Cette étude visait à évaluer la viabilité des cellules dentaires après des traitements de blanchiment des dents au peroxyde de carbamide en fonction du temps à l'aide d'un modèle de test de perfusion de dentine in vitro. 30 dents ont été exposées à 5 % ou 16 % de gel CP (4 h par jour) pendant 2 semaines. La teneur organique de l'émail a été mesurée par thermogravimétrie. La viabilité en fonction du temps des cellules souches de la pulpe dentaire humaine (HDPSC) et des cellules de fibroblastes gingivaux (HGFC) suite à une exposition indirecte à 3 concentrations de gel CP disponibles dans le commerce à l'aide d'un test de perfusion de dentine in vitro ou à une exposition directe à 5 % de H2O2 a été étudiée. en évaluant le changement de morphologie cellulaire et par hémocytométrie. Les CP de 5 % et 16 % ont produit une valeur significativement plus faible (p< 0.001) enamel protein content (by weight) when compared to the control. The organic content in enamel varied accordingly to the CP treatment: for the 16% and 5% CP treatment groups, a variation of 4.0% and 5.4%, respectively, was observed with no significant difference. The cell viability of HDPSCs decreased exponentially over time for all groups. Within the limitation of this in-vitro study, we conclude that even low concentrations of H2O2 and CP result in a deleterious change in enamel protein content and compromise the viability of HGFCs and HDPSCs. These effects should be observed in-vivo.

Selon des études pertinentes,cistancheest une herbe commune qui est connue comme "l'herbe miracle qui prolonge la vie". Son composant principal estcistanoside, qui a divers effets tels queantioxydant, anti-inflammatoire et promotion de la fonction immunitaire. Le mécanisme entre cistanche etpeaublanchimentréside dans l'effet antioxydant du cistancheGlycosides. La mélanine de la peau humaine est produite par l'oxydation de la tyrosine catalysée parTyrosinase, et la réaction d'oxydation nécessite la participation d'oxygène, de sorte que les radicaux sans oxygène dans le corps deviennent un facteur importantaffectantmélanineproduction. Cistanche contient du cistanoside, qui est un antioxydant et peut réduire la génération de radicaux libres dans le corps, ainsiinhibant la production de mélanine.

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La quête du blanchiment des dents reflète les demandes des patients pour une esthétique supérieure et les progrès considérables des agents et des techniques de blanchiment des dents. Bien que cette procédure soit couramment effectuée pour améliorer l'esthétique du sourire, il reste deux effets indésirables courants signalés in vivo à la suite de thérapies vitales de blanchiment des dents : l'irritation gingivale1 et la sensibilité postopératoire2. Ces deux effets indésirables sont directement liés aux sous-produits libérés lors de la dégradation des gels de blanchiment activés3,4. Le peroxyde de carbamide (CP) est l'un des traitements les plus couramment utilisés pour le blanchiment vital des dents à domicile. Le CP (CO(NH2) H2O2) est organique, blanc et cristallin, et il se décomposera en peroxyde d'hydrogène (H2O2) et en urée5,6. H2O2 a un faible poids moléculaire et un pouvoir oxydant élevé, favorisant sa diffusion rapide dans les prismes d'émail et les espaces interprismatiques7. H2O2 peut se dissocier en eau, en oxygène réactif et en espèces de radicaux libres, tels que les radicaux hydroxyle (OH-). Dans la dent, on pense que la "réaction de blanchiment" est effectuée par des radicaux libres dérivés de H2O2- qui décomposent les grandes molécules chromogéniques dentinaires (chromophores) en molécules plus petites avec des propriétés optiques moindres ou non absorbantes, Fig. 18, 9. Malheureusement, H2O2 ne reste pas confiné à la dentine et peut atteindre la chambre pulpaire principalement par diffusion à travers les tubules dentinaires. Il a été suggéré qu'en atteignant la pulpe, H2O2 entraînerait une diminution de la prolifération, du métabolisme et de la viabilité des cellules10, une réduction de la capacité de réparation de la pulpe11, une nécrose des tissus12 et finalement des douleurs pulpaires13. Un premier rapport suggérait qu'à de faibles concentrations, les agents de blanchiment ne sont pas nocifs pour les structures dentaires14. Pourtant, il existe de plus en plus de preuves in vitro qu'à une faible concentration (5 % et 10 %) de CP, l'effet délétère des radicaux libres dérivés de H2O2-peut être détecté dans toute la dentine et dans la chambre pulpaire5,15 . Bien que l'utilisation d'agents et de techniques de blanchiment des dents soit de plus en plus populaire, il n'existe à ce jour aucune étude dans la littérature scientifique qui ait étudié l'effet délétère possible des radicaux libres dérivés de H2O2-directement sur les cellules dentaires. Effectuer de telles expériences directement sur les patients compromettrait la vitalité de la dent elle-même car il faudrait accéder au tissu pulpaire. Compte tenu de la fonction naturelle des cellules souches de la pulpe dentaire dans la production d'odontoblastes pour créer de la dentine réparatrice et pour que la pulpe elle-même soutienne la vitalité de la dent entière, il est néanmoins essentiel d'évaluer l'impact de ces sous-produits sur la population d'une telle dent. réservoir critique de cellules souches. Cette étude in vitro vise à évaluer l'impact de l'exposition à une concentration différente de blanchiment des dents à base de peroxyde couramment utilisé à domicile sur les cellules dentaires (HDPSC et HGFC) directement ou indirectement à l'aide d'un modèle de disque de perfusion de dentine.

Matériels et méthodes

Après l'extraction, les dents ont d'abord été stockées dans une solution d'éthanol à 70 % jusqu'à 5 jours à température ambiante avant d'être débridées des tissus mous restants et finalement stockées dans une solution de thymol à 0,1 % à 4 degrés jusqu'à ce qu'elles soient nécessaires pour le étude (le stockage n'a pas dépassé 2 mois) (Fig. 2a-i).

Préparation d'échantillons pour l'analyse du rapport émail-protéine (poids).Trente dents ont été assignées au hasard au groupe témoin et à deux groupes de traitement (N{{0}}/groupe). La puissance de cette étude a été fixée à 80 % avec une valeur p de 0,05 en estimant la taille d'échantillon suffisante requise dans une étude pilote. Une concentration élevée (16 %) et une concentration faible (5 %) de PC ont été sélectionnées pour suivre le blanchiment des dents à domicile dirigé par le dentiste, comme recommandé par le Conseil des dentistes européens (CED-DOC-2012-061-E August 2012 Guidelines). Les dents ont été exposées à 5% ou 16% de gel CP pendant 4 heures par jour pendant 2 semaines et ont été conservées dans de la salive artificielle entre les traitements. Le groupe témoin a été maintenu dans de la salive artificielle pendant la même période. Le gel de peroxyde a été distribué de manière homogène dans un plateau thermoplastique individuel formé sous vide (non espacé) pour chaque dent et l'excédent a été éliminé comme recommandé par le fabricant. Bien que les dents varient en taille, nous nous assurons que la couronne de chaque dent a été complètement immergée dans le gel CP pendant toute la durée du traitement. La salive artificielle a été préparée à l'aide des ingrédients décrits par McKnight-Hanes et Whitford16 (tableau 1) et conservée à 4 degrés après la préparation. Après le traitement, chaque dent a été sectionnée longitudinalement en moitiés buccale et linguale (Fig. 2a-ii) qui ont subi une élimination complète de la dentine, de la pulpe et de l'EDJ à l'aide de fraises diamantées et en acier inoxydable dans une pièce à main à turbine rapide. La coquille d'émail restante (0, 3 à 0, 5 mm d'épaisseur) a été nettoyée dans de l'eau déminéralisée à ultrasons pendant 30 s (Fig. 2a-iii). Les coquilles d'émail ont ensuite été pulvérisées en une fine poudre pour les tests de thermogravimétrie à l'aide d'un "Spartan, Vibratory Sieve Shaker" (FRITSCH GMBH, ALLEMAGNE) (Fig. 2a-iv).

Analyse du rapport émail-protéine (poids) avant et après le blanchiment.L'analyse thermogravimétrique (TGA) a été réalisée à l'aide de l'analyseur TGA 50 (SHIMADZU CORPORATION, JAPON). Chaque échantillon consistait en (4,00±0,25) mg d'émail en poudre placé dans un creuset en platine. Le cycle TGA a été exécuté entre la température ambiante et 800 degrés, à une vitesse de 10 degrés/min avec un maintien de 1-min à 30 degrés. Les mesures ont été réalisées sous oxygène (50 ml/min). Les courbes TGA sont présentées sous forme de pourcentage de perte de poids sur l'axe Y (pourcentage TGA) et de température (degré) sur la figure 2b.

Culture de cellules.Impact de la PC sur la capacité de survie des cellules souches de la pulpe dentaire humaine (HDPSC). Des disques de dentine ont été obtenus à partir d'un total de 34 dents humaines. Les dents ont été sectionnées transversalement au niveau mi-coronaire pour obtenir une épaisseur de dentine standardisée d'échantillons de disque de 3 mm d'épaisseur à l'aide d'un microtome en diamant (STRUERS, ACCUTOM-50, STRUERS LTD., SOLIHULL, WEST MIDLANDS, UK). Les disques ont été immergés dans de l'acide phosphorique à 37 % dans un bain sonique pendant 15 secondes maximum pour éliminer la boue dentinaire, suivis de 2 minutes de rinçage dans de l'eau distillée17. L'orientation verticale des tubules dentinaires et leur ouverture ont été vérifiées par microscopie électronique à balayage (FLEXSEM 1000. HITACHI HIGH TECHNOLOGIES; TORONTO, CANADA) sur des disques sélectionnés. Les plaques à puits de culture cellulaire ont été modifiées avec un insert transwell (THERMO FISHER SCIENTIFIC, WHITBY, CANADA) pour supporter les disques de dentine de 3 mm d'épaisseur avec un diamètre<4 mm (Fig. 3). Gaps between the transwell insert walls, and the edges of the dentin discs were sealed using a flowable composite resin material (FILTEK SUPREME ULTRA FLOWABLE RESTORATIVE, 3M ESPE) (Fig. 3a) to ensure that any CP gel deposited on top of the dentin disc could only perfuse through the dentin tubules (Fig. 3b) Additionally, we ensured that the cell growth medium was in direct contact with the dentin disc's underside to mimic the partial pressure in the dentinal tubules. HDPSCs (LONZA WALKERSVILLE, INC. MD 21793-0127 USA) were cultured in the dental pulp stem cell (DPSC) basal medium supplemented with dental pulp stem cell growth supplement (DPSCGS), 50 ml; l-glutamine, 10.0 ml; Ascorbic Acid, 5.0 ml; Gentamicin/Amphotericin-B (GA) (LONZA WALKERSVILLE, INC. MD 21793-0127 USA). Cells from the 4th passage were used with a minimum of 50,000 cells present in each well of the 12 well-plate the day before the treatment. Te HDPSCs sub-cultures and dentin discs were randomly assigned to three treatment groups: exposure to 5%, 10%, 35% CP gel, and control. For the treatment groups, a drop of activated CP gel (using a drop of artificial saliva) at relevant concentrations was directly applied on top of the dentin disc mounted in the transwell insert (Fig. 3a) to simulate the exposure of the HPSCs to the whitening treatment. Artificial saliva was used for the control group. A time assay of HDPSCs survivability was performed for up to 4 h by evaluating the change in cell shape and morphology optically, as presented in Fig. 4a. In Addition, the ratio of live/dead cells at each time point was obtained by hemocytometry after trypan blue staining.

Impact de H2O2 sur la capacité de survie des fibroblastes gingivaux humains (HGFC). Les HGFC (SCINCELL RESEARCH LAB ORATORIES, CARLSBAD, CA 92008, ÉTATS-UNIS) ont été cultivés dans le milieu Eagle modifié de Dulbecco (DMEM) (SIGMA CHEMICAL CO., ST. LOUIS, MO) additionné de 10 % de sérum de veau fœtal (GIBCO, GRAND ISLAND, NY) et 10 % d'antibiotiques à 37 degrés (ISOTEMP FISHER SCIENTIFIC, PITTSBURGH, PA). Les cellules du 4ème passage ont été utilisées avec un minimum de 50,000 cellules présentes dans chaque puits de la plaque (12 puits) la veille du traitement. Les HGFC cultivés ont été exposés directement à une solution de H2O2 à 5 %, comme illustré à la Fig. 5a-i. Une analyse temporelle de la capacité de survie des HGFC a été effectuée jusqu'à 4 h en évaluant optiquement le changement de forme et de morphologie des cellules, comme présenté à la Fig. 5a-ii, iii, iv, v et vi. De plus, le rapport cellules vivantes/mortes à chaque instant (30 min, 1 h, 2 h et 4 h) a été obtenu par hémocytométrie après coloration au bleu trypan.

Avis de non-responsabilité de l'auteur.Les auteurs ont délibérément décidé de ne pas divulguer la marque ou le fabricant des produits disponibles dans le commerce utilisés dans cette étude a été fait dans notre soumission précédente15.

Résultats

Perméabilité de l'émail.La figure 2b montre une courbe typique de thermogravimétrie (TGA) de changement de poids avec la température pour l'échantillon d'émail sélectionné. Ce changement est montré plus clairement dans la courbe DrTGA (1ère dérivée de la courbe TGA), présentant le plus grand taux de changement de masse à T=464 degré . Le groupe de traitement CP à 16 % a montré une variation organique de 4,0 %, tandis que le groupe de traitement CP à 5 % a montré une variation de 5,4 % (Fig. 2c) sans différence significative. Les deux groupes de traitement présentaient des taux significativement inférieurs (p<0.001) enamel protein content by weight following CP treatment when compared to the control group (~50% on average).

HDPSC.Après 240 min, les HDPSC, exposées à tous les traitements de CP, présentaient des apparences morphologiques cellulaires non natives (rondes) par rapport au témoin (aucune exposition à la CP). La mort cellulaire a été confirmée par comptage hémocytométrique à l'aide d'une coloration au bleu trypan (Fig. 4a). La figure 4b présente les tracés ajustés du pourcentage de cellules vivantes/mortes au fil du temps pour le groupe témoin (aucune exposition au CP) (Fig. 4b-i) et les trois concentrations de gel CP (Fig. 4b-ii, iii et iv). Il y avait une diminution exponentielle du nombre de cellules vivantes restantes au fil du temps pour les trois groupes de traitement. En traçant le pourcentage de cellules vivantes/mortes au fil du temps (Fig. 4b), il est possible d'ajuster une décroissance exponentielle sur la population de cellules vivantes restantes. Lors du calcul de la constante de décroissance (1/e ou d'une baisse de 70 % dans la population d'origine) pour chacun des groupes, il apparaît que le CP T10 % et le CP T35 % sont proches l'un de l'autre (27,9 ± 12,5) min et ( 28.3.6±4.3) min (Fig. 4b-iii & iv), respectivement. En revanche, T5 % CP=(203,4 ± 246,0) min (Fig. 4b-ii).

HGFC.Les HGFC commencent à perdre leurs apparences morphologiques après 30 minutes et la mort cellulaire a été confirmée par comptage hémocytométrique à l'aide d'une coloration au bleu trypan. Plus de 95 % de mort cellulaire peut être enregistrée après 120 min d'exposition au H2O2. La constante de temps Te 1/e se produit à TH2O2=(24,6 ± 4,6) min (Fig. 5b).

Discussion

Perméabilité de l'émail.L'émail rencontre d'abord les agents blanchissants. Cependant, l'émail est constitué de > 98 % d'une phase minérale d'hydroxyapatite et < 2 % de l'émail est constitué de protéines (90 % d'amélogénine, 10 % d'émail et d'améloblastine). Ces protéines forment une gaine d'émail autour des bâtonnets d'émail des dents matures18. Toute perte de ces protéines augmenterait la perméabilité de l'émail et favoriserait la pénétration des réactifs extrinsèques19. Nos résultats suggèrent que la protéine de l'émail est sensible à la dégradation oxydative des sous-produits de la réaction de dégradation du CP. Le principal changement de masse (430–500 degrés) reflète la dégradation oxydative du contenu organique de l'émail ne laissant que le contenu minéral de l'émail dans le creuset20. Une faible concentration de CP (5 pour cent) est suffisante pour modifier la teneur en protéines de l'émail. Il a été démontré que les agents blanchissants à base de peroxyde induisent des altérations de la texture de surface et de la morphologie de l'émail8,21. Ferreira et al. ont démontré que le peroxyde d'hydrogène (HP) à 35 % affectait la morphologie de l'émail, produisant des porosités, des dépressions et des irrégularités superficielles à divers degrés 22. Le CP induisait spécifiquement une érosion uniforme de type mordançage de l'émail de surface et sous la surface en raison de la dissolution minérale et de la décalcification23. Il peut également entraîner une diminution de la dureté de l'émail et une rugosité plus élevée de l'émail. entre les prismes d'émail25. Notre approche a prolongé ce financement car nous avons confirmé que la teneur en protéines de l'émail est également considérablement réduite, affirmant l'ouverture des espaces inter-prismatiques qui agiraient comme des conduits pour la pénétration des sous-produits des réactions de dégradation du CP dans la partie interne de la dent, y compris la pulpe. Cependant, comme les modifications de la composition de l'émail peuvent être réversibles in vivo, cette altération de la composition de l'émail n'est pas définitive.

L'effet du blanchiment des dents sur les HDPSC et les HGFC. L'hypersensibilité dentaire survient chez environ deux tiers des patients lors d'un blanchiment vital26. Elle est principalement attribuable à la diffusion du peroxyde dans l'émail et la dentine, entraînant une déshydratation et un mouvement subséquent de liquide dans les tubules dentinaires, ce qui stimule les terminaisons nerveuses, entraînant une sensibilité14. La surexposition des sous-produits libérés du gel blanchissant à la plupart des cellules provoque un stress oxydatif27. Une augmentation des niveaux de ROS (Reactive Oxygen Species) provoque des effets délétères sur plusieurs composants cellulaires, notamment la peroxydation des lipides, des altérations oxydatives des protéines et des dommages aux cellules de l'ADN28. Les constantes de décomposition peuvent être utilisées pour indiquer quand la culture n'est plus viable. Fait intéressant, une exposition à 10 % et à 35 % de CP a eu un impact similaire sur la culture cellulaire, alors qu'une exposition à 5 % de CP affecte la culture dans une bien moindre mesure, comme le prouve l'erreur plus large sur la valeur constante. La traduction de ces résultats in vivo peut entraîner une atténuation partielle de cette mort cellulaire rapide en raison de la pression pulpaire positive, du liquide dentaire et de la défense inhérente de la cellule contre le stress oxydatif. L'une des limites de notre étude était de ne pas étudier la récupération cellulaire et la réponse immunitaire de l'hôte après une exposition aux radicaux libres dérivés de H2O2-.

HDPSC.Il est connu que les HDPSC représentent une culture hétérogène de tissu pulpaire, incluant une population de cellules souches mésenchymateuses29,30. Nous avons décidé d'utiliser cette culture hétérogène pour cette enquête, car les cellules souches mésenchymateuses sont recrutées comme précurseurs de nouvelles cellules de type odontoblaste, responsables de la régénération du complexe dentine-pulpe suite à des dommages létaux à l'odontoblaste, comme prévu après une exposition à ROS31. Les odontoblastes sont également impliqués dans l'initiation, le développement et le maintien de la réponse inflammatoire/immunitaire de la pulpe, représentant la première ligne de défense de l'hôte 32. Il est donc essentiel d'évaluer la capacité de survie des HDPSC dans un environnement hautement dommageable. Nos résultats suggèrent que l'exposition du gel CP à 10 % et à 35 % au disque de dentine affecte les HDPSC de la même manière (sur la base de la constante de temps) que si les cellules étaient exposées directement au H2O2 à 5 %, comme pour les HGFC. Le disque de dentine (3 mm d'épaisseur) ne peut pas retenir la pénétration des sous-produits des réactions de dégradation du CP pour atteindre la culture cellulaire lorsque la concentration de CP dépasse 5 % de CP, comme le démontrent les mesures de viabilité cellulaire. Ceci est cohérent avec notre précédente étude in vitro15, qui avait prouvé que même avec un agent blanchissant à faible concentration (5% CP), le peroxyde et les radicaux libres pouvaient se diffuser à travers la dentine dans le tissu pulpaire, provoquant une dégradation du collagène et une réduction de la dentine organique. composants (Amide I et Amide III). Tous les protocoles de blanchiment des dents évalués dans la présente étude ont entraîné une diffusion trans-émail et trans-dentinale du peroxyde, directement liée à la concentration du gel de blanchiment des dents et au temps d'application sur la dentine. Cependant, les cellules pulpaires des tissus humains étaient encore très sensibles à tous les protocoles de blanchiment testés dans cette enquête, bien que la réponse à 5 % diffère de 10 % et 35 %. Des études antérieures ont démontré un stress oxydatif des cellules pulpaires induit par H2O2 d'une manière dépendante du temps et de la concentration10,33. Dans les dents vivantes, le stress oxydatif provoque une réponse inflammatoire de la pulpe directement liée à l'épaisseur de l'émail et de la dentine des dents blanchies31,34. Une étude de Sato et al. ont démontré que le stress oxydatif in vivo généré par un gel à 35 % de H2O2 dans le tissu pulpaire de jeunes prémolaires humaines augmentait l'activité des métalloprotéinases et de la cystéine cathepsine B, qui jouent toutes deux un rôle essentiel dans la dégradation de la matrice protéique. Selon les données de la présente étude, ces effets secondaires négatifs peuvent être minimisés en raccourcissant le temps de contact avec l'émail ou la dentine ou en réduisant la concentration de H2O2 dans les agents de blanchiment des dents. Plusieurs essais cliniques ont montré que les gels de blanchiment des dents avec une concentration de H2O2 (15 à 20 pour cent) appliqués sur l'émail pendant 45 à 60 minutes peuvent favoriser un changement de couleur significatif causé par une concentration élevée de gel de H2O2 à 35 pour cent. Dans ces études, l'incidence de la sensibilité dentaire variait de 24 à 78 %, considérée comme étant de gravité légère de 35 à 37 %. De plus, une étude clinique plus récente a révélé que l'efficacité de blanchiment des gels à faible teneur en CP de 5 % était aussi efficace que ceux contenant 10 % de CP38. Ainsi, en réduisant la concentration de peroxyde et le temps d'exposition, il est possible d'exécuter un protocole de blanchiment des dents à domicile efficace et moins agressif. Cependant, des études in vivo sur des dents humaines vitales sont nécessaires pour évaluer l'efficacité du blanchiment des dents et les réponses pulpaires après l'application des protocoles de blanchiment des dents évalués dans la présente étude. Bien que notre étude n'ait pas eu l'intention de reproduire un modèle de dent de type " in vivo ", nous avons produit un modèle de perfusion simple qui facilite le test de l'impact des approches de blanchiment sur les cellules dentaires pour évaluer leur viabilité à court terme.

HGFC.Les fibroblastes gingivaux humains jouent un rôle essentiel dans la structure des tissus, la fonction et la défense immunitaire de l'hôte39. Certains rapports indiquent que le H2O2 a causé des irritations, des ulcérations, des brûlures et certains effets indésirables sur les gencives40,41. Il a été rapporté que le peroxyde d'hydrogène favorisait l'activation de PKC et ERK 1/2 et diminuait la viabilité cellulaire42. Une étude in vitro a rapporté que l'hydrogène utilisé à des concentrations de 10 à 200 mM favorisait l'apoptose. Les événements apoptotiques caractéristiques tels que les changements morphologiques, y compris la condensation de la chromatine et la fragmentation nucléaire et de l'ADN, considérés comme une caractéristique des cellules en apoptose, ont été détectés dans le peroxyde d'hydrogène HGFC43. Dans la présente étude, nous avons constaté que 5 % de H2O2 réduisaient la viabilité des HGFC. L'impact immédiat de H2O2 sur la viabilité des fibroblastes gingivaux ne reproduit pas directement les événements dans la chambre pulpaire mais indique pourquoi une irritation gingivale peut se produire et permet de limiter le contact direct avec la gencive44. L'inversion de cet effet gingival a été signalée après 2 semaines avec 10 et 16 % de CP45.

conclusion

Les références

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