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Componentes orgánicos
PROTEINAS
CARBOHIDRATOS
LÍPIDOSACIDOS
NUCLEICOS
Monosacáridos
• Pentosas: Ribosa, desoxirribosa
• Hexosas: Glucosa
Disacáridos
• Sacarosa• Lactosa
Polisacáridos
•Glucógeno
Lípidos
• En la célula:
• Reserva energética • Estructura
Proteínas
• Macromoléculas compuestas por aminoácidos.
Grupo amino (NH2) y un grupo carboxilo (COOH)
- Estructura celular
- Funciones celulares
Enlace peptídico
Ácidos nucleicos
• DNA ó ADN
• RNA ó ARN
• Macromoléculas que tienen las características hereditarias en su base química
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS TEJIDOS DENTARIOS
ESTRUCTURAS DENTARIAS
TEJIDOS DUROS
ESMALTE
DENTINA
CEMENTO
TEJIDOS BLANDOS
PULPA
Química de los fosfatos de Ca
• Ortofosfatos de Ca
Sales de ácido fosfórico H3PO4 pueden formar sales:
H2PO4
HPO4
PO4
Fosfatos de Calcio que presentan en hueso, tejidos dentarios y cálculo dental
• Sólidos blancos
• Poco solubles en agua
• Asociados al pirofosfato en pH neutro tienen un efecto en la cristalización
Moléculas de fosfatos
Fosfato octacálcico
• Ca8(HPO4)2(PO4)4.5H2O
• Monetita y brushita
• Fosfato ácido
• Precursor (hidroliza)
de la hidroxiapatita
• Inestable en el agua
Apatitas
• Es un mineral de cristales hexagonales dureza 5 Mohs.
• Ca10(PO4)6 X2
• F, Cl u OH.
• Forma parte de depósitos orgánicos
(tejidos mineralizados)
Importante en el control acidobásico y así como almacén de Ca.
Disposición hexagonal
Variables
Hidroxiapatita
• Fosfato de Ca cristalino
• Blanco a gris amarillo
• Semitransparente
• Tiende a formar cristales prismáticos hexagonales
• 5 Mohs
• Soluble en HCl
• Sólo un OH, por el acomodo hexagonal monocíclico (impureza mínimapara desordenar los OH) tiende a cambiarse por F
Whitlockita• Fosfato anhidro de Ca
• Pequeñas cantidades de Mg
• β-Ca3(PO4)2
• Mineral raro que se puede encontrar en los cálculos dentales. Puedeobtenerse calentado fosfato tricálcico hidratado a 900°C.
Fosfatos cálcicos amorfos
Monetita y brushita
CaHPO4
CaHPO4 2H2O - cálculo dental
+ soluble en pH menor a 6
Inestable en el agua, acidificándola.
Al final se pueden hidrolizar a hidroxiapatita.
Odontogénesis
ESMALTE
Esmalte
• Es el tejido más altamente mineralizado de los tejidos humanos
• 95-97% material inorgánico variabilidad 80 – 90%
• 5 – 10% material orgánico
Biomineralización
• Formación de depósitos minerales por un proceso de nucleación ycrecimiento de cristales
Formación de cristales
• Sobresaturación de iones
• Nucleación de cristales – asociación en racimos formando un núcleo más estable
• Cristales y su crecimiento – Adicionamiento de iones en arreglos tridimensionales
• Control del proceso de deposición
Teorías de la calcificación
• Mecanismo reforzador – pH local y concentraciones de Ca y P sean elevadas,activando la Fosfatasa alcalina lo que produce precipitación y crecimiento deHidroxiapatita (teoría de tensión de Robinson)
• Inhibición – Sitios determinados inhibidos por el pirofosfato, evitando laenucleación
Esmalte
• Provee una superficie dura, apta para la masticación.
• Ayuda a transformar el alimento en partículas pequeñas.
• Facilita el ataque enzimático.
• Deriva del ectodermo.• A partir del órgano del esmalte• Materia orgánica sin colágenas.
• Cristales densamente empaquetados.
• Los ameloblastos desaparecen en la erupción.
Características distintivas del esmalte
• Amelogénesis
Esmalte aprismático
• Periferia de la corona y CAD. Dientes temporales 70%, permantentes 30%.
• La disposición de los cristales es perpendicular.
• Espesor 30 µm
• Menor microretención al ácidograbar.
Esmalte prismáticoPrismas del esmalte
• Unidad estructural básica del esmalte compuesta por cristales de hidroxiapatita
• 4 micrómetros de espesor
Cristales dentro del prisma
Cristales de 25 a 50 nm
Componente orgánico del esmalte maduro
• Agua – 4%
• 1 – 2 % matriz orgánica
• Fracción protéica 0.35%
• Carbohidratos (monosacáridos): Galactosa, glucosa y manosa.
• Ácidos grasos (palmítico, esteárico, oleico).
• Lactatos y citratos
Fracción protéica (esmalte en desarrollo)
Otras:
Fosfatasa alcalina, serina-proteasa, metalo-proteasa, sialofosfoproteína dentinaria, albumina, Ig.
4 CLASES DE PROTEÍNAS
AMELOGENINAS 90%
ENAMELOBLASTINAS10%ENAMELINAS
TUFTELINAS
Amelogenina
• Proteína hidrofóbica producida en la amelogénesis
• 90% y disminuye en la madurez del esmalte
• Ubicado en el cromosoma X
• Uso de determinación del sexo
Fosforiladas y glicolisadas de 25kD.Rica en prolina, glutámico, histidina y leucina.
Regula la nucleación de cristales dehidroxiapatita durante la mineralización delesmalte.
Enamelina
• Proteína hidrofílica, glicosilada
• 70kD
• Serina, aspártico y glicina
• Periferia de los cristales, proteína de cubierta
• 2-3% del esmalte en desarrollo.
• Componente mayor de esmalte maduro
Ameloblastina (amelina)
• Glicoproteína
• Cromosoma 4
• 5% esmalte en desarrollo
• Regula la diferenciación ameloblástica.
• Controla y promueve la mineralización.
• Proteína de la vaina del prisma.
62kD
Tuftelina (de los flecos)
• Glicoproteína fosforilada localizada en el cromosoma 1
• 55kD (Glu, Asp y Cys)
• Unión amelodentinaria
• 1 a 2%
• Actúa como un punto focal para el inicio de la formación de los cristales
• Amelogénesis imperfecta autosómica
Parvalbumina
• Identificada en el polo distal del proceso de Tomes
• Asociada al transporte de Ca del medio intra al extracelular.
Otras proteínas
Proteasas – Encargan de la remoción de las diversas proteínas encargadas de la mineralización.
Dentina
• Eje estructural del diente constituyendo el mayor volumen de la piezadentaria.
• COMPOSICIÓN QUÍMICA
• 70% Inorgánico
• 18% orgánico
• 12% Agua
• Ectomesénquima
• Complejo dentino-pulpar.
• Elaboración de la matriz orgánica.
• Maduración de la matriz.• Precipitación de las sales
minerales.
Ciclo vital
Inorgánica
• Cristales de hidroxiapatita, Mg, F, CO3
• 36 nm
• Se colocan de forma paralela en la colágena
Componente Orgánico
• Colágenas• I – 90% scaffold• III, IV, V y VII• No colágenas• Osteonectina• Osteopontina• Proteína Gla• DPP (Fosfoproteína dentinaria)• DSP (Sialoproteína dentinaria)• DMP (proteína de la matriz dentinaria)• Proteoglicano biglucano• Metaloproteinasas.
RER - PreprocolágenaProcolágena
1.5 nm – TropocolágenaFibrillas – subunidades 3 cadenas α
Tropocolágena
GlicinaProlina
HidroxiprolinaHidroxilisina
La mineralización comienza en la zona
Gap de las fibrillas de la colágena
La mineralización comienza
Fosfatasa alcalinaProteínas no
colágenas
Controlan orientación, deposición y nucleación
Osteonectina
• Fosfoproteína interacciona con el Ca(dominio terminal extracelular C) y colágena.
• Proteína de matriz, de unión de la fase mineral a la matriz.
• 303 aa
• 43 kD
Osteonectina
Osteopontina
• Sialoproteína ósea 1 cromosoma 4
• Glicoproteína – remodelación ósea
• 321 aa
• 36.2 kD
Proteína gla de matriz
• Cromosoma 12
• Proteína de unión al Ca
• Organización del tejido mineralizado, regulación de la calcificación
• 98 aa
• 11.8 kD
Fosfoproteína dentinaria
• Altamente fosforilada, ácida
• Carga negativa
• 50% de la matriz dentinaria
• 20 a 26% fosfatos
• Contribuye en el proceso de cristalización
Proteína de matriz dentinaria
• Gly, ser, asp.
• Fosforilada
• Estabiliza la formación de fosfatos de Ca
• Nucleadora – Inhibidora (regulación) de la mineralización (predentina).
Sialoproteína dentinaria
• 4q21
• Mineralización
• Nucleación de cristales de Hidroxiapatita
• Mutaciones pueden
Provocar D. imperfecta
(circumpulpar)
Primaria: Fibras de colágenadébilmente empaquetadas,matriz menos mineralizada.Manto y circumpulpar
Secundaria: Durante la vida.Reducción de la cámara pulpar(fisiológica)
Terciaria: Reparativa.
Cemento• Composición similar al hueso
• 50% inorgánico – Hidroxiapatita
• Fosfatos de Ca,Mg,Cu,Zn
• 50% orgánico
• Colágena I – 90%
• III – 5%
• Sialoproteína ósea
• Osteopontina
• Osteonectina
• Fosfatasa alcalina
• Factores de crecimiento – FGC, FGF, IGF1, BMP2
• CAP y CEMP
• Cromosoma 16
• Mr 50,000 D
• Proliferación y
diferenciación celular
• Proc. mineralización
Carmona RB, Álvarez PMA, Narayanan AS, Zeichner DM, Reyes GJ, molina GJ, García HA, Suárez FJ, Chavarría I, Villareal E, Arzate H. Human cementum protein 1 induces expression of bone and cementum proteins by human gingival fibroblast. BBRC 2007, 358: 763-769.Romo AE, Villareal RE, Chávez PJ, Piña BC, Aguilar FM, Arzate H. In vitro effects of cementum protein 1 on calcium phosphate cristal formation and its role during themineralization process. 2009, Mater Res Soc Symp Proc. Vol 1244
Cromosoma 10p13-p14
Splicing alternativo del gen PTPLA
Mr 54-57000 D
MGRLTEAAAAGSGSRAAGWAGSPPTLLPLSPTSPRCAATMASSDEDGTNGGASEAGEDRE 60APGERRRLGVLATAWLTFYDIAMTAGWLVLAIAMVRFYMEKGTHRGLYKSIQKTLKFFQT 120FALLEVSFPSCCFSIAVIFM
Se ha sugerido:Adhesión celular↑ ALPCristales Hidroxiapatita in vitro
•Wu DY, Ikezawa K, Parker T, Saito M, Narayanan SA. Characterization of a collagenous cementum-derived attachment. J Bone Mineral Res, 1999:11;686-692.•Barkana I, Narayanan AS, Grosskop A, Svion N, Pitaru S. Cementum attachment protein enriches putative cementoblastics populations on root surfaces in vitro. J Dent Res 2000;79:10:1789-93•Montoya A, Arzate H. La proteína recombinante del cemento radicular induce la diferenciación de células troncales derivadas del ligamento periodontal humano y regula el proceso de mineralización in vitro. Tesis 2011, FO.
Película adquirida
• Revestimiento insoluble en la superficie del esmalte
• Se forma a partir de la saliva
• Depósito selectivo de glucoproteínasPROTECTORA
DESTRUCTIVA
http://www.actaodontologica.com/ediciones/2007/3/pelicula_adquirida_salival.asp
Cristales de Hidroxiapatita con carga negativa
Neutralizan con Ca iónicoUnión electrostática con proteínas
con grupos aniónicosMUCINAS
PROTEÍNAS ÁCIDAS RICAS EN PROLINA
ESTATERINASHISTATINASCISTATINAS
IgAAMILASA
AZÚCARES NEUTROSGLUCOLÍPIDOS
Regulan arribo de ácidos.Provee un medio de intercambio
iónico (remineralización)Reduce el desgaste
Placa dentobacteriana
• A partir de la PA y colonización de microorganismos
1. Formación de película adquirida2. Adherencia bacteriana –coagregación3. Multiplicación y colonización4. Crecimiento y maduración5. Formación de la matriz6. Mineralización
• Glucoproteínas – porción glúcida interactúan con los microorganismos
• AMILASA – Glucosa – Ácido láctico
Cálculo dental
• Depósito calcificado (placa dental mineralizada)
• Elementos inorgánicos 70 a 90%
• Orgánicos
• Depósitos de sales de Ca y P
• Hidroxiapatita, Silice, Witlockita, brushita, Fosfato octacálcico.
• Proteínas salivales
• Agregaciones bacterianas
Clasificación
• Supragingival
• Subgingival