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BIOQUIMICA DEL BIOFILM
GINGIVOPERIODONTAL Y DE LA
RESPUESTA INFLAMATORIA
2013
Enfermedades Asociadas a Placa -Cariología y PeriodontologíaFacultad de Odontología
Universidad de Buenos Aires
Secuencia de eventos en la enfermedad periodontal
Placa supragingival marginal
Cálculo supragingival
Inflamación
Inflamación, destrucción tisular, pérdida ósea
Productos tóxicosPlaca subgingival
Cálculo subgingival
Metabolismo nitrogenado
retención de placa
fluído gingival
pH>7
Bolsa periodontal
ENDOGENOS
NUTRIENTES
EXOGENOS
� Proveen energía� Suministran materia prima para síntesis de compuestos celulares
� Fluido gingival � Tejidos del hospedador� Elementos figurados de la sangre (hemina)� Productos metabólicos de microorganismos
Concentración de proteínas totales en fluidos
Griffiths GS (2003). Formation, collection and significance of gingival crevice fluid. Periodontol 2000, 31:32-42.
Reacción de la arginina deaminasa
arginina + P + ADP Ornitina +2 NH 3 + ATP + CO2
decarboxilasa
ornitina + H + putrescina + CO 2
pH
Obtención de energía a partir de aminoácidos
Reacción de Stickland
pH
Obtención de energía a partir de aminoácidos
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La biopelícula posee una alta actividad de ureasa
Síntesis de aminoácidos
NH2 ureasaC=O + H
2O CO2 2 NH 3
NH2
+
Aminaciones reductivasNADH + H+ NAD+
α-cetoácido + NH3α-aminoácido + H2O
Ejemplos:
NADH + H+ NAD+
α-cetoglutarato + NH3 L- glutamato + H2O
NADH + H+ NAD +
piruvato + NH3
L-alanina + H 2O
Glucólisis
Síntesis de aminoácidos
� Veillonella metaboliza el ácido láctico generado por los
lactobacilos
� Alta disponibidad de arginina que se metaboliza
produciendo amoníaco. Rn de Stickland.
� Actividad de ureasa
pH alcalino
Metabolismo del biofilm subgingival
� Matriz orgánica
� Agentes nucleadores
� Concentración de iones (PI > Kps)
� pH adecuado
� Características: localización, dureza, homogeneidad, color.
Cálculo dental
Biofilm subgingival
Productos metabólicos,toxinas, enzimas
Respuesta innata del huésped
INFLAMACION
Biofilm subgingival
Productos metabólicos,enzimas, toxinas. Respuesta innata del huésped
GINGIVITIS
PERIODONTITIS
?
INFLAMACIONMecanismos inmunológicos
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Bacterias
� Productos metabólicos
� Enzimas
� Toxinas
Bacterias
� Productos metabólicos
� ácidos grasos de cadena corta
(AGCC): propiónico,butírico
� aminas
� amoníaco
� indol
� sulfhídrico
� poliaminas: cadaverina, putrescina
Membrana celular
Placa Citoplasma
NH4+ + HO- H2O+ NH3 NH3 + H2O
HO- + NH4+
núcleo
� Productos metabólicos
Acidos grasos de cadena corta (AGCC):
propiónico, butírico
� Inhiben la proliferación celular (fibroblastos gingivales)
� Disminuyen la capacidad fagocítica de los PMN
Bacterias
� Enzimas
� colagenasa bacteriana
� proteasa similar a la tripsina
� elastasa
� hialuronidasa
� condroitín sulfatasa
� fosfolipasa A
� aminopeptidasas
� fibrinolisina
� fosfatasas
� queratinasas
Bacterias
� Toxinas
� Exotoxinas: epiteliotoxinas
(Porphyromonas gingivales y
Aa) y leucotoxinas (Aa)
� Endotoxinas: LPS
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� Activación del complemento
� Inducen la apoptosis de fibroblastos
� Efecto citotóxico directo sobre fibroblastos
� Efecto anti-apoptosis sobre neutrófilos
� Inhiben la formación de osteoblastos
Funciones de las endotoxinasBacterias de la placa:PAMPS (patrones moleculares asociados a microorganismos)
Células del hospedero:Sistema de complemento, TLRs, NOD
Marsh PD, Devine DA (2011). How is the development of dental biofilms influenced by the host? J Clin Periodontol, 38 (Suppl 11):28-35.
Inmunidad innata
Fluido gingival: transudado- exudado
1- Descamación
2- Efecto embudo
3- Liberan β-defensinas y
enzimas lisosomales
4- Activadas por los PAMPS
secretan quimiocinas y
citoquinas (IL-1, IL-6, TNFα.) y
activan PMN.
5- Los PMN migran al epitelio.
Funciones del epitelio de unión
Pöllänen MT, Salonen J, Uitto V (2003). Structure and function of the tooth–epithelial interface in health and disease. Periodontology 2000, 31: 12-31.
Inflamación
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Inflamación
HistaminaSerotoninaEnzimas lisosomales
ProstaglandinasLeucotrienosEROsNOCitoquinas
Inflamación
InflamaciónMediadores químicos proinflamatorios
8 Sistema de complemento: C3a, C5a
8 Aminas vasoactivas: histamina, serotonina
+8 Citoquinas (interleuquinas) y quimiocinas: IL-1, IL -6, TNF-α, IL-8,
MCP-1.
8 Metabolitos del ácido araquidónico: PGE 2, PG12, tromboxanos,
leucotrienos
8 Especies reactivas del oxígeno (radicales libres)
8 Oxido nítrico
� Las células fagocíticas estimuladas además liberan
metaloproteinasas (MMPs), especies reactivas del oxígeno (EROs)
y óxido nítrico
1. Metaloproteinasas
• Familia de enzimas Zn dependientes.
• Colagenasas, gelatinasas, etc.
• Función: degradación de la matriz extracelular
• En salud: fibroblastos y células epiteliales
• En enfermedad: fibroblastos, células del epitelio de
unión, PMN, macrófagos, OB y OC
• Inhibidores
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2. Especies reactivas del oxígeno o radicales libres
� Son moléculas o átomos con electrones sin aparear
siendo estructuras muy inestable. Reaccionan
rápidamente con otras sustancias y su vida media es
muy corta (10 -6 seg).
Esquema de la secuencia de reducciones parciales de l
oxígeno y de los sistemas de defensa específicos
Especies reactivas del oxígeno y enfermedad periodontal
LPS
EROs
Fibroblastos
PMN
Chapple IL, Matthews JB (2007). The role of reactive oxygen and antioxidant species in periodontal tissue destruction. Periodontol 2000; 43:160-232. Review.
Eventos relacionados a situaciones de estrés oxidat ivo
Eventos relacionados a situaciones de estrés oxidat ivo
ESTRÉS OXIDATIVO
3. Óxido nítrico
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Otros mediadores químicos de la inflamación
Inflamación
Garlet GP (2010). Destructive and protective roles of cytokines in periodontitis: a re-appraisal from host defense and tissue destruction viewpoints. J Dent Res. 89(12):1349-63.
Destrucción de fibras de colágeno en la enfermedad periodontal
MMPs
Vía indirecta Vía directa
LPS LPS
Citoquinas pro-inflamatorias
RANK-L
RANKTNFα
IL-1
OsteoblastosFibroblastosLinfocitosMacrófagos
Osteoblastosinactivos
OsteoblastosLT Th1
Osteoblastosactivos
Osteoclasto inactivo
Osteoclasto activo
Resorción ósea en la enfermedad periodontalSalud Equilibrio
Enfermedad Desequilibrio
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Control de la inflamación en la enfermedad periodontal
Efecto anti-inflamatorio
Resolución
Acidos Grasos-ω6 Acidos Grasos-ω3
lipoxinas resolvinas
Θ neutrófilos
Van Dyke TE (2011). Proresolving lipid mediators: potential for prevention and treatment of periodontitis. J Clin Periodontol 38 Suppl 11:119-25.
OPG vs RANKL
Mecanismos compensatorios
Garlet GP (2010). Destructive and protective roles of cytokines in periodontitis: a re-appraisal from host defense and tissue destruction viewpoints. J Dent Res 89(12):1349-63.
MMPs vs TIMPs Th1 vs Th2
Mecanismos compensatorios
Garlet GP (2010). Destructive and protective roles of cytokines in periodontitis: a re-appraisal from host defense and tissue destruction viewpoints. J Dent Res 89(12):1349-63.
Garlet GP (2010). Destructive and protective roles of cytokines in periodontitis: a re-appraisal from host defense and tissue destruction viewpoints. J Dent Res 89(12):1349-63.
Periodontitis
Inmunidad innata pobreBacterias periodontopáticasActivación policlonal de LB
Th2
Producción de Ac no protectora
Lesión progresiva
Gingivitis
Inmunidad innata
Th1
Inmunidad celular&
Producción de Ac protectora
Lesión estable
¿Gingivitis o periodontitis? Factores de riesgo ambientales y adquiridos
Factores de riesgo genéticos
Signos clínicos de
inicio y progresión de enfermedad
Respuesta inmuno-
inflamatoria del huésped
Tejido conectivo,
hueso
Mic
roor
gani
smos
Ac
PMN
Ag
LPS
Otros factores de virulencia
CitoquinasProstanoides
MMPs
OPG/RANKLMMPs/TIMPsIL/IlraPG/resolvinasTh1/Th2
Kornman KS (2008). Mapping the Pathogenesis of Periodntitis: a new look. J Periodontol; 79(8 Suppl):1560-8. Review.