BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR DEL PERIODONTO

Dr. JUAN CARLOS MUNEVARDr. JUAN CARLOS MUNEVAR

I. INTRODUCCION INTRODUCCION II. L.PL.P STEM CELL COMPONENTE CELULAR SINTESIS DE COLAGENO MATRIZ CELULAR COMPONENTE MOLECULARIII. ENCIAENCIA EPITELIO CONECTIVOIV. CEMENTOCEMENTO CELULAR ACELULARV. HUESO ALVEOLARHUESO ALVEOLAR CELULAS MATRIZVI. CUESTIONARIO CUESTIONARIO

Factores Solubles

Célula Stem Célula progenitora Célula comprometida

Matriz extracelularMoléculas de adhesión celular

Pre-Cementoblasto Cementoblasto

Pre-Fibroblasto Fibroblasto

Pre- Osteoblasto Osteoblasto

Stem cells in the periodontal ligament.S Ivanovski1, S Gronthos2, S Shi3, PM Bartold. Oral Diseases (2006) 12, 358–363

Diferenciación de células Stem mesenquimales adultas y células progenitoras a células periodontales

Fig. 1. Diagrammatic view of a developing tooth at the cap stage

Development and general structure of the periodontum. Periodontology 2000. Vol 24, 9-Development and general structure of the periodontum. Periodontology 2000. Vol 24, 9-27.27.

MOON-IL CHO & PHILIAS R. GARANTMOON-IL CHO & PHILIAS R. GARANT

Tejidos que revisten y brindan soporte

a los dientes Encía Ligamento periodontal Cemento radicular Hueso alveolar

Los tejidos periodontales se desarrollan con la formación radicular y durante la erupción dentaria.

Tienen un origen del folículo dental que es derivado de la cresta neural

Development and general structure of the periodontum. Periodontology 2000. Vol 24, 9-Development and general structure of the periodontum. Periodontology 2000. Vol 24, 9-27.27.

Desarrollo del LP

Proliferación del Epitelio del esmalte interno y externo

Forma la región cervical

Crece apicalmente Vaina radicular epitelial de Hertwitg

La papila dental y separándola externamente de las células del folículo dental

Development and general structure of the periodontum. Periodontology 2000. Vol 24, 9-27.Development and general structure of the periodontum. Periodontology 2000. Vol 24, 9-27.MOON-IL CHO & PHILIAS R. GARANTMOON-IL CHO & PHILIAS R. GARANT LEIK P. McCULLOCH C.A.G. periodontal ligament cell populations: the central role of fibroblasts in creating a unique tissue. The anatomical record. 1996. 245: 327-341.JAN LINDHE, Periodontología clínica e implantología. 2000 3ª edición Editorial médica panamericana, p19-67.

Periodontology 2000, vol 13 de 1997 pags 20-40The periodontal ligament: a unique, multifuncional connective tissue

Responsables del metabolismo de los componentes de la MEC

Subpoblación de fibroblastos ricos en fosfatasa alcalinaSubpoblación de fibroblastos ricos en fosfatasa alcalina

Tienen la capacidad de originar células óseas y cementoblastosTienen la capacidad de originar células óseas y cementoblastos

Producen cemento acelular de fibras extrínsecas en el LP maduroProducen cemento acelular de fibras extrínsecas en el LP maduro

“Los fibroblastos del LP también son necesarios para mantener el espacio y ancho normal del LP,

para prevenir la injuria del hueso alveolar y el cemento radicular”.

Development and general structure of the periodontum. Periodontology 2000. Vol 24, 9-27.Development and general structure of the periodontum. Periodontology 2000. Vol 24, 9-27.MOON-IL CHO & PHILIAS R. GARANTMOON-IL CHO & PHILIAS R. GARANT

Células activas tienen:Células activas tienen:

Un citoplasma polarizado en contacto con fibras colágenas.Un citoplasma polarizado en contacto con fibras colágenas.

Abundante RERAbundante RER Desarrollado complejo de GolgiDesarrollado complejo de Golgi

Síntesis de Síntesis de proteínasproteínas

““Determina su forma, actividad de síntesis Determina su forma, actividad de síntesis e interacción adhesiva con la ME que los e interacción adhesiva con la ME que los

rodea” rodea”

CHRISTOPHER A. G.MCCULLOCH, PREDRAG LEKIC, MARC D. MCKEE, Role of physical forces in regulating the form and function of the periodontal ligament, Periodontology 2000, Vol. 24, 2000, 56–72. PITARU S, McCULLOCH C, NARAYANAN S. Cellular origin and differentiation control mechanisms during periodontal development and wound healing. J. Periodontol Res. 1994; 29: 81-94

Receptores de superficie: El EGF FGF IL-1 En L.P la remodelación del

colágeno se logra por síntesis y degradación (por enzimas lisosomales ).

Fase de la degradación: 1) síntesis y degradación de colagenasa 2) La fagocitosis (fibroclastos) Expresan y secretan

osteoprotegrina (OPG) y activador del receptor ligando NF-Kappa B (RANKL)

Periodontology 2000, vol 13 de 1997 pags 20-40 The periodontal ligament: a unique, multifuncional connective tissue

Estudios in vitro Los fibroblastos son capaces de fagocitar

Fibrillas de colágeno intracelular que son envueltas en fagolisosomas y fagocitadas al espacio extracelular.

-Fosfatasa acida -Las proteinasas lisosomales(Catepsina B, L y N) degradan

colágeno

Lodish. Biologia Celular y Molecular. 5° edición 2005. Pag 216-218

Colágeno I; Fibras de Sharpey

Colágeno III; Fibras mayores

Colágeno Tipo V en < cant. asociado a fibrillas

Colágeno VI componente microfibrilar asociado con el sistema de fibras de oxitalan

XII asociado a fibras colágenas con interrupción de la triple hélices que contribuyen a la construcción del complejo fibrilar. Relaciona con la regeneración de la función del L.P.

Las uniones de las células al colágeno por fibronexos

Tipo I; COL1Α1

Tipo III; COL1A2

P. MARK BARTOLD, PhD A. SAMPATH NARAYANAN, Periodontal conective Tissues. 1998P. MARK BARTOLD, PhD A. SAMPATH NARAYANAN, Periodontal conective Tissues. 1998

Es una sustancia amorfa entre las fibras del tejido conectivo laxo. Compuesta de macromoléculas: Polisacáridos Líquido tisular Acido Hialurónico Glucosaminoglicanos Condroitin sulfato Dermatan sulfato) Glicoproteinas

Determinante ambiental de la división y diferenciación celular.

Su composición química varía de acuerdo con las condiciones fisiológicas: presión o tensión.

ORSTAVICK D, PORD P. Essential endodontology. Ed. Blackwell Science. 1998: 31-5HOWARD P, KUCICH U, TALIWAL R, KOROSTOFF J. Mechanical forces alter extracellular matrix synthesis by human periodontal ligament fibroblasts. J. Periodontol Res. 1998; 33: 500-50

Compuesta por;Proteínas colágeno tipo I colágeno tipo III

El ligamento también contiene un componente elástico que clásicamente ha sido atribuido a la presencia de fibras de oxitalán.

Otras proteínas no colágenas; Fibronectina Undulina

Vitronectina

Decorita

SIBLINGS

La > fibras principales del LP se dirigen en sentido coronal de cemento a hueso .

Apariencia ultraestructural

fibras

• Dirección de la migración celular hacia c/u de estas superficies• Deposición de colágeno y MEC rica en proteoglicanos• Una GAP favorece la adhesión del cemento del fibroblasto del LP al cemento

Development and general structure of the periodontum. Periodontology 2000. Vol 24, 9-27.

MOON-IL CHO & PHILIAS R. GARANT

Excepción;Excepción;

Fibras principales del LP:

-Fibras de la cresta alveolar

-Fibras horizontales

-Fibras oblicuas

-Fibras apicales

-Fibras Interradiculares

Compuesta por: Compuesta por: Elastina (glicina, prolina, AA, desmosina, isodesmosina)

Rodeado por: Rodeado por: Microfibrillas (glicoproteína fibrilina) Los AA forman E. cruzado de molec. De elastina

Es sintetizada por la tropoelastina y el gen de la elastina y es regulada por el factor de crecimiento insulínico-I, glucocorticoides que promueven la transcripción en cambio el TNF-α la disminuye.

Capacidad de unión al colágeno, ricas en leucina y contienen Queratan sulfato y Dermatan sulfato.

Los GAG se encuentran unidos covalentemente a una proteina, constituyendo los proteoglucanos

Cuando un proteoglucano se

une a una proteína puede:

Inmovilizar la proteína, restringiendo su alcance de acción

Proporcionar un almacenamiento de proteínas, para su posterior liberación.

Proteger las proteínas de degradación proteolíticas.

Alterar la concentración de las proteínas.

Los principales proteoglicanos identifican en el tejido conectivo del ligamento periodontal:

Versicano

Decorin

Byglicano

Proteoglicanos ricos en leucina como la

Fibromodulina

Perlencano

Sindencan 1 y 2 ambos del desarrollo del ligamento periodontal.

P. Mark,, Molecular and cell biology of healthy and diseased. Periodontal tissues. Periodontology 2000

Formas :

DIMÉRICA SOLUBLE Plasma

DIMÉRICA O MULTIFERICA Fibras

Producida por el gen de la fibronectina

La molécula de fibronectina puede ser; GlicosiladaGlicosilada FosforiladaFosforilada SulfatadaSulfatada

La unión de la fibonectina al colágeno No Tiene actividad de adhesión celularMás sensible para la proteolisis

Derivados de la vaina epitelial de Hertwig

Rodeadas por una cápsula fibrilar y a veces hialina, están separados por una lámina basal definida.

Separadas del T.C. adyacente por una membrana basal, compuesta por varios componentes de la matriz extra celular; colágeno tipo IV, laminina y heparin proteoglycano.

Contribuye a la síntesis de colágeno tipo IV y laminina

SHIMONISHI M, SATO J, TAKAHASHI N, KOMATSU M. Expresión of type IV collagen and laminin at the interface between epithelial cells and fibroblasts from human periodontal ligament. Euro J Oral Sci 2005; 113:34-40.

LIGAMENTO PERIODONTALLIGAMENTO PERIODONTAL

En células mesenquimales en elligamento periodontal expresan

ciertos marcadores

Stem cells in the periodontal ligament.S Ivanovski1, S Gronthos2, S Shi3, PM Bartold. Oral Diseases (2006) 12, 358–363

CD90CD90

CD90CD90 CD13

CD13CD13

CD29CD29

CD40CD40

CD90,CD29,CD40,CD166,CD165, CD 44, CD13.

UNIDAD DENTOGINGIVALUNIDAD DENTOGINGIVAL. 9-38

P. Mark bartold, Laurence J. Walsh & A. Sampath Narayan. Molecular and cell biology of the gingiva. Periodontology 2000, Vol. 24, 2000, 28–55.

ENCIA (libre. papilar y adherida)ENCIA (libre. papilar y adherida)Thomas M hasell., Tissues and cells of the periodontium; perodontology 2000; vol3, 1993

Fibras PrincipalesFibras Principales:: Dentogingivales. Alveologingivales Dentoperiosticas. Circulares.

Fibras Secundarias: Interpapilares Transgingivales Intercircular Intergingival Semicircular

P. Mark bartold, Laurence J. Walsh & A. Sampath Narayan. Molecular and cell biology of the gingiva. Periodontology 2000, Vol. 24, 2000, 28–55.

EPITELIO ORALEPITELIO ORAL

• Epitelio queratinizado escamoso estratificado

• Hace parte encía libre y encía adherida

• Rete pegs interfase con tejido conectivo

Thomas M hasell., Tissues and cells of the periodontium; perodontology 2000; vol3, 1993

EPITELIO ORALEPITELIO ORAL

La unión de cada célula epitelial con el tejido conectivo esta mediada por la presencia de:

Hemidesmosomas Lamina basal: colágeno tipo IV,

laminina y en menor proporción otras moléculas como perlecan, entactin, colágeno tipo VII.

Fibrillas del tejido conectivo

LAMINA BASALLAMINA BASAL

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EPITELIO SULCULAR EPITELIO SULCULAR

Extensión del epitelio gingival en el surco gingival

Escamoso estratificado no queratinizado

ESTRATOS:◦Basal◦Espinoso◦Granular

EPITELIO DE UNIONEPITELIO DE UNION

• Capa delgada de epitelio que une el tej conectivo gingival con la superficie dentaria

• Epitelio simple estratificado no queratinizado

EPITELIO DE UNIONEPITELIO DE UNION

Mecanismos de unión epitelial consisten:◦Una lámina basal◦hemidesmosomas ◦Polisacáridos

BIOLOGIA MOLECULAR BIOLOGIA MOLECULAR DE LOS EPITELIOSDE LOS EPITELIOS

Tight junctions: (Zonula occludens)

Fusión de las membranas celulares como “cremallera”.Previenen el movimiento de material entre las células.

Adhering junctions: (Zonula / Macula)

- Se conserva un espacio de 20 nm entre membranas opuestas- Ocupado por material filamentoso anclados al lado

citoplásmico de la unión (Zonula adherens)

- Desmosomas, hemidesmosomas (Macula adherens)

Gap junctions: Región de unión de 2 membranas opuestas, en donde se conserva un espacio de 3 nm. Permite el paso de iones / moléculas hidrofilicas

UNIONES INTERCELULARES

Las uniones intercelulares se clasifican según su forma y extensión:Zonula (Zonula adherens, zonula occludens)Macula (Macula occludens, macula adherens)

Lodish, Berk, Matsudaira. Biologia celular y molecular.edit Panamericana S.A 5ª edc. 2005

DESMOSOMASDESMOSOMAS

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UNIONES ADHERENTES UNIONES ADHERENTES

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UNIONES GAPUNIONES GAP

ww.pubmed.com

Las moléculas de adhesión celular están unidas a elementos del citoesqueleto.

Red de filamentos proteicosRed de filamentos proteicos que presenta funciones mecánicas;

1. Mantener la forma celular. 2. Movimiento celular.3. Desplazamiento intracelular organélos.

CITOESQUELETO

Lodish, Berk, Matsudaira. Biologia celular y molecular.edit Panamericana S.A 5ª edc. 2005

Sus estructuras principales son:◦Microtúbulos◦Filamentos intermedios◦Microfilamentos

CITOESQUELETO

DESMOSOMAS

SEÑALIZACION

Superficie celular -

Núcleo

Lodish, Berk, Matsudaira. Biologia celular y molecular.Edit Panamericana S.A 5ª edc. 2005

INTEGRINASINTEGRINAS

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MICROTUBULOS

Tubulina, (alfa-tubulina y beta-tubulina) protofilamento, y cada microtúbulo consta de 13 protofilamentos paralelos que forman un cilindro

Se encuentran dispersos en el citoplasma, o formando estructuras estables como cilios, flagelos o centríolos.

Pueden formarse y destruirse según las necesidades de la célula.

MICROTUBULOSMICROTUBULOS

Brindan rigidez y conservan la forma celular

Regulan el movimiento intracelular de organelas y vesículas

Contribuyen a formar los compartimentos intracelulares

Constituyen el huso mitótico, responsable de organizar el movimiento de los cromosomas durante la división celular

Distribuyen el retículo endoplásmico y aparato de Golgi en los lugares apropiados

Son los elementos estructurales y generadores del movimiento de cilios y flagelos (MOVIMIENTO CELULAR)

FILAMENTOS INTERMEDIOSFILAMENTOS INTERMEDIOS

FUNCIONES:

° brindar sostén estructural a la célula. ° protección celular contra las presiones y las tensiones.

Específicos de líneas celulares. (Marcadores)

ق Queratina (células epiteliales), ق Vimentina (células mesenquimatosas),ق Desmina (células musculares)ق Filamentos de la lámina nuclear (Refuerzan la membrana

nuclear)ق Neurofilamentos (ubicados en células nerviosas), etc.

Lodish, Berk, Matsudaira. Biologia celular y molecular. Edit Panamericana S.A 5ª edc. 2005

CITOQUERATINASCITOQUERATINAS

• Mejores marcadores de la diferenciación epitelial en la cavidad oral

• El diámetro oscila entre 8 y 10 nm, y el peso molecular varía entre 40 y 70 kDa

• 19 tipos de queratinas (humanos)

CITOQUERTAINA DISTRIBUCION EN TEJIDOS

1,5, 6,8,17 y 19 EEE

10 Suprabasal EEEQ

14 Basal Q

4 y 13 Suprabasal EEENQ

8, 18 y 19 Epitelio simple

19 Basal EEENQ

A.W. Barrett, S. Selvarajah. Interspecies variations in oral epithelial cytokeratin expression.J. Anat. (1998)185 -93.

MICROFILAMENTOSMICROFILAMENTOSFilamentos delgados

(microfilamentos)

Formados por dos cadenas de subunidades globulares, actina G, enrolladas entre sí para formar una proteína filamentosa o actina F.

ACTINAACTINA Contracción muscular, al asociarse a filamentos

de miosina y otras proteínas.

Fagocitosis mediante la formación de seudópodos

Citocinesis: forman el anillo contráctil que finalmente da lugar a la separación de las células hijas durante la mitosis

Refuerzan la membrana plasmática, formando justo por debajo de la misma una densa red de filamentos conocida como cortex celular

TEJIDO CONECTIVO TEJIDO CONECTIVO

Origen mesodérmico

CélulasFibrasNervios Vasos sanguíneosMatriz

extracelular

P. MARK BARTOLD, LAURENCE J. WALSH & A. SAMPATH NARAYANAN, Molecular and cell biology of the gingiva. Periodontology 2000 Vol. 24, 2000, 28-55

MATRIZ EXTRACELULARMATRIZ EXTRACELULAR

“El Tejido conectivo Gingival está constituido por células y componentes

extracelulares asociados a ellas”

Sustancia Fundamental y Fibras

Fibras proteicas insolubles.Proteoglicanos.Diversas proteínas multiadhesivas Glicosaminoglicanos

FIBRASFIBRAS

Resistencia tensil y elasticidad a estasustancia.tipos:

FIBRAS COLAGENASFIBRAS COLAGENAS

Sirven para resistir estiramientos y están presentes en todo tipo de tejido conjuntivo

FIBRAS RETICULARESFIBRAS RETICULARES

Forman parte de una red de soporte, son inelásticos presentes envolviendo órganos.

Colágeno tipo III.

LODISH, BERK, MATSUDAIRA, KAISER, KRIEGER, SCOTT, ZIPURSKY, DARNELL, Biology Celular y Molecular 2006 V

FIBRAS ELASTICASFIBRAS ELASTICAS

Elastina Fibrilina

Son fibras más delgadas que las fibras colágenas y abundan en tejidos

conectivos laxos.

PROTEOGLICANOSPROTEOGLICANOS

60%: Dermatan Sulfato (fibras colágenas )

30% Condroitin Sulfato

10% Hialuronan

10% Heparan Sulfato (membrana basal , capilares del endotelio)

PROTEINAS MULTIADHESIVASPROTEINAS MULTIADHESIVAS

“Fijan e interconectan los receptores de adhesión de la superficie celular y otros componentes de la matriz extracelular”

GLICOSAMINOGLICANOSGLICOSAMINOGLICANOSGAG sulfatados:

Queratán sulfatoHeparán sulfatoHeparina se unen a iones carga +: atrapan agua , Condroitin-4-sulfato geles hidratados- soporte mecánico M.ECondroitin-6-sulfato Dermatán sulfato

COLAGENOCOLAGENO

TIPOS DE COLAGENO DE LA MATRIZTIPOS DE COLAGENO DE LA MATRIZ

LA LAMINA BASALLA LAMINA BASALRed laminar de

componentes de la matriz extracelular.

60-120 nm.

Estructurada de manera diferente en los tejidos.

FUNCIONFUNCION

Da sostén al epitelio

Deja pasar ciertas moléculas

Adhesión celular

Influye sobre la diferenciación celular y la reparación de los tejidos

LA LAMINA BASALLA LAMINA BASAL

Lamina Lucida: es menos

electrodensa y primera capa en contacto con la

membrana plasmática del tejido epitelial

Lamina Densa: es más electrodensa,

presenta unos delgados y pequeños

filamentos de colágeno tipo IV y

es más gruesa

Lamina Reticular: con fibras más densas reticulares de colágeno tipo III y gran cantidad de glucoproteínas

y glucopolisacaridos

TABLA DE CONTENIDOTABLA DE CONTENIDO

1. ORIGEN EMBRIOLOGICO2. CEMENTOGENESIS3. COMPOSICION4. PROPIEDADES5. CLASIFICACION

6. ESTRUCTURA Y ULTRAESTRUCTURACELULAS M.E.C.

7. FUNCIONES DEL CEMENTO8 . BIOLOGIA MOLECULAR9. GENERACION DE CEMENTO

Ectodermo

Mesodermo

Endodermo

El cemento es un tejido conectivo mineralizado derivado del ectomesenquima del saco dentario

que rodea al germen dentario

ORIGEN EMBRIOLOGICO

Wise GE, the biology of tooth eruption J Dent Res 1998: 77: 1576-1579

GENERALIDADESLA CEMENTOGENESIS

»Roedores

»Perros

»Humanos¿Eventos moleculares?

Formación radicular

Ady. Ápice en

desarrollo

» 2 poblaciones celulares

Folículo dental

Zona Perifolicular

Development and general structure of the periodontum. Periodontology 2000. Development and general structure of the periodontum. Periodontology 2000. Vol 24, 9-27.Vol 24, 9-27.

Fig. 1. Diagrammatic view of a developing tooth at the cap stage

GENERALIDADES CEMENTOGENESIS

» En el ápice radicular encontramos: Vaina Radicular de Hertwig

FORMACION RADICULAR

Vaina epitelial

Lámina basal Lámina basal internainterna

No está en contacto con la superficie radicular

Diferenciación de odontoblastos

Entre preodontoblastos y folículo dental

2 capas celulares paralelas

Lámina basal Lámina basal externaexterna

Wise GE, Lin E the molecular biology of iniciation of tooth eruption . J Dent Res 1995 74: 303-306

Lámina interna

Lámina externa

CEMENTOGENESISCEMENTOGENESIS

Folículo dental

Morfología Largas Largas prolongaciones prolongaciones

celularescelulares Semejantes al fibroblasto (elongadas)

Paralelas entre sí.

Interface celular continúa.

Área perifolicular Semejantes al

fibroblasto (estrelladas)

Orientadas al azar.

Muy separadas entre sí.

Las proyectan dentro de la vaina radicular

CEMENTOGENESISCEMENTOGENESIS

RESTOS EPITELIALES DE MALASSEZRESTOS EPITELIALES DE MALASSEZ

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COMPOSICION QUIMICA DEL COMPOSICION QUIMICA DEL CEMENTOCEMENTO

PARTE ORGANICA 22%

PARTE INORGANICA 46%

20 %Fosfato Ca +

(hidroxiapatita)Carbonato de Ca+< sodio, potasio, magnesio, flúor,

hierro.

ColágenoProteoglicanos

a.a. :glicina, prolina, hidroxiprolina, hidroxilisina.

COMPOSICION QUIMICA DEL COMPOSICION QUIMICA DEL CEMENTOCEMENTO

PARTE ORGANICA

CEMENTODefinición

Tejido mineralizado avascular que recubrela superficie radicular.

Interface entre dentina radicular y LPC

Cemento celular

Cemento acelular

Dependiendo de la presenciao ausencia de cementocitos

Cemento de fibras intrínsecas

Cemento de fibras extrínsecas

Dependiendo de la presenciade fibras colágenas Fibroblastos

Cementoblastos

CLASIFICACION DEL CEMENTOCLASIFICACION DEL CEMENTO

CEMENTO ACELULAR AFIBRILAR

UNION AMELOCEMENTARIA

CEMENTO ACELULAR FIBRILAR

OCUPA LA MITAD DE LA SUPERFICIE DE LA RAIZ

CLASIFICACION DEL CEMENTOCLASIFICACION DEL CEMENTOCEMENTO CELULAR

CON FIBRAS INTRINSECAS

CEMENTO CELULARCON FIBRAS

INTRINSECAS Y EXTRINSECAS

Dispuestos de manera circular en la raíz del diente

Se encuentra en sitios de fractura radicualr y en dientes recién erup

Cubre del 40 -70 % raíz

Anclar la raíz al Lig. Periodontal

Development and general structure of the periodontum. Development and general structure of the periodontum. Periodontology 2000. Vol 24, 9-27.Periodontology 2000. Vol 24, 9-27.

CLASIFICACION DEL CEMENTOCLASIFICACION DEL CEMENTO

CEMENTO CELULARMIXTO ESTRATIFICADO

Localizado a nivel apical y en el tercio radicularArea de furcaciones en dientes multiradiculares

Cemento. Acel de fibras Extrinsecas. E IntrinsecasCemento Cel de fibras Extrinsecas e Intrinsecas Reforma la Superficie Radicular Compensando

cambios fisiológicos

Development and general structure of the periodontum. Development and general structure of the periodontum. Periodontology 2000. Vol 24, 9-27.Periodontology 2000. Vol 24, 9-27.

ESTRUCTURA & ESTRUCTURA & ULTRAESTRUCTURA DEL CEMENTOULTRAESTRUCTURA DEL CEMENTO

Courtesy of Professor S.J. Jones.

RELLENO DE LOS INTERSTICIOS O ESPACIOS ENTRE LAS CÉLULAS

1. CONFERIR RESISTENCIA MECÁNICA ( A LA COMPRESIÓN, ESTIRAMIENTO) A LOS TEJIDOS

2. CONTRIBUIR AL MEDIO HEMOSTÁTICO, NUTRICION Y METABÓLICO 3. PARA LAS CÉLULAS

4. PROVEER FIJACIÓN PARA EL ANCLAJE CELULAR

5. COMUNICACIÓN CELULAR; SER EL MEDIO POR EL CUAL SE TRANSPORTAN LAS DIFERENTES SEÑALES ENTRE LAS CÉLULAS

FUNCIONES DE MATRIZ EXTRACELULAR

DUREZACOLORRADIOPACIDADPERMEABILIDAD

PROPIEDADES FISICAS DEL CEMENTOPROPIEDADES FISICAS DEL CEMENTO

Sostener el diente en el alveolo Compensación del desgaste del diente por atrición Función en los procesos eruptivos Reparación de las reabsorciones radiculares

FUNCIONES DEL CEMENTOFUNCIONES DEL CEMENTO

BIOLOGIA CELULAR Y BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR DEL CEMENTOMOLECULAR DEL CEMENTO

CONSTITUCION

Los extractos proteicos del cemento maduro promueven adhesión celular migración estimulan síntesis de proteínas de los fibroblastos gingivales y las células del ligamento periodontal

50% hidroxiapatita50% proteínas colágenas

(tipos de colágeno)No colágenas (moléculas)

FACTORES QUIMIOTACTICOS Y DE ADHESION

Entre estos factores encontramos: Proteoglicanos Osteopontina Sialoproteina Laminina Fibronectina Factores de crecimiento provenientes de la

vaina epitelial radicular de Hertwig.

FACTORES MOLECULARES ASOCIADOS EN EL DESARROLLO

DEL CEMENTO

Mac Neil RL, Berry J, D`Errico J, Strayhorn C, Piotrowski B, Somerman MJ. Role of Mac Neil RL, Berry J, D`Errico J, Strayhorn C, Piotrowski B, Somerman MJ. Role of two mineral- associated adhesion molecules, osteopontin and bone sialoprotein, two mineral- associated adhesion molecules, osteopontin and bone sialoprotein,

during cementogenesis. Connect tissue Res 1995 : 33: 1-7 during cementogenesis. Connect tissue Res 1995 : 33: 1-7

Complejos gigantes por unión de proteínas centrales a una molécula de ácido hialurónico GAG GAG sulfatadosulfatado.

Forman gel hidratado poroso que llena el espacio extracelular como material de empaque.

Fuerza y resistencia a deformación

PROTEOGLICANOS

Bartold Pm Narayanan AS . Biology of the periodontal connective tissues. Chicago, IL: quintessence, 1998: 173-195

Glicoproteína conformada por dos polipéptidos similares unidos por dos puentes disulfuro cerca de COOH.

Cada subunidad esta plegada en una serie de dominios semejantes a un rodillo, funcionalmente distintos.

Biological mediators for periodontal regeneration. Periodontology 2000 Vol 19 1999, 40-58

FIBRONECTINA

OSTEOPONTINA

•Formación ectópica de cristales.• Controla nucleación y crecimiento de los cristales de hidroxiapatita. • Inhibe los fenómenos apoptóticos asociados con la inflamación, regulando de esta forma la formación de cemento durante la reparación de los tejidos.

FACTORES MOLECULARES ASOCIADOS EN EL DESARRLLO

DEL CEMENTO

HAN-linked olisaccharide

Mac Neil RL, Berry J, D`Errico J, Strayhorn C, Piotrowski B, Somerman MJ. Role Mac Neil RL, Berry J, D`Errico J, Strayhorn C, Piotrowski B, Somerman MJ. Role of two mineral- associated adhesion molecules, osteopontin and bone sialoprotein, of two mineral- associated adhesion molecules, osteopontin and bone sialoprotein,

SIALOPROTEINAS Expresadas por células, a

los largo de la superficie radicular.

Sirve como una molécula de adhesión que mantiene células viables sobre la superficie radicular y es una de las iniciadoras de la mineralización a lo largo de la raíz.

DEL CEMENTOSer-PO4

Thr-PO4

Tyr-SO4

O-linked oligosaccharide

Mac Neil RL, Berry J, D`Errico J, Strayhorn C, Piotrowski B, Somerman MJ. Role of two Mac Neil RL, Berry J, D`Errico J, Strayhorn C, Piotrowski B, Somerman MJ. Role of two mineral- associated adhesion molecules, osteopontin and bone sialoprotein, during mineral- associated adhesion molecules, osteopontin and bone sialoprotein, during

cementogenesis. Connect tissue Res 1995 : 33: 1-7 cementogenesis. Connect tissue Res 1995 : 33: 1-7

LAMININA Se encuentra en la

superficie dentinal, en inicio de la formación de cemento.

DEL CEMENTO

Extracellular matrices and polypeptides growth factors as mediators of functions of cells of the periodontium.Terranova y Wikesjo. J periodontol jun 1987 Vol 58 No 6.Histología de Gartner.

Leucine-rich repeats

• Tipo de condroitín sulfato

• En tejido conectivo

• Rico en leucina

• Ubicado en regiones gap del colágeno fibrilar

• Mas prominente durante el desarrollo del cemento

DECORIN

Mac Neil RL, Berry J, D`Errico J, Strayhorn C, Piotrowski B, Somerman MJ. Role of Mac Neil RL, Berry J, D`Errico J, Strayhorn C, Piotrowski B, Somerman MJ. Role of two mineral- associated adhesion molecules, osteopontin and bone sialoprotein, two mineral- associated adhesion molecules, osteopontin and bone sialoprotein,

Leucine-rich repeats

• Tipo de condroitin sulfato

• se encuentra en tejido conectivo

• Rico en leucina

• Mas prominente durante el desarrollo

• Localizado en áreas pericelulares

BIGLYCAN

COLAGENO I, III, XII

DEL CEMENTO

FOSFATASA ALCALINA

-Regula la maduración de los tejidos mineralizados (el cemento)

- juega un papel importante en la formación del cemento acelular, más que del cemento celular.

Extracellular matrices and polypeptides growth factors as mediators of functions of cells of the periodontium.Terranova y Wikesjo. J periodontol jun 1987 Vol 58 No 6.Histología de Gartner.

MITOGENESIS

DEL CEMENTO

•HORMONA DE CRECIMIENTO

•FC TRANSFORMANTE BETA

•FC DE INSULINA 1

DIFERENCIACION

•PROTEINA RELACIONADA CON LA H. PAROTIDA

•FC TRANSFORMANTE BETA•PROTEINAS

MORFOGENETICAS OSEAS•FC VAINA EPITELIAL DE

HERTWIGS•FACTOR DE TRANSCRIPCION

ESPECIFICO DE OSTEOBLASTOS

MINERALIZACION

SIALOPROTEINAS OSEAS

OSTEOCALCINAOSTEOPONTINACOLAGENO I, XII

PROTEOGLICANOS

Chen Q, Kinch MS, lin TH , Burridge K , Juliano RL. Integrin – mediated cell adhesion activates mitogen-activated protein kinases, J Biol Chem 1994: 269

IGF-1FACTOR DE CRECIMIENTO

DE TIPO INSULINA REALIZA SU ACCIÓN

TRAS UNIRSE A SU RECEPTOR ESPECÍFICO QUE ACTIVA LA PROTEIN QUINASA “B “

O “PKB “

ASI ESTIMULA EL

CRECIMIENTO Y DIVISIÓN CELULAR, E INHIBE LA APOPTOSIS

ADEMÁS ESTIMULA LA

PROLIFERACIÓN CELULAR DE CONDROCITOS

Giannobile WV, Whitson SW, Lynh SE. Non – coordinate control of bone formation displayed by growth factor combinations with IGF-1, J Dent Res 1997 : 76

El efecto depende en gran

Actúa estimulando o inhibiendo la

proliferación de los odontoblastos

Estimula la producción de colágeno tipo Ifibronectina y osteonectina

TGF-BFACTOR TRNSFORMANTE BETA

Giannobile WV, Whitson SW, Lynh SE. Non – coordinate control of bone formation displayed by growth factor combinations with TGF_B, J Dent Res 1997 : 76

Estimula la proliferación Estimula la proliferación de muchos tipos de muchos tipos celularescelulares

Inhiben la diferenciación Inhiben la diferenciación de varios tipos de células de varios tipos de células madremadre

Actúan como señal Actúan como señal inductora durante el inductora durante el desarrollo embrionariodesarrollo embrionario

dental: está involucrado dental: está involucrado en la determinación yen la determinación y

diferenciación de los diferenciación de los odontoblastos.odontoblastos.

FGF-2FACTOR DE CRECIMIENTO FIBROBLASTICO

Giannobile WV, Whitson SW, Lynh SE. Non – coordinate control of bone formation displayed by growth factor combinations with FGF-2, J Dent Res 1997 : 76

REGULACION DE LA CEMENTOGENESIS: REGULACION DE LA CEMENTOGENESIS: EVENTOS, CELULAS & FACTORES EVENTOS, CELULAS & FACTORES

ASOCIADOSASOCIADOS

ACTIVIDADES TISULARES, CELULARES, ACTIVIDADES TISULARES, CELULARES, MOLECULARESMOLECULARES

REGENERACION TISULARREGENERACION TISULAR

Amar S. Implication of cellular and molecular biology advances in periodontal regeneration . Anat rec 1996 : 245

EL INTERES DE LA COMPRENSION DE LAS EL INTERES DE LA COMPRENSION DE LAS INTERACCIONES ENTRE LOS FACTORES SOLUBLES E INTERACCIONES ENTRE LOS FACTORES SOLUBLES E INSOLUBLES IMPLICADOS EN LA REGENERACION INSOLUBLES IMPLICADOS EN LA REGENERACION TISULAR.TISULAR.

(1) Sintesís de la molécula señal. (2) Liberación de la molécula señal(3) Transporte de la señal a la célula blanco(4) Deteccción de la señal por una proteína receptora

especifica.(5) Cambio en el metabolismo celular, en la función, o

desarrollo desencadenado por el complejo señal – receptor.

(6) Remoción de la señal, lo cual termina usualmente la respuesta celular

ETAPAS DE LA COMUNICACIÓN CELULAR POR SEÑALES EXTRACELULARES

libera

Respuesta metabolismo

señalización

Síntesismoléculas

Molécula (factor soluble /

insoluble)

Receptor(proteína)

ETAPAS DE LA COMUNICACIÓN CELULAR POR SEÑALES EXTRACELULARES

Concentración citoquinas

quimiotaxis proliferaciónn

diferenciaciónnFormación de matriz

Célula Stem

Pluripotencial

Multipotencial

precursora

cementoblastoo

fibroblasto

Diferenciadaodontoblasto

cemento

PREGUNTASPREGUNTASCual es la constitución del cemento?Cuales son las Moléculas implicadas en la

formación del cemento?

Hueso AlveolarHueso Alveolar

Estructura del Hueso Alveolar

Tejido de origen mesenquimal.Especializado en: Sostén, nutrición, formación,

distribución y absorción de las fuerzas.

Composición: Agua 5 - 8%.

Fracción inorgánicas: 60 - 70%. Fracción orgánicas: 20 - 35%.

HUESO ALVEOLARHUESO ALVEOLARHUESO ALVEOLARHUESO ALVEOLAR

Thomas M Hasell., Tissues and cells of the periodontium; Perodontology 2000; Vol3, 1993. 9-38

COMPONENTES DEL HUESOCOMPONENTES DEL HUESOCOMPONENTES DEL HUESOCOMPONENTES DEL HUESO

Matriz orgánica u osteoide: 90% es colágeno tipo I y otras porteínas no colágenas

como osteocalcina, osteonectina, osteopontina.

Matriz mineral: calcio y fosfato en forma de

hidroxiapatita.

Células: Osteoblastos, osteoclastos

Osteocitos, células de revestimiento

JARO SODEK; Molecular and cellular biologyof alveolar bone; Periodontology 2000, Vol. 24, 2000, 99–126

COMPOSICIÓN DEL HUESOCOMPOSICIÓN DEL HUESOCOMPOSICIÓN DEL HUESOCOMPOSICIÓN DEL HUESO

SUSTANCIAS ORGÁNICAS Células óseas: Osteoblastos

(OB), Osteocitos (OC) y osteoclastos (OCL).

Matriz ósea: Fibras de colágeno y proteoglicanos.

SUSTANCIAS INORGANICAS:

Cristales de hidroxiapatita Ca10(PO4)6(OH)2

Ca++, P-,Na+, K+, Mg++, F-, Citrato, CO3, Sr++.

JARO SODEK; Molecular and cellular biology of alveolar bone; Periodontology 2000, Vol. 24, 2000, 99–126

CÉLULAS ÓSEASCÉLULAS ÓSEASCÉLULAS ÓSEASCÉLULAS ÓSEASOsteoprogenitoras

Osteoblastos (OB).Osteocitos (OC).Osteoclastos (OCL).Células de

revestimiento.

OSTEOBLASTOSOSTEOBLASTOSOSTEOBLASTOSOSTEOBLASTOS

Funciones: Síntesis y procesamiento de colágeno tipo I Maduración de la matriz colágena Crecimiento de los cristales de hidroxiapatita y síntesis de las

proteínas no colágenas (mineralización)

receptores Estrógenos, vitamina D3, andrógenos y

glucocorticoides, PTH e IL 6

PGE2 junto con PTH incrementa la captación de calcio por los

huesos y la producción de IGF-I factor de crecimiento de la JARO

SODEK; Molecular and cellular biology of alveolar bone; Periodontology 2000, Vol. 24, 2000, 99–

126insulina

Secretoras de matriz orgánica

citoplasma rico en organelos de síntesis de secreción como aparato de golgi, RER, gránulos secretores y microtúbulos.

Vesícula matricial Organelo intracelular

membranoso Sintetiza fosfatasa alcalina

JARO SODEK; Molecular and cellular biology of alveolar bone; Periodontology 2000, Vol. 24, 2000,

99–126

OSTEOBLASTOSOSTEOBLASTOSMembrana basal:

Gran cantidad de la enzima fosfatasa alcalina, Importante en la mineralización y es una glicoproteína tetramérica que se encuentra en la superficie de los osteoclastos.

McKee MD, Nanci A. Ultrastructural, cytochemical andimmunocytochemical studies on bone and its interfaces.Cells Mater 1993: 3: 219–243.

OSTEOBLASTOSOSTEOBLASTOSexpresan moléculas de adhesión: ICAM-1, V-

CAM-1, LFA-3, TGFFactor de crecimiento transformador

atrae por quimotáxis a células osteoprogenitoras

Maduración de osteoblastos.BMP (proteína morfogenética) estimula

diferenciación de osteoblastos

McKee MD, Nanci A. Ultrastructural, cytochemical andimmunocytochemical studies on bone and its interfaces.Cells Mater 1993: 3: 219–243.

Marcadores de diferenciación:

RUNX2 osteopontina (OPN) Fosfatasa alcalina (ALP) sialoproteína ósea (BSP) osteocalcina (OCN)

La expresión de estas proteínas es útil como marcadores osteogénicos en los estadíos finales de la diferenciación osteoblástica.

Zarb G ,Mesenchymal stem cells and their involvement in bone remodeling, repair, and regeneration. Osteoporosis, and Dental Implants. Quintessence Publishing Co.; 2002. p. 17-23.

OSTEOBLASTOSOSTEOBLASTOSOSTEOBLASTOSOSTEOBLASTOS Sintetizan

RANKL: Rank ligando Citoquina sintetizada en OB, LT activados, médula

ósea y tejido sinovial. Se une a RANK (Receptor transmembrana de células

hematopoyéticas precursoras y de OCL).

Scherft JP, Groot CG. The electron microscopic structureof the osteoblast. In: Bonucci E, Motta PM, ed. Ultrastructureof skeletal tissues: bone and cartilage in health anddisease. 1990: 209–22

Sintetizan

Osteoprotegerina (OPG).

Actúa como decodificador en la regulación de la activación de osteoclasto y efectos intracelulares de glucocorticoides (Apoptosis de Osteoblasto).

Inhibe la unión RANK-RANKL

JARO SODEK; Molecular and cellular biologyof alveolar bone; Periodontology 2000, Vol. 24, 2000, 99–126

OSTEOCITOOSTEOCITO

10 al 20% de los % OB - osteocitos.

Poca cantidad de organelos (menos secreción) núcleo grande

Se une por uniones tipo GAP

Se destruyen cuando ocurre remodelación ósea.

Marotti G, Cane V, Palazzini S, Palumbo C. Structurefunctionrelationships in the osteocyte. Ital J Miner ElectrolyteMetab 1990: 4: 93–106.

OSTEOCITOOSTEOCITO Factor estimulante de las

colonias de macrófagos (M-CSF)

Control remodelado óseo por mecanotrans ducción

Marcador de membrana diferente CD44

Estadio final del osteoblasto

Marotti G, Cane V, Palazzini S, Palumbo C. Structurefunctionrelationships in the osteocyte. Ital J Miner ElectrolyteMetab 1990: 4: 93–106.

OSTEOCLASTOSOSTEOCLASTOSOSTEOCLASTOSOSTEOCLASTOS Células gigantes

multinucleadas para resorción o degradación de hueso.

Derivan de fusión de células mononucleares inmaduras.

Secretan enzimas

lisosomales (Fosfatasa ácida): pH= 4, ATPasa

que bombea H+).

Reddy SV, Roodman GD. Control of osteoclast differentiation.Crit Rev Eukaryot Gene Expr 1998: 8: 1–17.

OSTEOCLASTOSOSTEOCLASTOSOSTEOCLASTOSOSTEOCLASTOS

Produce y presenta receptores para Calcitonina Ca++

Produce Fosfatasa ácida tartrato resistente- desfosforilación de las proteínas.

catepsina B y anhidrasa carbónica

Contienen actina (Zona libre de organelas) proporciona

fuerza para la adhesión de “PODOSOMAS”

Reddy SV, Roodman GD. Control of osteoclast differentiation.Crit Rev Eukaryot Gene Expr 1998: 8: 1–17.

Los osteoclastos dos especializaciones en la membrana:

Borde en cepillo: ocurre reabsorción

Zona clara: Microfilamentos con

integrinas que sirven de

anclaje a la matriz. JARO SODEK; Molecular and cellular biology of alveolar bone; Periodontology 2000, Vol. 24, 2000, 99–126

OSTEOCLASTOSOSTEOCLASTOS Los osteoclastos reabsorben el hueso en dos fases.

RANKL y M-CSF activan a RANK en células hematopoyéticas

Bombeando hacia el hueso iones H+.

Anhidrasa carbónica cataliza la reacción entre el Co2 y el H2O dando lugar a CO3H2 que se disocia en HCO3 y H+.

El H+ es bombeado hacia la matriz ósea.

Intercambio con CL eliminación de mineral.

JARO SODEK; Molecular and cellular biology of alveolar bone; Periodontology 2000, Vol. 24, 2000, 99–126

CÉLULAS DE CÉLULAS DE REVESTIMIENTOREVESTIMIENTOCÉLULAS DE CÉLULAS DE REVESTIMIENTOREVESTIMIENTO

Constituyen con la lámina limitante, la

barrera entre hueso y médula.

Son remanentes de OB, con morfología y

función diferentes.

Se comunican con los OC a través de

canalículos osteocíticos.

CÉLULAS DE REVESTIMIENTOCÉLULAS DE REVESTIMIENTOCÉLULAS DE REVESTIMIENTOCÉLULAS DE REVESTIMIENTO Contraen su citoplasma y

secretan enzimas para degradar capa delgada de osteoide.

Involucradas en el flujo de Ca++ a través de la barrera sangre-hueso.

Homeostasis para el metabolismo del calcio y el fosfato

Menor capacidad secretora (matriz orgánica)

Matthews JL, VanderWeil C, Talmage RV. Bone lining cellsand the bone fluid compartment, an ultrastructural study.Adv Exp Med Biol 1978: 103: 451.

Producción de IL6, IL11 control del remodelado óseo, activando a los osteoclastos

Miller SC, Jee WSS. Bone lining cells. In: Hall BK, ed.Bone: bone metabolism and mineralization. Vol.4Raton, 1992: 1–19.

CUESTIONARIOCUESTIONARIO

QUE IL PRODUCEN LAS CELULAS DE REVESTIMIENTO DEL HUESO?

DIGA UNA FUNCION DEL OSTEOBLASTO?

CUALES SON LOS TIPOS DE CEMENTO?

¿ CUALES SON LOS GENES QUE CODIFICAN PARA CADENAS MONOMERICAS COLAGENO TIPO I Y III?

CUAL ES LA PROTEINA QUE FORMA LOS MICROFILAMENTOS?

NOMBRE DOS MARCADORES DE LAS CELULAS MESENQUIMALES?

QUE SON LOS CONEXONES?

¿Cómo SE LLAMA LA TRIPLE HELICE SINTETIZADA A NIVEL INTRACELUAR A PARTIR DE CADENAS PROα ?

QUIEN IRRIGA AL CEMENTO?

¿ QUE TIPO DE COLAGENO ESTA PRESENTE EN EL LIGAMENTO PERIODONTAL?

BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR DEL PERIODONTO

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