06/10/2010
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Dra. Ágata R Carpentieri
¿Los mecanismos de formación ósea son idénticos para huesos y dientes?
¿Cuál es la influencia del ambiente sobre los procesos de calcificación de huesos y dientes?
¿Qué relación existe entre los huesos y los dientes?
Dra. Ágata R Carpentieri
TERCERA UNIDAD DIDÁCTICA: BIOQUÍMICA BUCAL
Subunidad 1: Bioquímica Bucal. Ambiente Bucal: principales responsables de la situación de equilibrio.
Objetivos
Reconocer al ambiente bucal como un sistema material complejo y heterogéneo donde participan diversos componentes e interaccionan distintos factores.
Describir la composición y funciones de la saliva, principal componente de la fase líquida del ambiente bucal.
Analizar las características más importante de los constituyentes orgánicos e inorgánicos de los tejidos dentarios y su participación en los fenómenos de desmineralización y remineralización.
Reseñar los componentes que forman el periodoncio y las propiedades y funciones más relevantes de los constituyentes que son específicos de este aparato.
Dra. Ágata R Carpentieri
TERCERA UNIDAD DIDÁCTICA: BIOQUÍMICA BUCAL
Subunidad 1: Bioquímica Bucal. Ambiente Bucal: principales responsables de la situación de equilibrio.
Objetivos
Reconocer al ambiente bucal como un sistema material complejo y heterogéneo donde participan diversos componentes e interaccionan distintos factores.
Describir la composición y funciones de la saliva, principal componente de la fase líquida del ambiente bucal.
Analizar las características más importante de los constituyentes orgánicos e inorgánicos de los tejidos dentarios y su participación en los fenómenos de desmineralización y remineralización.
Reseñar los componentes que forman el periodoncio y las propiedades y funciones más relevantes de los constituyentes que son específicos de este aparato.
Dra. Ágata R Carpentieri
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TERCERA UNIDAD DIDÁCTICA: BIOQUÍMICA BUCAL
Subunidad 1: Bioquímica Bucal. Ambiente Bucal: principales responsables de la situación de equilibrio.
� Sustancia mineral: composición, mecanismo de formación
(mineralización) y regulación.
� Colágeno, proteoglucanos, fibronectina y otras proteínas.
� Hueso alveolar: matriz orgánica y sustancia mineral.
� Esmalte dental. Composición y estructura. Componentes
orgánico e inorgánico.
� Encía. Queratina, elastina y laminina. Ligamento
periodontal y mucosa bucal. Composición y función.Dra. Ágata R Carpentieri
Sistema Material
Heterogéneo
Fase líquida
Saliva Fluido Gingival
Fase sólida
Elementos Dentarios
Mucosa Bucal
Periodonto
Ambiente Bucal
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Sistema Material
Heterogéneo
Fase líquida
Saliva Fluido Gingival
Fase sólida
Elementos Dentarios
Mucosa Bucal
Periodonto
Ambiente Bucal
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Tejidos Mineralizados: Hueso, Esmalte, Dentina y Cemento
�Matriz orgánicaProteínas estructurales
colágeno / glicoproteínas/ proteoglucanos
�Componente inorgánicoHidroxiapatita
GRAN DUREZA Y RESISTENCIA MECÁNICA
�CélulasOsteoblastos/osteocitos/osteoclastos
Ameloblastos/odontoblastos/cementoblastos
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Células
Disposición de ameloblastos y odontoblastos secretores
Osteoblastos, osteocitos y osteoclastos
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Proteínas de la Matriz Extracelular
�Colágeno
�Glicoproteínas
�Proteoglucanos
�Factores de crecimiento
�Proteínas de adhesión
�Enzimas
Matriz Orgánica
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Colágeno
� Proteína más abundante del organismo (25% del peso corporal)
�Proteína fibrosa altamente insoluble en agua
� Soporte ideal para el organismo:
• Resistente a la tensión y a la tracción
• Flexible
• Alta versatilidad estructural
• Termoinestable (gelatiniza por encima de 45ºC)
�Estructura primaria: elevada proporción de glicina y prolina
�Estructura característica basada en la unidad de tropocolágeno:
• Triple hélice dextrógira estabilizada por puentes hidrógenos
intercatenarios.
� Biosíntesis compleja
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Colágeno
� Estructura secundaria de las cadenas a individuales:
• Hélice levógira estirada
• Tres aminoácidos por vuelta
� Composición en aminoácidos:
• Rica en glicina, prolina, hidroxiprolina, hidroxilisina
•Hidroxiprolina: estabiliza la hélice de colágeno.
• Hidroxilisina: centro de glicosilación
�Hidroxilación:
• Hidroxilasas específicas: Cofactores (Fe+2, O2, ascorbato)
Estructura de la molécula de tropocolágeno
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Colágeno
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� Cadenas muy largas de heteropolisacáridos (Glucosaminoglucanos) unidos a un esqueleto central de proteína
� Alta proporción carbohidrato/proteína (>95%)
–Presenta unidades repetidas de disacáridos que suelen contener un ácido urónico y N-acetilglucosamina o N-acetilgalactosamina
� Elevada carga negativa (grupos carboxilo y ésteres con sulfato)
–Importantes para la fijación de Ca2+y agua (hidratación)
� Elevada viscosidad y elasticidad
Proteoglucanos
― Forman un gel poroso en el que se insertan proteínas fibrosas y células.
― Retienen gran cantidad de agua: turgencia y capacidad de filtro
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Proteoglucanos
Glucosaminglucanos presentes en
Proteoglucanos
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Estructura del Agregado de Proteoglucano
Uniones covalentes
Proteína central agrecán (PM = 250.000) con queratánsulfato y condroitinsulfato unida a una larga cadena de hialuronato a través de una proteína de enlace.
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� Pertenecen a la familia de las Integrinas (moléculas de adhesión)
� Poseen diferentes dominios de unión a:– receptores de membrana en células del
tejido conjuntivo
– otras fibronectinas para formar dímeros
– colágeno
– proteoglicanos
� Aseguran la estructura de la matriz extracelular
Fibronectinas
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Otras Proteínas
�Osteopontina: mediador de la agregación celular.
�Osteonectina: tiene gran afinidad por el colágeno y la
hidroxiapatita, proporciona los núcleos de crecimiento de los cristales.
�Sialoproteínas óseas: asociada a la osteopontina.
�Proteína morfogenética ósea: promueve la síntesis de ADN
y proliferación celular.
�Osteocalcina: enlace entre el calcio y el colágeno.
�Trombospondina, vitronectina, péptidos procolágeno
�Fosfatasa alcalina: enzima que hidroliza los ésteres fosfatos.
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Matriz Inorgánica: Hidroxiapatita
(Ca++)10(PO4 )6(OH )2
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Soluble en medios ácidos: gran reserva alcalina.•El medio ácido provoca una reacción de neutralización que solubiliza material•El medio alcalino desplaza la reacción en sentido contrario, depositándose material por precipitación.
Propiedades de la Hidroxiapatita
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Reacciones de intercambio de iones, •Intercambio isoiónico, con soluciones que contienen fosfato de calcio. •Intercambio heteroiónico, con otros iones que puedan integrarse en el cristal. Este intercambio es la base de la incorporación del ion fluoruro a la hidroxiapatita dental
Sustituciones Iónicas en Apatitas Biológicas
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Intercambio de Iones en la Hidroxiapatita
�Ca10(PO4)6(OH)2 ------------- Hidroxiapatita
�Cationes: Ca++ --------Mg++,Ba ++,etc.
�Aniones :OH - -------- F- FluorApatita Ca10(PO4)6(F)2(Radio atómico: OH> F- mayor estabilidad estructura cristalina)
�Aniones :OH - ------ CO3-2 Carbonato Apatita Ca10(PO4)6 CO3(Radio atómico: OH< CO3-2menorestabilidad estructura cristalina)
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Controlada por células, cuyas funciones son:–Regular el aporte de iones–Aportar vesículas con núcleos de cristalización –Facilitar una nucleación epitáxica mediante una matriz orgánica
Biomineralización
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Osteoblastos
Frente de calcificación Tejido calcificado
NUCLEACIÓN EPITÁXICA SOBRE FIBRAS DE COLÁGENO
Hueso Alveolar
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Adapted from Baron R. Primer on the Metabolic Bone Diseases and Disorders of Mineral Metabolism. 5th ed. 2003;1-8. RLG. J Clin Invest. 2005;115:3318-3325.
Resorción
Apoptosis
Stromal and bone lining cells
Osteoid
PreosteoblastosFormación
Mineralización
Activación
Reposo
Linaje de células óseas
Osteoclastos
Osteoclastos Apoptóticos
Osteoblastos
Mecanismos de formación y regulación ósea
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Osteoblastos OsteoclastoActivo
TNFTNF--αα
PTHPTH
ILIL--11
PTHrpPTHrp
GlucocorticoidesGlucocorticoides
VitaminaVitamina DDPGEPGE22
ILIL--1111
ILIL--66
Osteoclasto Pre-Fusion
OsteoclastoMultinucleado
Adaptado de Boyle WJ, et al. Nature. 2003;423:337-342.
Hofbauer LC, Schoppet Ml. JAMA. 2004;292:490-495.
RANKL
RANK
In the presence of M-CSF
CFU-M=colony forming unit macrophageM-CSF=macrophage colony stimulating factor
Formación Ósea
Resorción Ósea
Mecanismos de formación y regulación ósea
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HormonasFactores de CrecimientoCitoquinas
RANKL
RANK
OPG
Formación Ósea Resorción Inhibida
Inhibición de la Formación, Función ySobrevida de los Osteoclastos
CFU-M OsteoclastosPre-Fusion
In the presence of M-CSF
CFU-M=colony forming unit macrophageM-CSF=macrophage colony stimulating factor
Osteoblastos
Mecanismos de formación y regulación ósea
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FACTORES QUE REGULAN LA HOMEOSTASIS FACTORES QUE REGULAN LA HOMEOSTASIS DEL CALCIO Y DEL FÓSFORODEL CALCIO Y DEL FÓSFORO
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FACTORES QUE INTERVIENEN EN FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL METABOLISMO DEL CALCIOEL METABOLISMO DEL CALCIO
�1,25 dihidrocolecalciferol (Calcitriol)�Hormona paratiroidea (PTH)�Fósforo�Calcitonina�Magnesio�Fosfatoninas
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Mecanismos de acción de PTH
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Organización de los Tejidos Dentales
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Composición de Hueso, Dentina y Esmalte (%)
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Hueso Alveolar
�El hueso alveolar es el hueso de los maxilares que contiene los receptáculos o alveolos para los dientes. �Es un tejido mineralizado, vascularizado e inervado. �Está integrado por hueso cortical o compacto y hueso trabecular o esponjoso.
�Funciones―Proporcionar alojamiento a los elementos
dentarios formados en el alveolo.―Es odontodependiente.―Almacena calcio y regula la calcemia
(participa de los mecanismos de regulación homeostática del calcio)
―Remodelación contínua.―Función hematopoyética en la infancia.―Sostiene los tejidos gingivales.―Elimina las fuerzas generadas
por el contacto interdentario.Corte histológico de una erupción dental en la boca.A: Diente; B Encía; C: Hueso Alveolar; D: Ligamentos del periodontoDra. Ágata R Carpentieri
�Sustancia extracelular altamente mineralizada que protege la
superficie apical del diente.
�Sustancia más dura y mineralizada del organismo (95% de
matriz inorgánica, 2% de matriz orgánica y 3% de agua)
�Es producido por los ameloblastos durante la erupción
�Los ameloblastos después de producir el esmalte involucionan
y desaparecen por apoptosis.
�Es una estructura acelular, avascular y sin inervación.
�Es incapaz de regenerarse, pero sufre cambios fisico-químicos
dinámicos (remineralización).
Esmalte
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Propiedades Físicas del Esmalte
�Dureza (resistencia a ser rayado): 5 en la escala de Mohs.
Depende del grado de mineralización (decrece desde la superficie
hacia el interior)
�Elasticidad baja (rígido y quebradizo).
�Color y transparencia: translúcido. Su color depende de la
dentina subyacente.
�Permeabilidad escasa (membrana semipermeable). Disminuye
con la edad. Permite la difusión de agua y algunos iones.
�Radio-opacidadmuy alta (color blanco en radiografías).
Esmalte
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Disposición de ameloblastos secretores
Esmalte
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�PROTEÍNAS ESPECÍFICAS:
– Esmalteinas (tuftelina), similares a la queratina, en la unión
amelodentinaria
–Amelogeninas: hidrofóbicas, fosforiladas y glicosiladas.
Abundantes en el esmalte inmaduro
–Enamelinas: hidrofílicas y glicosiladas. En la periferia de los
cristales (proteínas de la cubierta)
–Amelinas o ameloblastinas: En las capas superficiales del
esmalte.
–Proteasas: metaloproteasas y proteasas de serina.
Composición Orgánica del Esmalte Dental
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Formación de la matriz del esmalte
�Síntesis de proteínas transitorias: Tuftelinas, Amelogeninas, Enamelinas, Ameloblastinas�Agregación de monómeros de amelogeninas y formación de nanoesferas
Mineralización
�Nucleación de primeros cristales de hidroxiapatita�Unión de nanoesferas de amelogeninas a la superficie de los cristales y crecimiento longitudinal de estos.�Aumento la relación Ca/P siempre similar a la de la hidroxiapatita�A medida que aumenta la calcificación se produce la eliminación selectiva de amelogeninas por proteólisis extracelular�Disminuye el contenido total de proteínas y aparición de péptidos libres
Esmalte
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Formación de cristales de apatita en el esmalte dirigida por las amelogeninas
Esmalte
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Estructura del Esmalte
Periquematias
Prisma
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Estructura del Esmalte
Unidades Estructurales Secundarias
�Estrías de Retzius
�Penachos adamantinos
�Bandas de Hunter-Schreger
�Esmalte nudoso
�Limite amelodentinario
Dra. Ágata R Carpentieri
¿Los mecanismos de formación ósea son idénticos para huesos y dientes?
¿Cuál es la influencia del ambiente sobre los procesos de calcificación de huesos y dientes?
¿Qué relación existe entre los huesos y los dientes?
Dra. Ágata R Carpentieri
Sistema Material
Heterogéneo
Fase líquida
Saliva Fluido Gingival
Fase sólida
Elementos Dentarios
Mucosa Bucal
Periodonto
Ambiente Bucal
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Continuara…….
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