Mineralización del esmalte

¿QUE ES EL ESMALTE DENTARIO?
ESMALTE
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tejido que recubre la dentina en
su porción coronaria a manera
de casquete
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Citación 15- Año 2011
¿CUÁL ES SU
FUNCIÓN?
Proveer superficie dura apta para la masticación
Alto contenido en
HIDROXIAPATITA
(95%)
De gran elasticidad
para su dureza
(no frágil)
transforma los alimentos en partículas pequeñas
facilitando el ataque enzimático
Debido a:
Estructuras prismáticas
Formas direcciones e
interrelaciones entre prismas
Disposición de los cristales
dentro de los prismas
Prisma
Cristal
Alto contenido de HIDROXIAPATITA:
Otorga una gran dureza
CARACTERÍSTICAS DISTINTIVAS
DEL ESMALTE:
Fuerzas ejercidas
sobre el esmalte
ESMALTE
Se trasmiten a la
dentina subyacente
Más elástica y más
blanda
Actúa como colchón
para el esmalte
DENTINA
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 veces
más grandes que los de otros
tejidos y de lenta disolución
4.Carece de Sales Amorfas
5.Ameloblastos desaparecen
durante la erupción dentaria
1
ESTRUCTURA
ADAMANTINA
AMELOBLASTOS
completan la formación del esmalte
ESMALTE PRISMÁTICO
• constituye la > parte de este tejido dentario
• UNIDAD ESTRUCTURAL BÁSICA ES EL
PRISMA
desaparecen durante la erupción dentaria
ESMALTE APRISMÁTICO
NO HAY CRECIMIENTO
NI NUEVA APOSICIÓN DE ESMALTE
DESPUÉS DE LA ERUPCIÓN DENTAL
• 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
PRISMA:
PRISMA:
Unidad estructural básica del esmalte
Disposición de los cristales
desde la unión
amelodentinaria hasta la
superficie del esmalte
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
Prisma o varilla:
longitudinales,
cilíndricos,
muy largos
ejes mayores // al
eje longitudinal
prisma
cristales
cristales
VAINA: zona límite donde los
cristales forman ángulos
agudos; aloja la mayor parte
de la sustancia orgánica
Inclinación lateral al aproximarse al límite prismático 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
2
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)
Por técnicas
de clonación
4 clases distintas de
PROTEÍNAS
AMELOGENINAS
ENAMELINAS
ESMALTE EN DESARROLLO
1) AMELOGENINAS ………………..
90%
(grupo heterogéneo de proteínas)
TUFTELINAS
AMELOBLASTINAS
Otras proteínas aisladas:
• serina-proteasas, metalo-proteasas, fosfatasas
• sialofosfoproteina de la dentina
• albúmina
• α2 glicoproteina
• Ig
1)FAMILIA DE LAS AMELOGENINAS:
90% en esmalte en desarrolo
los ameloblastos sintetizan el
grupo HETEROGÉNEO de las AMELOGENINAS
Órgano del esmalte
2) ENAMELINA
3) AMELOBLASTINA
…..………..
10%
4) TUFTELINA
CARACTERÍSTICAS BIOQUÍMICAS
• 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
ES DECIR QUE SON POCOS SOLUBLES
a pH y Tª FISIOLÓGICOS
3
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
PROCESAMIENTO EXTRACELULAR
DE LAS AMELOGENINAS
AMELOGENINA NACIENTE
Capa externa
del esmalte
25 kDa
TELOPEPTIDO
hidrofílico
23 kDa
Se acumula en la matriz
(hidrofóbica)
20 kDa
Dimorfismo sexual de significación desconocida
VÍA PRINCIPAL
b) El trascripto 1ario sufre procesos de splicing
alternativos
TRAP
Rico en
Tyr
c) La proteína + abundante secretada por el gen del
cromosoma X sufre la acción de enzimas
proteolíticas dando proteínas de < pM
PERMANENCIA DE LAS
AMELOGENINAS EN EL ESMALTE
AMELOGENINA NACIENTE
Muy
insoluble
VÍA MENOR
13 kDa
11 kDa
Fragmento
soluble en el
fluido del
esmalte
TRAP
Fragmento
soluble en el
fluido del
esmalte
L
TRAP: Función desconocida
Proceso de Tomes del ameloblasto
Membrana plasamática
Vesículas secretorias
Secreción monómeros
de amelogeninas
Adición progresiva de
iones en los cristalitos
25 kDa
Se unen formando
nanosferas
23 kDa
20 kDa
La distribución de las
nanosferas forma una
matriz alrededor de los
cristales iniciales
Estas amelogeninas permanecen:
- INSOLUBLES EN LA MATRIZ O
- UNIDAS A LA FASE MINERAL
Cristales iniciales
del esmalte
FUNCIÓN
hasta que se degradan a moléculas de menos de 20kDa
Las degradaciones posteriores de esos fragmentos producen
péptidos pequeños y AA que se eliminan del tejido
2)ENAMELINA:
2% en esmalte en desarrolo
superficie de dentina mineralizada
PROCESAMIENTO EXTRACELULAR
DE LA ENAMELINA
142 kDa
• Proteína más ácida que las amelogeninas
34 kDa
80 kDa
• Carácter hidrofílico
25 kDa
• Presenta sitios de fosforilación y glicosidación
• se sintetiza como enamelina naciente de 142
kDa y sufre clivajes extracelulares posteriores,
igual que las amelogeninas
55 kDa
• alta afinidad por HA
32 kDa
PROFUNDIDA del TEJIDO
ENAMELINA NACIENTE
CARACTERÍSTICAS BIOQUÍMICAS
• predomina en la profundidad del tejido
• posteriores clivajes
péptidos +
• pequeños = vía de eliminación del tejido
Límite amelodentinario
4
CLASIFICACIÓN TRADICIONAL
DE LAS PROTEÍNAS:
3)AMELOBLASTINA ó AMELINA:
5 – 10% en el esmalte en desarrollo
CARACTERÍSTICAS BIOQUÍMICAS
CONSTITUYENTES DEL
ESMALTE EN DESARROLLO
AMELOGENINAS
• Se sintetiza como proteína naciente de 62 kDa
• Sufre clivajes extracelulares posteriores
dando agregados INSOLUBLES en las zonas más
profundas del tejido
SECRETADAS TEMPRANAMENTE
COMP ORG + IMP EN ESMALTE
MADURO
ENAMELINAS
PROCESAMIENTO EXTRACELULAR
DE LA AMELOBLASTINA
Capa externa
del esmalte
AMELOBLASTINA NACIENTE
40 kDa
17 kDa
Localización:
15 kDa
periferia de los prismas
“PROTEÍNA DE
14 kDa
LA VAINA”
Agregados
insolubles
PROFUNDIDA del TEJIDO
62 kDa
• Su presencia se retringe a la periferia de los
prismas o vainas: “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
13 kDa
Secretada en el período
OTRAS PROTEÍNAS AISLADAS:
PRESECRETOR
enzimas proteolíticas
al inicio de la amelogénesis
Fase secretoria
Fase madurativa
Capacidad de autoensamblarse en la
matriz orgánica durante la
mineralización
• libres en la matriz del
esmalte en desarrollo
NUCLEADOR
• 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
Formación de los primeros cristales
IN VITRO:
Permanece en el esmalte maduro
Localización en la unión amelodentinal
Unión amelodentinal
el crecimiento cristalino no ocurre si no se
remueven las proteínas constituyentes del esmalte
5
DISTRIBUCIÓN DE LAS PROTEASAS
DURANTE LA AMELOGÉNESIS
esmalte
maduro
esmalte
joven
transición
Remoción de
moléculas
inhibidoras del
sitio activo de
la enzima
Variaciones
del pH del
medio
maduración
secreción
¿CÓMO SE REGULA LA ACTIVIDAD
DE ESTAS ENZIMAS?
mineral
metaloproteasas
serina proteasas
matriz
proteica
Secreción en forma inactiva
y clivaje de algunos AA en
un período determinado de
la amelogénesis
La cantidad de sustancia orgánica disminuye a
medida que aumenta el contenido mineral
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)
TAMAÑO
CRISTALES MÁS GRANDES
SUSTITUCIÓN
Respecto de los otros tejidos duros
F-
difunde desde la matriz
dentinaria hacia fluido del
esmalte en formación
Disminuye bruscamente
hacia la unión
amelodentinaria
• Volumen 1000 veces mayor
• longitud: 100-1000 nm
• ancho: 30-70nm
•Espesor: 10-40 nm
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CO3-2
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3-4% del peso (reemplaza 85-90%
iones PO43- y 10-15% OH-)
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rio
200-300 a 20-50ppm (gran
diferencia).
6
DENSIDAD
VARIACIÓN DE LA DENSIDAD A TRAVÉS DEL
ESPESOR DEL ESMALTE (3.01 a 2.89 g/cc)
• células secretoras: ameloblastos
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SM
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• cristales de HA (Ca++; PO4-3)
-
• proteínas:
- amelogeninas
- enamelina
- ameloblastina
- tuftelina
• enzimas proteolíticas:
- metaloendoproteasas
Varía en forma directamente proporcional al contenido
inorgánico e inversamente proporcional al contenido orgánico
- serina proteasas
AMELOBLASTOS
células secretoras de la
matriz orgánica
una vez completa la formación del esmalte
desaparecen durante la erupción dentaria
Ameloblastos
polarizados
NO HAY CRECIMIENTO NI NUEVA APOSICIÓN DE
ESMALTE DESPUÉS DE LA ERUPCIÓN DENTARIA
AMELOGÉNESIS
PROCESO ALTAMENTE CONTROLADO
Es el más
altamente
mineralizado
Es ACELULAR
Presenta los cristales
más grandes y
orientados en forma
muy regular
7
FORMACIÓN DEL ESMALTE
AMELOBLASTO
1. PRODUCCIÓN DE TEJIDO PARCIALMENTE
MINERALIZADO (30%)
largos cristales en forma de cintas
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
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
DESORDENADA
FORMA EL PRIMER ESMALTE EN CONTACTO
CON LOS CRISTALES DE DENTINA
POSIBLES NUCLEADORES DEL
ESMALTE
CRISTALES de HA
de la dentina
TUFTELINA
secretada x ameloblastos
MOVIMIENTO del AMELOBLASTO
es
Secreción escalonada de mat. orgánica
Deposición de cristales de HA
Vesículas de
secreción
NUCLEACIÓN HETEROGÉNEA
esmalte
8
MADURACIÓN DEL ESMALTE
DEPOSICIÓN DE FASE MINERAL
durante la maduración del esmalte
INICIO DE LA
MADURACIÓN
Fase inorgánica
contenido
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%
~14%
agua
FINAL DE LA
MADURACIÓN
1/2
~65%
~30%
Etapa de MADURACIÓN
Fase orgánica
remoción de
matriz orgánica
densidad del esmalte
1.INICIACIÓN:
DEPOSICIÓN del
1º cristal a novo
1º CRISTAL
• CRISTALES de HA
• TUFTELINA
2. CRECIMIENTO en
long y ancho .Espesor
UR
APOSICIÓN de
nuevos CRISTALES
Ca8H2(PO4)6 . 5H2O
F-
3. CRECIMIENTO en
espesor:
a) etapa de pptación
de FOC
b) etapa de hidrólisis
Ca8H2(PO4)6. 5H2O + 2 Ca+2 → Ca10(PO4)6(OH)2 + 4 H+ + 3 H2O
Rol del FOSFATO OCTOCÁLCICO:
Presenta superficies cristalinas similares a la HA
• Cristales hexagonales
ORIGEN DE LAS ESPECIES IÓNICAS
Ca10(PO4)6(OH)2
• Más estables
10 Ca2+ +
6 PO43- + 2 OH -
Ca10 (PO4)6 (OH)2
Cristales nucleados
por dentina o tuftelina
• Menos susceptible a los Inh.
• Formación a mayor velocidad
• Láminas aplanadas (primeros
estadios de la amelogénesis)
10 Ca2+ + 6 HPO42- + 2 H2O
Ca10 (PO4)6 (OH)2 + 8H+
Ca8H2(PO4)6
9
MECANISMOS DE ELIMINACIÓN DE H+
Unión a His de las
amelogeninas
(en los estadios
iniciales)
Fluyen hacia la
circulación por las
uniones
intercelulares
TRANSPORTE DE CALCIO
FASE SECRETORIA:
FASE de MADURACIÓN:
intercelular
intracelular
circulación general
Ca+2
∆c
Ca+2
Ca-ATPasa
Son neutralizados
por CO3H- liberados
por ameloblastos y
transportados por
carriers esp.
matriz
esmalte
sitio de la
amelogénesis
Muchas Gracias…
10