biomineralización y control celular
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Biomineralización y control celular
Para comenzar…
Para comenzar…
Lo que nos interesa
Biomineralización
Es la formación de minerales por organismos vivos.
Por lo tanto, es un campo multidisciplinario que incluye areas
tanto quimicas como biológicas
Tejidos mineralizados
Matriz orgánica abundante en colágeno
Esmalte
Tejido óseo
Dentina
Cemento
Cartílago calcificado
Todos formados por tejidos especializados…
Con permanente interacciones…
MATRIZ EXTRACELULAR
OTROS ELEMENTOS
DE LA MATRIZ
OTROS ELEMENTOS
DE LA MATRIZ
OTROS ELEMENTOS
DE LA MATRIZ
Pero…
EN LA MATRIZ ORGANICA?
¿COMO SE DEPOSITA LA HIDROXIAPATITA
Debe reunir características especiales para permitir la nucleación y permanencia de los cristales de mineral
en su interior
Recordemos…
Nucleación de la hidroxiapatita
Fuente de iones calcio y fosfato
Pero…
A pesar de existir una supersaturación de calcio y fósforo, esas concentraciones no son
suficientemente altas para promover una nucleación homogénea
La nucleación de los primeros cristales de hidroxiapatita requiere una
nucleación heterogénea
Matrix Vesicles
En los lugares en los cuales no existe previamente mineral, los osteoblastos
y odontoblastos liberan vesículas llamados vesículas de la matriz
(Matrix Vesicles).
Matrix Vesicles
Vesículas de la Matriz
Vesículas de la Matriz
Las vesículas mantienen la actividad de la enzima fosfatasa alcalina, presente en la membrana de las células que las originaron, la cual libera los iones fosfato. Además,
proteínas transmembrana llamadas anexinas forman canales de calcio,
que permiten la entrada de esos iones al interior.
Vesículas de la Matriz
Como el volumen circunscrito dentro de las vesículas es muy pequeño, los
iones calcio y fosfato llegan rápidamente a concentraciones altas, nucleándose los primeros cristales
de hidroxiapatita
Y los cristales de HA se van…
Las células forman un estrato único y continuo, formando entre ellas
uniones intercelulares que restringen el paso de iones y macromoléculas
entre las células. De esa manera, las células rodean la matriz en formación, separándola de los
alrededores.
Estrato único y continuo…
Estrato único y continuo…
Y terminan de diferenciarse…
Con el establecimiento de uniones intercelulares, concluye la
diferenciación de las células y son entonces capaces de secretar
proteínas no-colágenas con afinidad por calcio
La matriz contiene a partir de esa fase, aproximadamente 90% de colágeno y
10% de proteínas no-colágenas
Matriz
ColágenoProteínas no colágenas
Nucleación Heterogénea
Las cuales se asocian a las fibrillas colágenas, otorgándoles la capacidad para recibir cristales de mineral en
su interior y sus alrededores
Proteínas no colágenas
TEJIDO OSEO
Sialoproteína ósea Osteopontina Osteonectina Osteocalcina
DENTINA
Sialoproteína dentinaria
Fosfoproteína dentinaria
Proteínas de la matriz dentinária 1, 2, 3, y 4
Además, proteoglicanos de cadenas cortas ricas en leucina como decorin, biglican y osteoadherin
quedan incluidos dentro de la matriz mineralizada
En el cemento es diferente
Cemento
De manera diferente, los cementoblastos que forman el
cemento, que se forma sobre la dentina radicular, no liberan vesículas
de la matriz, pues este tejido se deposita sobre la dentina ya
mineralizada
Las vesículas tampoco participan en el inicio de la mineralización del esmalte
Volvamos al esmalte…
La matriz inicial del esmalte es rica en proteínas, pero libre de colágeno
Además, los cristales de mineral no se depositan sobre las moléculas
proteicas sino entre ellas
Fase Formativa
Durante la aposición del esmalte, las proteínas, en conjunto con una leve
actividad enzimática, guían la nucleación de finos cristales de
hidroxiapatita
Fase Madurativa
Después que el espesor apropiado del esmalte es secretado, los ameloblastos
desarrollan una alta actividad enzimática, degradando y
removiendo las proteínas, mientras aumentan la inyección de
iones calcio y fosfato
La vida de un ameloblasto
