Alves, Ricardo CastroRibeiro, Ana ClaraNoronha, Susana do CantoCardoso, José Maria Correia Gonçalves Neves2024-08-272024-08-272024-05-20http://hdl.handle.net/10400.26/51909Tese para obtenção do grau de Doutor no Instituto Universitário Egas MonizDental implants are currently an increasingly predictable and effective modality for the rehabilitation of partially or totally edentulous patients, contributing to the patient's quality of life. This type of rehabilitation has high success and survival rates, however biological complications may arise. Such complications mainly refer to inflammatory conditions associated with bacterial challenge, and two clinical variants can be distinguished: peri-implant mucositis and peri-implantitis. While the presence of an inflammatory lesion is a common feature of both conditions, only the latter is associated with loss of supporting bone. Mucositis is thought to precede peri-implantitis. With the massive increase in the number of patients with dental implants, the prevalence of inflammatory conditions around implants is also intensifying. Peri-implantitis is becoming a scourge and a serious public health problem, being their management challenging, and being associated with significant morbidity. The treatment of peri-implantitis involves high costs for the community and often fails to control the progression of the disease, leading to loss of the implant. This situation of implant loss is associated with bone loss, which in some cases may require complex bone grafting procedures for a new implant placement or, as a last resort, may make a new implant placement impossible. The impossibility of replacing an implant has consequences for the patient in terms of health, function and esthetics. There is currently no test that can determine the susceptibility of a patient to peri-implantitis who will receive a dental implant. At the end of the last century, the hypothesis was generated that the genetic background of an individual may modulate the severity and progressive character of oral inflammations through expression of cytokines and their modulators. Interleukin-1 (IL-1) is a multifunctional cytokine playing a key role in the pathogenesis of inflammatory diseases with a large number of diverse activities and functions in immune response, inflammation, tissue breakdown, and tissue homeostasis. The IL-1 family includes 11 cytokines, whose coding genes are located on the long arm of chromosome 2q. The two most extensively studied members are the IL-1A, IL-1B genes, which encode IL-1α and IL-1β, respectively. Within the IL-1 family of proteins, there is also the IL-1 receptor antagonist (IL-1Ra), which is encoded by the IL-1RN gene. IL-1Ra plays an anti inflammatory role by preventing the transmission of proinflammatory signals and preventing the immune response by using the same receptor as proinflammatory IL-1. Scientific evidence indicates that biological complications in dental implants tend to be concentrated in a subset of individuals, which seems to imply that the host response may play a determining role in implant success. Even when exposed to similar risk factors, not all patients develop peri-implantitis, a situation that highlights the importance of genetic predisposition and differences between populations. Given the crucial role of IL-1 and IL-1Ra in inflammation, the genes IL-1A, IL-1B and IL1RN are potential candidates for genetic markers in peri-implantitis. However, studies that analyzed the relationship between these polymorphisms and peri-implantitis have shown conflicting results. Therefore, a systematic review and meta-analysis was performed, before the experimental work, to quantitatively synthesize existing studies to evaluate the association of common functional polymorphisms in the IL-1 and IL-1RN genes with susceptibility to periimplantitis (Chapter 2). This review attempted to overcome the existing limitations of published systematic reviews and meta-analyses. No robust conclusions could be drawn from the current literature about the possible link between genetic variations and the occurrence of peri-implantitis. The inequality of the design of the studies requires more studies to be carried out using larger population samples and from different ethnic groups. Studies have reported that the frequency of gene polymorphisms associated with genetic susceptibility to a particular disease can be influenced by ethnic and racial variations. There are few studies that try to evaluate this possible relationship in southern Europe. In this sense our main purpose was to investigate whether the three genetic variants (IL-1A - 889C/T, IL-1B + 3954C/T and IL-1RN (Variable Number of Tandem Repeats (VNTR)) were associated with the occurrence of peri-implantitis in a Portuguese Caucasian population. Prior to the main study, a pilot study was conducted with twenty participants (Chapter 4) to test the feasibility of the study and to calculate the sample size. Subsequently, a cross-sectional analytical study was carried out (Chapter 5), involving a total of 102 Portuguese Caucasian individuals. Participants were categorized into two groups: 59 with healthy implants and 43 individuals with periimplantitis. Buccal mucosa samples were swabbed and genetic analysis was performed at the Molecular Biology Laboratory of the Egas Moniz School of Health and Science, using the real-time polymerase chain reaction (PCR) technique for IL-1A and IL-1B and using PCR for IL-1RN. The IL-1A -889 C/T polymorphism showed a higher prevalence of the altered allele (T allele) in cases of peri-implantitis than in healthy cases (27.9% vs 16.9% respectively), although without statistically significant differences (p = 0.060). For the IL-1B +3954 C/T and IL-1RN (VNTR) polymorphisms, the analysis revealed that the frequencies of the different alleles and different genotypes did not differ significantly between the groups. Although there are studies that attempt to link the existence of certain genetic polymorphisms and the presence of peri-implantitis, with contradictory results, the scientific evidence on the possible relationship between genetic alterations and biochemical alterations in the peri-implant crevicular fluid (PICF) is very scarce. The possible association between genetic polymorphisms and periimplantitis must be based on a change in the individual's immune-inflammatory. In this way the aim of our investigation was also to evaluate the levels of the inflammatory response markers IL-1β, PGE2 and TNF-α in the PICF of patients with healthy dental implants and individuals with peri-implantitis, under consideration of the patients´ individual IL-1 and IL-1RN genotypes. Biochemical analysis was performed on 51 of the 102 patients who underwent genetic analysis (Chapter 6). For the biochemical analysis, the concentrations of PICF inflammatory mediators IL-1b and TNF-a were analyzed using multiplexed fluorescent sphere immunoassays and PGE2 by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). In patients where the presence of the polymorphism in the IL-1RN was detected, there was an increase in the concentration of the three inflammatory mediators with statistically significant differences for TNF-a and PGE2 mean values, regardless of peri-implant health status (p = 0.002 and p = 0.049, respectively). Based on the results obtained in this work, it could be concluded that there was no correlation between IL-1A -889, IL-1B +3954 and IL-1RN polymorphisms and peri-implantitis, on the studied population. On the other hand, it was observed that the prevalence of these polymorphisms in the population evaluated was lower than in other European countries. This situation may hypothetically explain the absence of differences between groups regarding the role of these polymorphisms in the occurrence of peri-implantitis. This situation emphasizes how important it is to develop this type of studies in different ethnic groups. It was observed that individuals with the IL-1RN gene polymorphism, regardless of their peri-implant health status, have higher levels of TNF-α and PGE2 in the PICF compared to patients without the polymorphism, which could put them at greater risk of peri-implant inflammatory complications. These results should be confirmed in studies with larger samples and ideally with a longitudinal character, as this will allow better control of the various factors that may influence the onset and progression of a disease with a multifactorial etiology such as periimplantitis. Among the patients with the positive composite genotype (at least one allele with nucleotide sequence changed in IL-1A and IL-1B genes), it was observed that those with peri-implantitis had a greater volume of PICF and a higher concentration of PGE2.Os implantes dentários são atualmente uma modalidade cada vez mais previsível e eficaz para a reabilitação de pacientes parcial ou totalmente edêntulos, contribuindo para a qualidade de vida dos pacientes. Este tipo de reabilitação apresenta elevadas taxas de sucesso e sobrevivência, no entanto, podem surgir complicações biológicas. Estas complicações referem-se principalmente a condições inflamatórias associadas à agressão bacteriana, podendo distinguir-se duas variantes clínicas: a mucosite peri-implantar e a periimplantite. Embora a presença de uma lesão inflamatória seja uma caraterística comum a ambas as condições, apenas a última está associada à perda de osso de suporte. Existe evidência científica que a mucosite precede a peri-implantite. Com o enorme aumento do número de pacientes com implantes dentários, a prevalência de condições inflamatórias em torno dos implantes está também a intensificar-se. A peri-implantite está a tornar-se um flagelo e um grave problema de saúde pública, sendo o seu controlo um desafio e estando associada a uma morbilidade significativa. O tratamento da peri-implantite envolve custos elevados para a comunidade e muitas vezes não consegue controlar a progressão da doença, levando à perda do implante. Essa situação de perda do implante está associada a perda óssea o que pode requerer, em alguns casos, procedimentos complexos de regeneração óssea para uma nova colocação de implante ou em último caso inviabilizar de todo uma nova colocação de implante. A impossibilidade de reposição de um implante traz consequências para o paciente a nível de saúde, de função e de estética. Atualmente, não existe nenhum teste que permita determinar a suscetibilidade de um paciente, que vai receber um implante dentário, para a peri-implantite. No final do século passado, surgiu a hipótese de que a condição genética de um indivíduo podia modular a gravidade e o carácter progressivo das inflamações orais, através da expressão de citocinas e dos seus moduladores. A interleucina-1 (IL-1) é uma citocina multifuncional que desempenha um papel fulcral na patogénese das doenças inflamatórias, com um grande número de atividades e funções diversas na resposta imunitária, inflamação, degradação e homeostasia dos tecidos. A família da IL-1 inclui 11 citocinas, cujos genes codificadores estão localizados no braço longo do cromossoma 2q. Os dois membros mais extensamente estudados são os genes IL-1A e IL-1B, que codificam a IL-1α e a IL-1β, respetivamente. Dentro da família de proteínas IL-1, existe também o antagonista do recetor da IL-1 (IL-1Ra), que é codificado pelo gene IL-1RN. O IL-1Ra desempenha um papel anti-inflamatório, impedindo a transmissão de sinais pró-inflamatórios e prevenindo a resposta imunitária ao utilizar o mesmo recetor que a IL-1 pró-inflamatória. A evidência científica indica que as complicações biológicas nos implantes dentários tendem a concentrar-se num subconjunto de indivíduos, o que parece implicar que a resposta do hospedeiro pode desempenhar um papel determinante no sucesso implantar. Mesmo quando expostos a fatores de risco semelhantes, nem todos os pacientes desenvolvem peri-implantite, situação que realça a importância da predisposição genética e das diferenças entre populações. Dado o papel crucial da IL-1 e da IL-1Ra na inflamação, os genes IL-1A, IL-1B e IL-1RN são potenciais candidatos a marcadores genéticos da periimplantite. No entanto, estudos que analisaram a relação entre esses polimorfismos e a peri-implantite mostraram resultados contraditórios. Assim, antes do trabalho experimental foi realizada uma revisão sistemática e metaanálise para avaliar a associação dos polimorfismos funcionais comuns nos genes IL-1 e IL-1RN com a suscetibilidade à peri-implantite, sintetizando quantitativamente os estudos existentes (Capítulo 2). Esta revisão tentou ultrapassar as limitações existentes nas revisões sistemáticas e meta-análises publicadas. Não é possível retirar conclusões sólidas da literatura atual acerca da possível ligação entre as variações genéticas e a ocorrência de peri-implantite. As diferenças ao nível do desenho dos estudos exigem a realização de mais estudos, com amostras populacionais maiores e de diferentes grupos étnicos. Os estudos têm relatado que a frequência de polimorfismos genéticos associados à suscetibilidade genética a uma determinada doença pode ser influenciada por variações étnicas e raciais. Existem poucos estudos que tentam avaliar esta possível relação no sul da Europa. Neste sentido, o nosso principal objetivo foi investigar se as três variantes genéticas (IL-1A - 889C/T, IL-1B + 3954C/T e IL-1RN (“Variable Number of Tandem Repeats (VNTR)”) estavam associadas à ocorrência de peri-implantite numa população Caucasiana Portuguesa. Antes do estudo principal, foi efetuado um estudo piloto com vinte participantes (Capítulo 4) para verificar a exequibilidade do estudo e permitir o cálculo do tamanho da amostra. Posteriormente, foi efetuado um estudo analítico transversal (Capítulo 5), envolvendo um total de 102 indivíduos Portugueses Caucasianos. Os participantes foram divididos em dois grupos: 59 com implantes saudáveis e 43 indivíduos com peri-implantite. Foram obtidas através de esfregaço amostras da mucosa bucal e efetuada a análise genética no Laboratório de Biologia Molecular da Egas Moniz School of Health and Science, pela técnica de polymerase chain reaction (PCR) em tempo real para o IL-1A e IL-1B e através de PCR para o IL- 1RN. O polimorfismo IL-1A -889 C/T mostrou uma maior prevalência do alelo alterado (alelo T) nos casos de peri-implantite do que nos casos saudáveis (27,9% vs 16,9%, respetivamente), embora sem diferenças estatisticamente significativas (p = 0,060). Relativamente aos polimorfismos IL-1B +3954 C/T e IL-1RN (VNTR) a análise revelou que as frequências dos diferentes alelos e dos diferentes genótipos não diferiram significativamente entre os grupos. Apesar de existirem estudos que tentam relacionar a existência de determinados polimorfismos genéticos e a presença de peri-implantite, com resultados contraditórios, a evidência científica acerca da possível relação das alterações genéticas com alterações a nível bioquímico no fluido crevicular periimplantar (FCP) é muito escassa. A possível associação entre estes polimorfismos genéticos e a periimplantite deve ser baseada numa alteração na resposta imuno-inflamatória do indivíduo. Desta forma, o objetivo da nossa investigação foi também avaliar os níveis dos marcadores da resposta inflamatória IL-1β, PGE2 e TNF-α no FCP de pacientes com implantes dentários saudáveis e indivíduos com peri-implantite, tendo em consideração os genótipos individuais da IL-1 e do IL-1RN dos pacientes. A análise bioquímica foi efetuada na Universidad Complutense de Madrid em 51 dos 102 pacientes que foram submetidos à análise genética (Capítulo 6). Para a análise bioquímica foram analisadas as concentrações dos mediadores inflamatórios no FCP da IL-1β e TNF-α através de imunoensaios à base de esferas fluorescentes multiplexadas e da PGE2 por enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Nos pacientes em que foi detetada a presença do polimorfismo no gene IL-1RN, verificou-se um aumento da concentração dos três mediadores inflamatórios, com diferenças estatisticamente significativas para os valores médios de TNF-α e PGE2, independentemente do estado de saúde peri-implantar (p = 0,002 e p = 0,049, respetivamente). Com base nos resultados obtidos neste trabalho, pode-se concluir que não houve correlação entre os polimorfismos IL-1A -889, IL-1B +3954 e IL-1RN e a peri-implantite, na população estudada. Por outro lado, verificou-se que a prevalência destes polimorfismos na população avaliada foi menor do que a observada noutros países europeus. Esta situação poderá hipoteticamente explicar a ausência de diferenças entre os grupos relativamente ao papel destes polimorfismos na ocorrência de peri-implantite. Esta situação realça a importância de desenvolver este tipo de estudos em diferentes grupos étnicos. Observou-se que indivíduos portadores do polimorfismo do gene IL-1RN, independentemente do estado de saúde peri-implantar, apresentam níveis mais elevados de TNF-α e PGE2 no FCP, quando comparados com pacientes sem o polimorfismo, o que poderá colocá-los em maior risco de complicações inflamatórias peri-implantares. Estes resultados devem ser confirmados em estudos com amostras maiores e idealmente com um caráter longitudinal, pois isso permite um melhor controlo dos vários fatores que podem influenciar o início a e progressão de uma doença com uma etiologia multifatorial, como é a periimplantite. Entre os pacientes com genótipo composto positivo (pelo menos um alelo com a sequência de nucleótidos alterada nos genes IL-1A e IL-1B), observou-se que aqueles com peri-implantite apresentavam maior volume de FCP e maior concentração de PGE2.engDental implantsPeri-implantitisInterleukin-1Interleukin-1 receptor antagonistGenetic polymorphismsPeri-implant crevicular fluiddoctoral thesis101768010