênese de contato refere-se ao osso recém formado envolta do implante que se desenvolve a partir do implante para a cicatrização óssea. A rede recém-formada de trabéculas ósseas segura a fixação biológica do implante e rodeia espaços medulares contendo muitas células mesenquimais e amplos vasos sanguíneos. Uma fina camada de tecido calcificado e osteóide é depositado por osteoblastos diretamente sobre a superfície do implante. Os vasos sanguíneos e células mesenquimais irão preencher os espaços onde não há tecido calcificado presente (MAVROGENIS et al., 2009). Os primeiros achados foram de uma camada fina de µm formada por células osteoblásticas planas, fibras colágenas calcificadas e uma área mineralizada leve na interface titânio osso-implante como uma grande descoberta no caminho da osseointegração (MAVROGENIS et al., 2009). Pesquisas realizadas mostraram que um osso recém-formado depositado sobre a superfície de implante instalado é positivamente reconhecível de células osteogênicas como um andaime biomimético que pode favorecer o início da osteogenese peri-implante. Linhas de cimento mal mineralizado (osteóide) demarca a área onde a reabsorção óssea é completada em volta do implante e formação de osso iniciada. Alguns dias após o implante, mesmo osteoblastos em contato direto com a superfície do implante começam a depositar diretamente a matriz de colágeno

24 24 (MAVROGENIS et al., 2009). Os osteoblastos nem sempre podem migrar tão rapidamente para evitar ser totalmente envolvido pela mineralização frente à calcificação da matriz. Estes osteoblastos tornam-se agrupados como osteócitos no osso lacunar (MAVROGENIS et al., 2009). A deposição precoce da nova matriz calcificada na superfície do implante é seguida pelo arranjo do tecido ósseo e trabéculas ósseas. Espaços medulalares ricos em vascularização e células mesenquimais estão muito presentes. Inicialmente, a formação do novo osso formado ocorre para preencher a abertura inicial da interface do osso implante (BUSER et al., 1991). Uma rede óssea tridimensional regular proporciona uma elevada resistência à carga precoce do implante. Sua arquitetura física incluindo arcos e pontes oferece uma plataforma biológica para adesão celular e deposição de osso. O início da formação óssea trabecular peri-implantar assegura ancoragem dos tecidos para a fixação biológica dos implantes. Este começa entre 10 a 14 dias após cirurgia. A fixação biológica difere da fixação mecânica primária (que é facilmente obtida durante a inserção do implante). Fixação biológica envolve condições biofísicas tais como a estabilidade primária que é mecânica do implante (CARLSSON et al., 1986). Na Biologia da osseointegração, ocorre na superfície do implante, prevalentemente em superfície rugosa, formação óssea, que posteriormente é remodelado e substituído por osso lamelar que pode atingir um elevado grau de mineralização. Após três meses de instalação do implante pode ser observado um tecido ósseo com textura de matriz lamelar (CARLSSON et al., 1986). O tecido ósseo peri-implante contém osteócitos regulares e osso hospedeiro envolto em osso maduro. A superfície do implante é coberta com celulas achatadas. A interface osso-implante mostra uma medula com espaços intratrabeculares delimitados por um lado pela superfície do titânio e por outro por osso recém formado rico em vasos e células sanguíneas. Os fragmentos ósseos oriundos da instrumentação de fresagem no momento da inserção do implante são durante o processo de formação óssea, envoltos em um osso trabecular e parecem estar envolvidos na formação do osso trabecular durante as primeiras semanas no

25 25 processo de osseointegração orientando a osteogênese como material ósseo condutor e ósseo indutor (ALBREKTSSON et al., 1981). Por isso, pode ser útil na prática clínica a não lavagem com uma solução salina ou aspiração da cavidade óssea antes ou durante a inserção do implante. Os principais fatores para o fracasso da osteogênese peri-implante incluem a diminuição da atividade de células osteogênicas, o aumento da atividade osteoclástica, o desequilíbrio entre os fatores locais anabólicos e catabólicos que atuam na formação e remodelação óssea, a proliferação anormal de células ósseas como resposta a estímulos sistêmicos e locais e stress mecânico, e da vascularização prejudicada. Esta última tem fundamental importância para o processo de osseointegração, pois a diferenciação das células osteogênicas dependem diretamente da vascularização do tecido (MAVROGENIS et al., 2009). 2.4 Remodelação Óssea no Periimplante O osso em contato com a superfície do implante sofre remodelação morfológica como a adaptação ao estresse e mecânica em forças imediatas. A osseointegração é confirmada pela presença de osso medular ou espaços contendo osteoclastos, osteoblastos, células mesenquimais e linfáticos e vasos sanguíneos ao lado da superfície do implante. Durante a remodelação do osso peri-implante, novos osteócitos ao redor do implante com os seus eixos longos paralelos à superfície do implante e perpendicular ao eixo longo dos implantes estão presentes. Tecido osteóide é produzido por osteoblastos, sugerindo que a osteogênese está em processo. O osso remodelado pode se estender até 1 mm a partir da superfície do implante (MAVROGENIS et al., 2009). 2.5 Titânio e alguns fatores no processo de osseointegração O titânio é amplamente usado como um material ortopédico de implante. Suas vantagens incluem elevada biocompatibilidade, aumento da resistência à corrosão e ausência de toxicidade em macrófagos e fibroblastos, e reduz resposta inflamatória em tecidos peri-implantares. A sua superfície é composta por uma camada de óxido que fornece a capacidade de se reparar por reoxidação quando danificado (CARLSSON et al., 1986).

26 26 Vários fatores podem melhorar ou inibir a osseointegração. Os que colaboram na osseointegração relacionados aos implantes, estão composição química, topografia da superfície do implante, material, forma, comprimento, diâmetro, tratamento de superfície, o estado do leito ósseo e as condições mecânicas de estabilidade e da carga aplicada no implante (CARLSSON et al., 1986). O uso de adjuvantes tais como enxertias ósseas e agentes farmacológicos tais como sinvastatina, antinflamatórios não esteróides, biofosfanatos e radioterapia podem dificultar o processo de reparação. A sinvastatina é um agente de redução de lípidos com efeitos osteoanabólicos. Estudos histomorfométricos demonstraram aumento da desestabilidade na interface e má adaptação óssea na interface osso implante nos grupos tratados com sivastatina (MAVROGENIS et al., 2009). Em geral, superfícies ásperas moderadamente favorecem periimplantecrescimento ósseo com melhor resultado do que em superfície lisa. Por isto que carregamento de força no implante leva ao micro movimento na interface ossoimplante. Algum grau de micro movimento é tolerado. Dentro de certos limites, o carregamento mecânico no implante é tolerado. Estimula formação óssea. A formação óssea é também uma função de efeitos biomecânicos. A osseointegração é considerada não como uma reação exclusiva para um material específico de implante, mas como a expressão de um potencial na base endógena regenerativa do osso (MAVROGENIS et al., 2009). A interface osso implante com integração concretizada é fundamental para a possibilidade de reabilitação protética. Portanto, a laserterapia vem promover através da bioestimulação melhorar as características ósseas, onde acontece a indução de processos fotobiológicos atérmicos, não destrutivos (TEIXEIRA, 2008). O uso do LBI promove um aumento na força, na interface osso implante, pelo aumento do metabolismo e aceleração no processo de reparação, sugerindo uma melhor adesão osso implante (KHADRA et al., 2004a). Usando uma energia de raios X para microanálise, verificou-se um significante aumento de cálcio e fósforo observado na interface em implantes tratados com LBI após teste de ensaio. Esta técnica é para detectar a quantidade de cálcio e fósforo depois do teste de tensão. É possível que o aumento destes minerais na superfície de grupos irradiados com LBI

27 27 sejam relatados para acelerar diferenciação de osteoblastos (OZAWA, 1984). A osseointegração pode ser melhorada com a LBI, constatado em testes de tração realizado em experimentos com animais, verificando-se que há uma melhor adesão osso/implante, quando estão associados à superfície do titânio, cálcio e fósforo, sugerindo ser este procedimento uma boa opção para cicatrização óssea (KHADRA et al., 2004a) Alguns autores acreditam que a formação óssea na osseointegração interface osso implante, ser um complexo fisiológico, regulado por hormônios sistêmicos e fatores locais produzidos por células esqueléticas, onde acontece diferenciação, proliferação e deposição de matriz óssea (CANALIS, 1996; KARU, 1989). Em estudos realizados em babuínos, foi observado que com 2.4 J administrado num ponto de fratura a cada dois dias por três semanas, após 24 dias foi observada rápida formação de osso com melhor trabeculado, aumento da vascularização e grande atividades de osteócitos em volta da fratura, comparado ao grupo controle (DORTBUDAK et al., 2002). Foi observado que nos dias 5 e 6 pós injúria e aplicação do laser, havia atividade osteoblástica, confirmada pela fosfatase alcalina, numa quantidade três vezes maior, comparada ao grupo controle. Biomecanicamente, foi comprovado que o osso neoformado e pós irradiado com LBI apresentou maior resistência à fratura, comparado a um osso não irradiado. 2.6 Tecido Ósseo Histofisiologia Óssea Histologia do tecido Ósseo O osso é um tecido conjuntivo especializado mineralizado, composto por 33% de matriz orgânica, dentre os quais 28% de colágeno tipo Ie 5% de proteínas não colagenosas, como a osteocalcina, osteonectina, sialoproteínas, proteoglicanas e proteínas morfogenéticas ósseas. Os 67% restantes compõem-se de mineral, principalmente por cristais de hidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2) (PRETEL, 2005). A função do tecido ósseo é de sustentação e proteção dos órgãos do corpo.

28 28 Também serve como alavanca para os músculos, promovendo a movimentação. É um reservatório de mineral, principalmente de íons cálcio (PRETEL, 2005). Embora o osso não seja diferente histologicamente um do outro, fatores importantes são justificáveis para o entendimento de sua formação, que pode se dar de duas maneiras: intramembranosa e endocondral. Na formação intramembranosa, as células progenitoras diferenciam-se em osteoblastos, que secretam matriz óssea formando uma malha de espículas e trabéculas ósseas. Na ossificação endocondral ocorre um adensamento de células mesenquimais, que se diferenciam em células cartilaginosas formando um molde de cartilagem hialina. Este molde de cartilagem cresce servindo de esqueleto estrutural para o desenvolvimento do osso, e posteriormente é reabsorvido (PRETEL, 2005) Tipos de Tecido Ósseo Independente de qual seja o processo de formação do osso, o tecido resultante é sempre o mesmo, porém, histologicamente existe o osso primário, que é embrionário, imaturo, isotrópico, ou osteóite, e o osso secundário, que é maduro, anisotrópico, ou lamelar. Os dois tipos apresentam as mesmas células, mas com diferentes orientações das fibrilas de colágeno quando analisados sob microscopia de luz polarizada (PRETEL, 2005). O osso primário é o primeiro tecido ósseo a se formar durante o desenvolvimento fetal, e durante a reparação óssea. Possui grande número de osteócitos, dispostos irregularmente nas trabéculas ósseas neoformadas. As fibras colágenas apresentam-se sem organização definida e o teor mineral é menor do que no osso secundário. O tecido ósseo secundário vai gradualmente substituindo o tecido ósseo primário, enquanto vai havendo uma deposição de fibras colágenas, modelação da forma trabecular do osso primário em lamelas dispostas paralelamente uma das outras, formando ângulos retos que definem pequenos espaços medulares, o chamado osso esponjoso. Quando as fibras colágenas encontram-se dispostas em camadas concêntricas, em torno dos capilares sanguíneos e nervos, denominamos canal de Havers, constituindo o osso compacto (PRETEL, 2005).

29 Metabolismo Ósseo e Nutrição O remodelamento é um processo que ocorre principalmente por intermédio dos osteoblastos realizando aposição óssea e com os osteoclastos no processo de reabsorção. Estas células em atividade promovem uma escavação acompanhada de liberação óssea, na qual produtos da degradação do tecido são incorporados pelos capilares sanguíneos, promovendo uma perfeita homeostase tecidual (PRETEL, 2005). A regeneração óssea não é somente um processo biológico, mas, fatores elétricos, bioquímicos e mecânicos são também de fundamental importância na regeneração e manutenção do osso vivo (PRETEL, 2005). A reparação óssea acontece imediatamente após a injúria, em que acontece a anoxia do tecido; há um aumento da vascularização e presença de maior sangramento na região; forma-se o coágulo e inicia-se a reparação. As células migram para a fibrina do coágulo para favorecer o processo de reparação. Isto indica que as primeiras células que participam deste processo são as plaquetas. Estas células se degranulam e estes grânulos liberam fatores de crescimento como PDGF, TGFB1, TGFB2, e outros. A hipoxia local sinaliza a regulação de produção dos fatores angiogênicos e seus receptores tentando restaurar e suprimento sanguíneo local e fechamento da lesão. Vasos sanguíneos são importantes para formação e manutenção do tecido ósseo. Na cortical óssea tem os canais Harvesianos para a nutrição do osso. Já os canais de Volkmann são responsáveis pela circulação de nutrientes e citocinas, sinalizando reação de osteoblastos e osteócitos (PINHEIRO; GERBI, 2006). Em reforço a esse posicionamento (PINHEIRO; GERBI, 2006), concluem que a aceleração da reparação pode ter um resultado por laserterapia na síntese de matriz óssea devido aumento da vascularização e estágio inicial da resposta inflamatória. O osso é reserva primária de cálcio (99% de todo o cálcio do organismo), tendo capacidade de renovação para responder as necessidades metabólicas do corpo, sendo crucial para manutenção estável de cálcio no soro, o qual participa de várias reações químicas. Conjuntamente com os pulmões e rins, mantém o nível ph do corpo através da produção de fosfatos e carbonatos adicionais, bem como na condução da carga elétrica em nervos e músculos (BUSER et al., 1991). O meio metabólico é um componente importante da estrutura biomecânica do osso. Os maxilares são afetados, como os demais ossos, pela renovação constante como resposta a reações metabólicas (ROBERTS et al., 2004).