mineralización del esmalte- citación 15 · •los ameloblastos secretan materia orgánica,...
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- BIOQUÍMICA del
ESMALTE -
AMELOGÉNESIS
Citación 15- Año 2011
¿QUE ES EL ESMALTE DENTARIO?
ESMALTEtejido que recubre la dentina en su porción coronaria a manera de casquete
Es el tejido más altamente
mineralizado
¿CUÁL ES SU
FUNCIÓN?
Proveer superficie dura apta para la masticación
transforma los alimentos en partículas pequeñas
facilitando el ataque enzimático
Alto contenido de HIDROXIAPATITA: Otorga una gran dureza
Debido a:
De gran elasticidadpara su dureza (no frágil)
Estructuras prismáticasFormas direcciones e
interrelaciones entre prismasDisposición de los cristales
dentro de los prismas
Alto contenido en HIDROXIAPATITA
(95%)
Prisma
Cristal
ESMALTE
DENTINA
Fuerzas ejercidas sobre el esmalte
Se trasmiten a la dentina subyacente
Más elástica y más blanda
Actúa como colchón para el esmalte
CARACTERÍSTICAS DISTINTIVAS DEL ESMALTE:1.Deriva del ectodermo y se
forma a partir del órgano del esmalte
2.Matriz orgánica = proteica pero no posee colágeno
3.Cristales densamente empaquetados, 1000 vecesmás grandes que los de otros tejidos y de lenta disolución
4.Carece de Sales Amorfas
5.Ameloblastos desaparecen durante la erupción dentaria
2
NO HAY CRECIMIENTO
NI NUEVA APOSICIÓN DE ESMALTE
DESPUÉS DE LA ERUPCIÓN DENTAL
completan la formación del esmalte
desaparecen durante la erupción dentaria
AMELOBLASTOS
ESMALTE PRISMÁTICO• constituye la > parte de este tejido dentario
• UNIDAD ESTRUCTURAL BÁSICA ES EL PRISMA
ESMALTE APRISMÁTICO• no configura prismas• Localización: periferia de la corona y en la
unión amelodentinaria• presente en dientes primarios y 70% de los
dientes permanentes (regiones cervicales y en fosas y fisuras)
• Disposición de cristales: perpendicular a la superficie externa
ESTRUCTURA ADAMANTINA
PRISMA:Unidad estructural básica del esmalte
desde la unión amelodentinaria hasta la
superficie del esmalte
Prisma o varilla: longitudinales,
cilíndricos, muy largos
cristales
Cortes longitudinales:bandas delgadas irregularmente paralelas
Cortes transversales:estructuras hexagonales, ovoides o en escamas de pescado
REGIÓN INTERPRISMÁTICA:
• área que rodea a cada prisma,
• cristales en diferentes direcciones respecto de los cristales de los prismas
VAINA: zona límite donde los cristales forman ángulos agudos; aloja la mayor parte de la sustancia orgánica
prisma
PRISMA:Disposición de los cristales
cristales
ejes mayores // al eje longitudinal
Inclinación lateral al aproximarse al límite prismá tico hasta ┴
COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL
ESMALTE MADURO
� MATERIA INORGÁNICA ………… 95.0%
� MATERIA ORGÁNICA …………… 0.6%
� AGUA …………………………… 4.0%
LA COMPOSICIÓN DEL ESMALTE VARÍA SEGÚN SU ETAPA DE DESARROLLO
3
MATERIA ORGÁNICA
� FRACCIÓN PROTEICA ……… 0.06-0,35%
� RESTO:
- bajas cantidades de monosacáridos
(Galactosa, Glucosa, Manosa)
- ácidos grasos
(ácidos palmítico, esteárico, oleico)
- otros componentes
(lactato y citrato)
� AMELOGENINAS
� ENAMELINAS
� TUFTELINAS
� AMELOBLASTINAS
4 clases distintas de
PROTEÍNAS
Otras proteínas aisladas:• serina-proteasas, metalo-proteasas, fosfatasas • sialofosfoproteina de la dentina• albúmina• α2 glicoproteina• Ig
Por técnicas de clonación ESMALTE EN DESARROLLO
1) AMELOGENINAS ……………….. 90%(grupo heterogéneo de proteínas)
2) ENAMELINA
3) AMELOBLASTINA …..……….. 10%4) TUFTELINA
1)FAMILIA DE LAS AMELOGENINAS:
90% en esmalte en desarrolo
Órgano del esmalte
los ameloblastos sintetizan el
grupo HETEROGÉNEO de las AMELOGENINAS
• Ricas en los AA:- Pro- His- Gln- Leu
• SOLUBILIDAD:- poco solubles a pH fisiólogico - se disuelven a pH <6.2 o >8- más solubles a baja T° pero- a 37 ° se agregan y precipitan
CARACTERÍSTICAS BIOQUÍMICAS
ES DECIR QUE SON POCOS SOLUBLES a pH y Tª FISIOLÓGICOS
4
POR QUÉ DECIMOS QUE ES UN GRUPO HETEROGÉNEO:
a) En general se expresan por un solo gen del cromosoma X pero hay especies que también están codificadas en el cromosoma Y
Dimorfismo sexual de significación desconocida
b) El trascripto 1ario sufre procesos de splicing alternativos
c) La proteína + abundante secretada por el gen del cromosoma X sufre la acción de enzimas proteolíticas dando proteínas de < pM
PROCESAMIENTO EXTRACELULAR DE LAS AMELOGENINAS
Capa externa del esmalte
Se acumula en la matriz (hidrofóbica)
TELOPEPTIDOhidrofílico
AMELOGENINA NACIENTE
VÍA PRINCIPAL VÍA MENOR
13 kDa 11 kDa
Fragmentosoluble en el
fluido del esmalte
Fragmento soluble en el
fluido del esmalte
Rico en Tyr
Muy insoluble
TRAP
TRAP
LTRAP: Función desconocida
25 kDa
23 kDa
20 kDa
PERMANENCIA DE LAS AMELOGENINAS EN EL ESMALTE
AMELOGENINA NACIENTE
� Estas amelogeninas permanecen:
- INSOLUBLES EN LA MATRIZ O
- UNIDAS A LA FASE MINERAL
hasta que se degradan a moléculas de menos de 20kDa
� Las degradaciones posteriores de esos fragmentos pr oducen péptidos pequeños y AA que se eliminan del tejido
FUNCIÓN
25 kDa
23 kDa
20 kDa
Secreción monómeros de amelogeninas
Se unen formando nanosferas
La distribución de las nanosferas forma una matriz alrededor de los cristales iniciales
Vesículas secretorias
Proceso de Tomes del ameloblasto Membrana plasamática
Adición progresiva de iones en los cristalitos
superficie de dentina mineralizada
Cristales iniciales del esmalte
2)ENAMELINA:
2% en esmalte en desarrolo
CARACTERÍSTICAS BIOQUÍMICAS
• Proteína más ácida que las amelogeninas
• Carácter hidrofílico
• Presenta sitios de fosforilación y glicosidación
• se sintetiza como enamelina naciente de 142 kDa y sufre clivajes extracelulares posteriores, igual que las amelogeninas
PROCESAMIENTO EXTRACELULAR DE LA ENAMELINA
Límite amelodentinario
PR
OF
UN
DID
A del T
EJID
O
32 kDa
• alta afinidad por HA• predomina en la profundidad del tejido
• posteriores clivajes péptidos +
• pequeños = vía de eliminación del tejido
55 kDa
25 kDa
80 kDa 34 kDa
142 kDa
ENAMELINA NACIENTE
5
� AMELOGENINAS
� ENAMELINAS
CONSTITUYENTES DEL ESMALTE EN DESARROLLO
SECRETADAS TEMPRANAMENTE COMP ORG + IMP EN ESMALTE
MADURO
CLASIFICACIÓN TRADICIONAL DE LAS PROTEÍNAS:
3)AMELOBLASTINA ó AMELINA:
5 – 10% en el esmalte en desarrollo
• Se sintetiza como proteína naciente de 62 kDa
• Sufre clivajes extracelulares posteriores dando agregados INSOLUBLES en las zonas más profundas del tejido
• Su presencia se retringe a la periferia de los prismas o vainas: “proteína de la vaina”
CARACTERÍSTICAS BIOQUÍMICAS
PROCESAMIENTO EXTRACELULAR DE LA AMELOBLASTINA
17 kDa
15 kDa
14 kDa
13 kDa
62 kDa
40 kDa
AMELOBLASTINA NACIENTE
PR
OF
UN
DID
A del T
EJID
O
Capa externa del esmalte
Agregados insolubles
Localización:
periferia de los prismas
“PROTEÍNA DE
LA VAINA”
4)TUFTELINA:
presente en el esmalte maduro
CARACTERÍSTICAS BIOQUÍMICAS
� Glicoproteína fosforilada de 55 kDa
� Rica en AA:- Glu- Asp- Cys
� De caráter hidrofílico
Unión amelodentinal
Secretada en el período
PRESECRETORal inicio de la amelogénesis
Capacidad de autoensamblarse en la matriz orgánica durante la
mineralización
NUCLEADOR
Formación de los primeros cristales
Permanece en el esmalte maduro
Localización en la unión amelodentinal
OTRAS PROTEÍNAS AISLADAS:
enzimas proteolíticas
Fase secretoria Fase madurativa
• libres en la matriz del esmalte en desarrollo
• FUNCIÓN: clivaje de proteínas nacientes
• muy activas en la fase final de la amelogénesis
• FUNCIÓN: remoción de proteínas remanentes ubicadas entre los cristales inhibiendo el cto
IN VITRO:
el crecimiento cristalino no ocurre si no se remueven las proteínas constituyentes del esmalte
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DISTRIBUCIÓN DE LAS PROTEASAS DURANTE LA AMELOGÉNESIS
esmalte maduroesmalte
joven
metaloproteasasserina proteasas
mineral
matriz proteica
secreción
transición
maduración
La cantidad de sustancia orgánica disminuye a medida que aumenta el contenido mineral
¿CÓMO SE REGULA LA ACTIVIDAD DE ESTAS ENZIMAS?
Secreción en forma inactiva y clivaje de algunos AA en un período determinado de
la amelogénesis
Remoción de moléculas
inhibidoras del sitio activo de
la enzima
Variaciones del pH del
medio
HIDROXIAPATITA BIOLÓGICA ó
NO ESTEQUIOMÉTRICA
95% de la estructura adamantina
• TAMAÑO: son los cristales más grandes (comparados con los de los demás tejidos mineralizados)
• SUSTITUCIÓN: composición variable a lo largo de su espesor por presencia de contaminantes y sustituciones
• DENSIDAD: la densidad disminuye hacia el límite amelodentinal (3.01 a 2.89 g/cc)
TAMAÑOCRISTALES MÁS GRANDES
Respecto de los otros tejidos duros
• Volumen 1000 veces mayor• longitud: 100-1000 nm• ancho: 30-70nm•Espesor: 10-40 nm
SUSTITUCIÓN
difunde desde la matriz dentinaria hacia fluido del
esmalte en formación
CO3-2 F-
AUM
ENTO
3-4% del peso (reemplaza 85-90% iones PO4
3- y 10-15% OH-)
Límite
amelodentinario
Límite
amelodentinario
DISM
INUC
IÓN
Disminuye bruscamente hacia la unión
amelodentinaria
200-300 a 20-50ppm (gran diferencia).
7
DENSIDAD
-
VARIACIÓN DE LA DENSIDAD A TRAVÉS DEL ESPESOR DEL ESMALTE (3.01 a 2.89 g/cc)
DISM
INUCI
ÓN
Varía en forma directamente proporcional al contenido inorgánico e inversamente proporcional al contenido orgánico
• células secretoras: ameloblastos
• cristales de HA (Ca ++; PO4-3)
• proteínas:
- amelogeninas
- enamelina
- ameloblastina
- tuftelina
• enzimas proteolíticas:
- metaloendoproteasas
- serina proteasas
Ameloblastos polarizados
una vez completa la formación del esmalte
desaparecen durante la erupción dentaria
AMELOBLASTOS
células secretoras de la matriz orgánica
NO HAY CRECIMIENTO NI NUEVA APOSICIÓN DE ESMALTE DESPUÉS DE LA ERUPCIÓN DENTARIA
Es ACELULAREs el más altamente
mineralizado
Presenta los cristales más grandes y
orientados en forma muy regular
AMELOGÉNESIS
PROCESO ALTAMENTE CONTROLADO
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AMELOBLASTO
Células secretoras con actividad de FA que
secreten matriz orgánica
CON CAPACIDAD DE REMOCIÓN DE LA MATRIZ ORGÁNICA para permitir el crecimiento del cristal
OTRAS DIFERENCIAS:• no hay vesículas matriciales al inicio de la mineralización• deposición de cristales inmediata a la secreción de mat. org. • no existe el equivalente a la predentina
FORMACIÓN DEL ESMALTE
1. PRODUCCIÓN DE TEJIDO PARCIALMENTE MINERALIZADO (30%)
largos cristales en forma de cintas
crecimiento en longitud
2. MADURACIÓN DEL ESMALTE
Incorporación del resto del mineral y remoción de agua y matriz orgánica
crecimiento en ancho y espesor
FORMACIÓN DE DENTINA
provoca cambios en el órgano dental y la diferenciación de los ameloblastos
• Inicialmente forma una línea continua que separa células preodontoblásticas y preameloblásticas
• Cuando se produce la secreción de predentina, la línea se hace discontinua y desaparece.
• Los ameloblastos secretan materia orgánica, generando nueva lámina basal entre ellos y la capa de esmalte.
DEPOSICIÓN de los 1ºS CRISTALES de HA
es DESORDENADA
FORMA EL PRIMER ESMALTE EN CONTACTO
CON LOS CRISTALES DE DENTINA
POSIBLES NUCLEADORES DEL ESMALTE
CRISTALES de HAde la dentina
TUFTELINAsecretada x ameloblastos
NUCLEACIÓN HETEROGÉNEAesmalte
MO
VIM
IEN
TO
del
AM
ELO
BLA
ST
O
Secreción escalonada de mat. orgánica
Deposición de cristales de HA
Vesículas de secreción
9
contenido
densidad del esmalte
Fase inorgánica
aguaFase orgánica
MADURACIÓN DEL ESMALTE
Variación del contenido en % de peso:• Orgánico: disminuye de 19% a 1,8%• Mineral: aumenta desde 37% a 95%• Agua: disminuye desde 44% a 4,3%
DEPOSICIÓN DE FASE MINERAL durante la maduración del esmalte
INICIO DE LA MADURACIÓN
FINAL DE LA MADURACIÓN
~14%
1/2
~65% ~30%
Etapa de MADURACIÓNremoción de
matriz orgánica
• CRISTALES de HA
• TUFTELINA
DEPOSICIÓN del
1º CRISTAL
APOSICIÓN de
nuevos CRISTALES3. CRECIMIENTO en espesor: a) etapa de pptación de FOC b) etapa de hidrólisis
2. CRECIMIENTO en long y ancho .Espesor UR
Ca8H2(PO4)6 . 5H2O
1.INICIACIÓN:
1º cristal a novo
Ca8H2(PO4)6. 5H2O + 2 Ca+2 → Ca10(PO4)6(OH)2 + 4 H+ + 3 H2O
F-
Rol del FOSFATO OCTOCÁLCICO:Presenta superficies cristalinas similares a la HA
Ca10(PO4)6(OH)2
Ca8H2(PO4)6
• Cristales hexagonales
• Más estables
• Menos susceptible a los Inh.
• Formación a mayor velocidad
• Láminas aplanadas (primeros estadios de la amelogénesis)
Cristales nucleados
por dentina o tuftelina
Ca10 (PO4)6 (OH)210 Ca2+ + 6 PO43- + 2 OH -
10 Ca2+ + 6 HPO42- + 2 H2O Ca10 (PO4)6 (OH)2 + 8H+
ORIGEN DE LAS ESPECIES IÓNICAS
10
MECANISMOS DE ELIMINACIÓN DE H+
Unión a His de las amelogeninas
(en los estadios iniciales)
Fluyen hacia la circulación por las
uniones intercelulares
Son neutralizados por CO3H- liberados por ameloblastos y transportados por
carriers esp.
TRANSPORTE DE CALCIO
FASE SECRETORIA:intercelular
FASE de MADURACIÓN:intracelular
circulación general
sitio de la amelogénesis
Ca+2
Ca+2
∆c
Ca-ATPasa
matriz esmalte
Muchas Gracias…
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