cátedra de bioquímica general y bucal
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BIOQUÍMICA DEL BIOFILM GINGIVOPERIODONTAL Y LA RESPUESTA INFLAMATORIA ENFERMEDADES ASOCIADAS A PLACA: CARIOLOGIA Y PERIODONTOLOGIA CÁTEDRA DE BIOQUÍMICA GENERAL Y BUCAL- FOUBA 2013 Dirección Nacional del Derecho de Autor Expediente Nº 832373 Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 1 INTRODUCCIÓN El periodonto está compuesto por la gíngiva, cemento, ligamento periodontal y hueso alveolar. En condiciones fisiológicas, para poder mantener su integridad anatómica, estos tejidos se encuentran en constante remodelación. En el movimiento fisiológico de los dientes hay ruptura del ligamento periodontal y activación de la resorción ósea a través de los osteoclastos en el frente de avance. Este proceso está acompañado por la estimulación de la formación de la matriz por osteoblastos y fibroblastos del ligamento en el otro lado del diente. Al final del ciclo, hay reconstitución del ligamento periodontal y del hueso alveolar. En la enfermedad periodontal y en las lesiones periapicales, la invasión bacteriana induce una respuesta inflamatoria que conduce a un progresivo daño del ligamento periodontal y destrucción del hueso alveolar. La patogenia de la enfermedad se atribuye no sólo a la destrucción mediada (directa o indirectamente) por bacterias sino también a un defecto en la reparación de tejido. Esto implica que las células responsables de la formación y reparación de hueso y tejido conectivo también son afectadas por la invasión bacteriana. Entre la encía y la superficie dentaria existe un espacio virtual colonizado por bacterias. Una vez que la enfermedad se instala, el surco se profundiza para formar una bolsa, que deviene en un verdadero reservorio de bacterias que desarrollan un ecosistema difícil de eliminar, ya que es inaccesible a las medidas de higiene habituales. El pasaje del estado de salud al de enfermedad está ligado a cambios en la naturaleza y/o cantidad de bacterias presentes en la bolsa periodontal, las bacterias Gram negativas aumentan del 15 al 50%, a su vez el número total de bacterias se multiplica por un factor de 100 a 105. Estos microorganismos liberan componentes antigénicos (LPS, arabinomananos, fimbrias, etc.) que penetran en los tejidos periodontales y provocan su destrucción facilitando la entrada también de las bacterias. Cuando se acumula placa supragingival marginal se produce una reacción inflamatoria (debido a la existencia de biofilm no compatible con salud), se modifican las relaciones anatómicas entre el margen gingival y la superficie dentaria y el resultado es un nuevo ambiente ecológico (bolsa periodontal), poco o nada sujeto a la actividad de limpieza homeostática de la saliva y con acceso al exudado gingival. En la formación de la placa dental interviene una serie de microorganismos que con su presencia, sus productos metabólicos y sus toxinas, participan en la respuesta del huésped a la colonización realizada por estos organismos, pudiendo producir gingivitis y en algunos casos periodontitis. El conocimiento de los efectos causados por los productos bacterianos y la respuesta inmune, junto con el papel que juegan las enzimas encontradas en el medio infectado, pueden ayudar a explicar los procesos bioquímicos que participan en la patogénesis de la enfermedad periodontal. Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 1 Figura 1: Secuencia de eventos en la enfermedad periodontal METABOLISMO EN LA PLACA SUBGINGIVAL En el medio ambiente de la placa subgingival los hidratos de carbono son escasos, al contrario de lo que sucede en el biofilm supragingival; por lo tanto, la glucosa no va a ser la fuente primaria de energía. Los microorganismos presentes tendrán que extraer la energía de otros componentes orgánicos presentes en abundancia. Todas las fuentes disponibles para los microorganismos localizados subgingivalmente aportan nutrientes de naturaleza nitrogenada que van a ser usados tanto para el crecimiento de la bacteria como para la provisión de energía, requerimiento principal de todo ser vivo. Por lo tanto, el metabolismo del la placa subgingival se basa fundamentalmente en la obtención de energía a partir de compuestos nitrogenados, ya que los aportes nutricionales provienen del fluído crevicular, descamación celular, metabolismo interbacteriano, del propio tejido alterado por proteasas y no de la dieta, generándose un medio alcalino. Por el contrario, las bacterias del biofilm supragingival obtienen la energía a partir de hidratos de carbono, dando lugar generalmente a una producción de ácido, con un rápido y progresivo decrecimiento del pH del biofilm. Cabe aclarar que esta distinción entre metabolismo nitrogenado y de carbohidratos según la placa se refiere sólo a la fuente primara de energía. La provisión de nitrógeno siempre es necesaria para el crecimiento de las bacterias, por ello habrá metabolismo nitrogenado siempre en cualquier tipo de placa. Por lo tanto si bien mencionamos el metabolismo de carbohidratos en el biofilm supragingival, este también presenta metabolismo nitrogenado. Así por ejemplo, en los estudios de Stephan sobre el biofilm supragingival se ha observado que los cambios de pH se verifican en los dos sentidos. Después de una comida carbohidratada o de un enjuague de la boca con glucosa disminuye el pH, mientras que el aumento posterior tiene lugar con lentitud, mediado por los efectos combinados de los componentes salivales y el biofilm, ó rápidamente si ésta se enjuaga Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 2 con urea al 1%. Es decir, el pH del biofilm en un determinado momento es el efecto neto de la producción ácida y básica del metabolismo bacteriano. En este nicho ecológico, bolsa periodontal, los nutrientes disponibles para las bacterias van a ser endógenos ya que provienen principalmente del fluido gingival y de los tejidos gingivoperiodontales afectados. El fluido gingival en condiciones de salud es un trasudado de fluido intersticial del tejido gingival, ultrafiltrado del plasma, debido a la existencia de un gradiente osmótico, con menor cantidad de proteínas que el plasma. En cambio, en las patologías gingivoperiodontales se produce una reacción inflamatoria con aumento de la permeabilidad vascular; pasaje de proteínas de alto peso molecular (entre ellas albúmina, que produce edema) de la sangre al tejido, y este líquido se transforma en un verdadero exudado inflamatorio. El aumento en la tasa de flujo, actúa como un mecanismo de defensa mecánico y químico a través de los factores antimicrobianos. El fluido gingival encontrado en la bolsa periodontal tiene una alta concentración de urea (60 mmol/L) que es desdoblada por la ureasa del biofilm en NH4+ y bicarbonato. ureasa urea + H2O CO2 + 2 NH3 Ésta puede ser metabolizada por las bacterias del biofilm para liberar amoníaco y neutralizar los ácidos producidos en la fermentación de los carbohidratos. En numerosos estudios se ha demostrado que existe una correlación inversa entre la capacidad ureolítica del biofilm y la cariogénica. Pacientes con enfermedad renal exhiben elevadas concentraciones de urea en saliva con baja incidencia de caries, a pesar de tener algunos una alta ingesta de azúcares. Además, el fluido gingival posee una mezcla compleja de sustancias derivadas del plasma, leucocitos, células estructurales del periodonto y, por lo tanto, es rico en proteínas. Otras fuentes de nutrientes son las proteínas presentes en la matriz de la biopelícula, los productos metabólicos de los microorganismos y componentes nitrogenados de los tejidos del hospedero y de la descamación del epitelio de unión. La saliva, que aporta urea y glucoproteínas, es una fuente poco importante de nutrientes ya que la entrada de saliva al surco se ve dificultada por el flujo de salida del líquido gingival. Las vías metabólicas utilizadas para extraer energía de estos compuestos orgánicos son diferentes a las descriptas para el biofilm supragingival. Algunas bacterias presentes en el biofilm subgingival poseen el sistema de la arginina deaminasa que actúa como fuente de energía en condiciones anaeróbicas. La arginina, y los péptidos ricos en ella, actúan como sustrato de la arginina deaminasa, produciendo ATP y bases (NH3) y por lo tanto un marcado aumento del pH. Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 3 arginina citrulina + NH3 citrulina + Pi carbamil ~ P + ornitina carbamil ~ P + ADP ATP + CO2 + NH3 arginina + Pi + ADP ornitina + 2 NH3 + ATP + CO2 Cabe destacar que la reacción descripta también puede actuar como fuente de ornitina que puede ser subsiguientemente decarboxilada: decarboxilasa ornitina + H+ putrescina + CO2 Las decarboxilasas bacterianas tienen un pH óptimo entre 4,5- 6,0. Son enzimas inducibles de modo que son sintetizadas solamente cuando están presentes sus sustratos y el pH del medio es bajo. Esto sugiere que estas reacciones constituyen un mecanismo natural de neutralización por el cual cuando el valor de pH cae, la actividad decarboxilasa aumenta produciendo aminas que tienden a restaurar el pH a su valor inicial. El efecto neto es la pérdida del grupo carboxilo y la remoción de un H+ de manera que el pH del medio tiende a aumentar. La presencia de putrescina se correlaciona clínicamente con la presencia de halitosis en la enfermedad periodontal. Los aminoácidos libres también podrán ser fermentados bajo condiciones anaeróbicas para generar energía en una serie de reacciones conocidas como Reacciones de Stickland. Este fue uno de los descubrimientos más importantes asociados con la fermentación microbiana, en el año 1934. Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 4 Figura 2: Reacciones de Stickland Generalmente, estas reacciones producen tanto ácidos orgánicos como amoníaco, por lo cual no tienen un marcado efecto sobre el pH de la biopelícula. Permite que todos los aminoácidos provenientes de las proteínas puedan ser degradados a cadenas hidrocarbonadas y ser así utilizadas como fuente de energía. Es una fermentación de pares de aminoácidos, donde uno actúa como dador de electrones, sufriendo una oxidación, en tanto que el otro actúa como aceptor, sufriendo una reducción y dando como producto final un ácido orgánico (acetato). Algunos aminoácidos actúan sólo como aceptores y otros como dadores de electrones. Sólo el triptofano y la tirosina pueden desempeñar ambas funciones. A la vez, los microorganismos, al igual que los del biofilm supragingival, necesitan sintetizar proteínas para su crecimiento y supervivencia. Se conocen distintas reacciones por las cuales los microorganismos utilizan los grupos amino, generando aminoácidos: 1) Aminaciones reductivas: NADH + H+ NAD+ α- cetoácido + NH3 α- aminoácido + H2O Ejemplos de estas reacciones son: NADH + H+ NAD+ α-cetoglutarato + NH3 Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- L- glutamato + H2O 5 NADH + H+ NAD+ piruvato + NH3 L- alanina + H2O 2) Síntesis de glutamina: ATP ADP + P L- glutamato + NH3 L-glutamina Subsiguientes reacciones de transaminación proveen de otros aminoácidos necesarios para la biosíntesis proteica. La glutamina sirve como un dador de grupos amino en numerosas reacciones biosintéticas. Es importante notar que los metabolismos de carbohidratos y aminoácidos están íntimamente relacionados: el piruvato utilizado en reacciones de aminación puede provenir de la degradación oxidativa de la glucosa. Por lo tanto, la placa subgingival va a presentar un pH alcalino debido a varios factores: 1. En la sucesión bacteriana, los metabolitos ácidos como el ácido láctico generado por los lactobacilos son metabolizados por las bacterias del género Veillonella, impidiendo el descenso del pH. 2. La disponibilidad de sustratos que contienen arginina y que, como hemos visto, se metabolizan produciendo amoníaco. 3. Las reacciones de desaminación producen ácidos cetónicos que disminuyen el pH. Sin embargo, la decarboxilación genera aminas que tienden a hacerlo aumentar. 4. Las aminaciones para la síntesis de aminoácidos a partir de α-cetoácidos (ej: ácido pirúvico y αcetoglutárico) eliminan del biofilm tanto un metabolito ácido como uno básico. En resumen, en la placa subgingival presente en la bolsa, los sustratos nitrogenados provenientes del fluido gingival y de tejidos gingivoperiodontales dañados representan la fuente primaria de energía. Consecuencia de este metabolismo nitrogenado es el aumento del pH que conlleva a la precipitación espontánea de las sales de calcio. El calcio y el fosfato pueden precipitar como fosfato de calcio amorfo, el que lentamente madura y puede dar lugar a la formación de HA y cálculos dentales, mineralizándose la misma placa. La composición de los cálculos es heterogénea, con diferentes formas de fosfatos cálcicos y con bacterias fosilizadas. La integridad del esmalte no se ve afectada, pero la forma irregular de los cálculos facilita la colonización bacteriana, lo que favorece la formación de bolsas gingivales con aumento del riesgo de enfermedad periodontal. Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 6 BIOQUIMICA DE LA INFLAMACION EN LA ENFERMEDAD PERIODONTAL La inflamación es la respuesta de los tejidos al estímulo de una noxa, ya sea mecánica, química o infecciosa. En el caso de la enfermedad periodontal la noxa está representada por el microorganismo y sus productos tóxicos. Es una reacción local de protección a la injuria o destrucción tisular, que sirve para destruir y/o diluír el agente agresor y el tejido injuriado. La inflamación, ya sea aguda o crónica, depende de la regulación humoral, de la respuesta celular y de las moléculas que median este proceso. Eventos característicos de la inflamación en mamíferos son la fenestración de los microvasos, filtración de los elementos sanguíneos en los espacios intersticiales y migración de leucocitos polimorfonucleares (PMN) y monocitos. A nivel macroscópico los signos clínicos son: eritema, edema, hiperalgesia y dolor. Durante esta respuesta compleja, mediadores químicos como la histamina, 5-OH triptamina, factores quimiotácticos (como el ácido 12-OH araquidónico), bradiquinina, prostaglandinas, se liberan localmente. Células fagocíticas migran al área y puede haber ruptura de membranas lisosomales con liberación de enzimas líticas y destrucción tisular. Por esto la inflamación suele describirse como un arma de doble filo que brinda protección y media la destrucción del tejido del huésped. La enfermedad periodontal es una enfermedad de sitios caracterizada por una inflamación crónica automantenida que conlleva a la pérdida de hueso alveolar. La inflamación es una alteración de los tejidos asociada a cambios en la permeabilidad vascular y vasodilatación, con infiltración de leucocitos en el tejido afectado que resultan en los cambios clínicos arriba mencionados. La inflamación progresa desde inmediata a aguda y finalmente crónica, estando todos los estadios controlados por los leucocitos. Los leucocitos residentes transmiten información y se inicia la primera etapa de inflamación inmediata. Esta es seguida en pocos minutos por un periodo de inflamación aguda (por unas horas) caracterizado por la llegada de neutrófilos de la sangre al área afectada. Si el problema no es resuelto se llega a la inflamación crónica dominado por la migración de linfocitos y macrófagos. Una vez que los leucocitos ingresan al tejido conectivo, se dirigen al sitio de la injuria, asumiendo una forma asimétrica o polarizada, en lugar de su forma redondeada presente en la circulación. Esto se lleva a cabo gracias a la quimiotaxis, que depende de la habilidad de los leucocitos para sensar gradientes químicos y migrar en la dirección de la mayor concentración. Los fagotitos sensan un número limitado de quimiotaxinas para las cuales tienen receptores. Los neutrófilos y los monocitos/macrófagos son las únicas células eficientes para fagocitosis, proceso por el cual se ingiere una partícula patógena, quedando delimitada en una estructura membranosa, el fagosoma. El patógeno, una vez ingerido, debe ser destruido. Para ello, los fagocitos poseen dos mecanismos: oxidativo y no oxidativo. El mecanismo oxidativo requiere la presencia de oxígeno y un potencial de óxido-reducción determinado. Estas dos variables suelen ser subóptimas en la gíngiva. Los neutrófilos no requieren oxígeno para su metabolismo energético, por lo que pueden Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 7 vivir en condiciones anaeróbicas. Es por eso que poseen mecanismos de destrucción no oxidativos. Los mecanismos no oxidativos requieren la fusión del fagosoma-lisosoma para formar el fagolisosoma, con la secreción de los componentes lisosomales dentro del mismo. En menos de 30 segundos luego de la fagocitosis, los neutrófilos secretan gránulos específicos dentro del fagolisosoma, que contienen lisozima y lactoferrina. La lisozima es una enzima con actividad bactericida y la lactoferrina bacteriostática. Luego, los neutrófilos secretan gránulos azurófilos que contienen péptidos antimicrobianos llamados α-defensinas, elastasas, proteinasas, catepsina G y lisozima. Estos mecanismos no oxidativos suelen ser importantes en la enfermedad periodontal debido a la existencia de condiciones anaeróbicas en el medio subgingival. A nivel tisular, con presencia de oxígeno, los fagocitos hacen uso de los mecanismos oxidativos de destrucción, a través de compuestos tóxicos como especies reactivas del oxígeno, entre ellas el anión superóxido (O2- ) a través de la NADPH oxidasa. El anión superóxido contribuye a la formación del peróxido de hidrógeno (H2O2) capaz de atravesar membranas. Dentro de la célula blanco, el H2O2 se reduce a radical hidroxilo, que produce daño en el ADN. El H2O2 es sustrato para la mieloperoxidasa que cataliza la formación de ácido hipocloroso. Este es la forma acídica de la sal hipoclorito de sodio, usada en endodoncia por ser antimicrobiana. Cuando las células fagocíticas se destruyen vuelcan al medio extracelular su batería de enzimas y especies reactivas del oxígeno que dañará al tejido del hospedador. Mecanismos patogénicos relacionados con la actuación de las bacterias Las bacterias pueden contribuir a la enfermedad periodontal a través de la lesión directa de los tejidos del huésped mediante toxinas, enzimas, productos metabólicos o especies reactivas del oxígeno. También pueden actuar indirectamente activando respuestas mediadas por el huésped, lo que lleva a producir autolesiones. Asimismo, las múltiples interacciones entre las especies bacterianas de la región periodontal pueden afectar la composición de la microbiota local a través de la activación o inhibición del crecimiento de bacterias tanto patógenas específicas como no patógenas. Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 8 TOXICIDAD DIRECTA a) Endotoxinas: Son sustancias situadas en la superficie de las bacterias que van a ejercer un efecto directo sobre la célula huésped sin necesidad de desprenderse de la bacteria que las porta. Son complejos de lipoproteínas y polisacáridos (LPS). Las bacterias gramnegativas, preponderantes en las bolsas durante la enfermedad periodontal, poseen elevadas cantidades de LPS en sus paredes celulares. Cuando la bacteria muere, se liberan los LPS; aunque también pueden liberarse a partir de vesículas de las células viables. Entre los efectos de esta toxina, la destrucción del hueso alveolar es la más problemática debido a su irreversibilidad. Cuando se inyectan en la dermis, producen una rápida respuesta inflamatoria; el componente proteico es tóxico, mientras que los polisacáridos estimulan la producción de anticuerpos. Por lo tanto una previa sensibilización del tejido aumenta la respuesta a una segunda aplicación de la endotoxina e incrementa la capacidad de los neutrófilos para fagocitar microorganismos. Sin embargo, esta hiperactividad puede dañar el tejido debido a la liberación de enzimas lisosomales y colagenasas por parte de los glóbulos blancos lisados. De esta forma, las proteínas tisulares son modificadas, volviéndose antigénicas y llevando posteriormente a reacciones antígeno-anticuerpo, migraciones de linfocitos T y B, liberación de enzimas lisosomales y más modificación de proteínas tisulares. De esta forma se establece un círculo vicioso de inflamación crónica persistente: - Las endotoxinas son capaces de unirse a la superficie de células componentes del sistema inmune, como los PMN y los macrófagos. La posterior inclusión de las endotoxinas provoca el que éstas células liberen sus enzimas lisosómicas extracelularmente, lo que daña los tejidos locales y genera diversos péptidos que son vasoactivos y quimiotácticos para los PMN. Mediante este mecanismo las endotoxinas son capaces de amplificar la reacción inflamatoria. - Las endotoxinas también pueden activar el sistema de complemento a través de un mecanismo indirecto, con la consecuente generación de mediadores inflamatorios derivados de aquel. - Aunque las endotoxinas son potentes agentes inflamatorios y juegan un papel importante en la inflamación que aparece en la enfermedad periodontal, también tiene efectos citotóxicos directo en las células del periodonto, debido al componente proteico. - Se ha descrito que las endotoxinas son capaces de provocar resorción ósea in vitro. Las endotoxinas procedentes de Bacteroides Gingivalis son diez veces más potentes que las de Actinobacillus actinomycetemcomitans (Aa) o las de Capnocitophaga ochracea. Parece claro que el mecanismo encargado del proceso de resorción ósea puede variar entre diferentes endotoxinas, ya que la indometacina, que es un inhibidor de la síntesis de prostaglandinas, inhibe el proceso resortivo de Actinobacillus pero no el de otras especies investigadas. Las funciones de las endotoxinas se pueden resumir en el siguiente cuadro: Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 9 ✓ Unión a PMN y macrófagos. Leucopenia. ✓ Activación del sistema de complemento. FUNCIONES ✓ Efecto citotóxico directo sobre la célula huésped. ✓ Aumento de la resorción ósea. b) Exotoxinas: Las exotoxinas son proteínas liberadas por organismos vivos al medio que las rodea, donde pueden dañar a los tejidos, actuando como potentes venenos tisulares. Algunas exotoxinas tienen una especial afinidad por ciertos tipos celulares. Por ejemplo las neurotoxinas, tales como la toxina botulínica o la tetánica, tienen afinidad por el tejido nervioso. La leucotoxina producida por Aa es la mejor definida y parece tener una correlación directa con la enfermedad periodontal, tiene afinidad por los leucocitos PMN, comprometiendo los mecanismos defensivos en el surco gingival. Las epiteliotoxinas, producidas por B. gingivalis, B. intermedius y Aa, actúan sobre las células epiteliales, favoreciendo el ataque microbiano. c) Enzimas: Las bacterias de la placa producen enzimas hidrolíticas que pueden destruir tejido conectivo. Las enzimas bacterianas que contribuyen al proceso patológico incluyen: colagenasas, proteasas, elastasa, hialuronidasa, condroitín sulfatasa, fosfatasa alcalina y ácida y . A su vez, la respuesta inflamatoria desencadena la liberación de una serie de enzimas por parte del huésped. Gran parte de ellas pertenecen a la familia de las metaloproteinasas de la matriz (MMP). Este grupo de 23 enzimas se clasifican en colagenasas, gelatinasas, etc. Son miembros de una familia de enzimas que requieren Zn en su sito activo para su actividad catalítica. Las MMPs están estructuralmente relacionadas, aunque genéticamente son diferentes. Las MMPs son un grupo de enzimas que, en forma concertada, degradan parte de las proteínas de la matriz extracelular durante la organogénesis, crecimiento y normal recambio tisular. Están involucradas en procesos fisiológicos como desarrollo tisular, remodelamiento y cicatrización. La actividad de la MMPs está controlada por el balance entre expresión y síntesis y sus inhibidores endógenos. La expresión y la actividad de las MMPs en los tejidos sanos son normalmente bajas, pero están incrementadas en ciertas condiciones patológicas y al no ser suficientes los inhibidores para frenar su acción se produce la destrucción tisular durante la reacción inflamatoria. Las células que pueden ser inducidas para expresar distintos tipos de MMPs, incluida la colagenasa, son los PMN, células epiteliales, fibroblastos, células endoteliales, monocitos/ macrófagos y células plasmáticas. Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 10 La membrana basal entre el epitelio sacular y el tejido conectivo subyacente supone una barrera, quizás la más importante frente a la invasión del tejido conectivo por parte de las bacterias patógenas. Los principales componentes de la membrana basal son colágeno tipo IV, laminina, proteoglucanos ricos en heparán sulfato y fibronectina. Existen dos etapas fundamentales en la invasión del tejido conectivo. La primera está relacionada con la adhesión de las bacterias a la membrana basal, fenómeno que físicamente se contrarresta mediante el flujo de fluido crevicular y la segunda lo está con la degradación de la membrana basal. Las bacterias relacionadas con la enfermedad periodontal, especialmente Porphyromonas gingivalis, que invaden el tejido, tienen mayor capacidad de unión y de degradación de la membrana basal, que las bacterias no periodontopáticas. Usando anticuerpos monoclonales frente a colágeno tipo IV, se ha visto que es frecuente encontrar roturas en la membrana basal del epitelio gingival en la enfermedad periodontal. El tejido conectivo está compuesto principalmente por colágeno tipo I. Los colágenos tipo III y IV se encuentran en menor cantidad en la encía y ligamentos periodontales. El colágeno intersticial tipo I y III en su forma nativa son resistentes a la acción de enzimas proteolíticas inespecíficas. A diferencia de los tipos de colágeno intersticial, el colágeno tipo IV de la membrana basal tiene varios segmentos no helicoidales que interrumpen la triple hélice de la molécula, por lo que es más susceptible a la acción de enzimas proteolíticas no específicas, como tripsina y elastasa. La proteasa bacteriana similar a la tripsina puede producir varios efectos que indirectamente interfieren en la respuesta del huésped y en el proceso de remodelación tisular. Estos efectos incluyen la destrucción de la superficie celular y de las proteínas adhesivas, como fibronectina y laminina, la activación del sistema de complemento y la degradación de las inmunoglobulinas. Las hialuronidasas favorecen la difusión microbiana al despolimerizar el ácido hialurónico, permitiendo la migración apical del epitelio de unión a lo largo de las superficies radiculares. Las condroitín-sulfatasas atacan el condroitín sulfato B presente en tejido conectivo, las fosfatasas ácida y alcalina producen resorción ósea con pérdida de hueso alveolar y la fosfolipasa A es precursora de prostaglandinas. La degradación del colágeno es una característica central de la destrucción del tejido periodontal. La colagenasa es la mayor responsable y la mejor estudiada. La actividad de la colagenasa está aumentada en el fluido crevicular gingival y se correlaciona con la severidad de la enfermedad periodontal. Su origen puede ser bacteriano y humano, siendo éste último la principal fuente. Tanto Porphyromonas gingivalis como Aa producen colagenasa. Debido a que las bacterias están siempre presentes en la enfermedad periodontal, sería lógico asumir que la colagenasa aumentada en la enfermedad periodontal proviene de la fuente microbiana. Sin embargo, en los extractos de tejidos y de fluido gingival se encuentra un patrón de fragmentos de colágeno típicos de la colagenasa humana y no bacteriana. Las colagenasas de los mamíferos clivan al colágeno en un solo locus, resultando en la formación de dos fragmentos diferentes. En cambio, las Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 11 colagenasas bacterianas atacan al colágeno en múltiples sitios, produciendo numerosos fragmentos peptídicos pequeños. d) Componentes de bajo peso molecular: Tanto las bacterias grampositivas como las gramnegativas elaboran diversos productos tóxicos que también tienen capacidad para lesionar los tejidos del hospedero. Por lo tanto, en el extracto acuoso de la placa están presentes diversos productos finales del metabolismo bacteriano, como: el amoníaco, el indol, el ácido sulfhídrico, los ácidos grasos (principalmente butírico y propiónico) y las poliaminas (putrescina, cadaverina y espermidina), que pueden contribuir al inicio y progreso de la enfermedad periodontal. ✓ amoníaco ✓ indol PRODUCTOS ✓ ácido sulfhídrico METABOLICOS ✓ ácidos grasos de cadena corta (AGCC): propiónico, butírico. ✓ poliaminas: putrescina, cadaverina. Muchos de estos agentes son difusibles y liposolubles y por lo tanto pueden penetrar fácilmente el epitelio crevicular. En modelos experimentales, producen una respuesta inflamatoria y daño celular. Sin embargo, antes de que un agente inflamatorio pueda ser positivamente implicado entre los agentes responsables de la enfermedad, debe demostrarse que tiene efectos tóxicos a las concentraciones encontradas en la placa de los enfermos. Una sustancia que cubre estos requisitos es el amonio. Las células pueden tolerar largas cantidades de amonio cuando es administrado lentamente, debido a los mecanismos de detoxificación que lo convierten en urea, glutamina o asparagina. Sin embargo, cuando en la placa periodontal la concentración total de amonio y el pH son altos, el amonio se disocia en hidrógeno y especies liposolubles no cargadas: Pared celular RNH3+ H+ + RNH2 RNH2 + H+ RNH3+ Como el hidrógeno atraviesa lentamente las membranas lipofílicas, el gradiente de pH entre la placa y los fluidos tisulares permite que el amoníaco entre rápidamente a las células, sobrepasando la capacidad buffer de las mismas, causando un incremento del pH intracelular y daño. Se ha demostrado que el pH y el volumen de los fluidos gingivales aumentan con el incremento de la severidad de la enfermedad periodontal. Las aminas, ácidos orgánicos y otros componentes también pueden entrar a la célula de una manera similar. Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 12 Los AGCC, principalmente propiónico, butírico, isobutírico, isovalérico y succínico, pueden detectarse en el fluido gingival de bolsas periodontales y su concentración se correlaciona con la severidad de la enfermedad periodontal. Los AGCC inducen importantes efectos biológicos en la colonización bacteriana, en la ecología y en las funciones de las células eucariotas. El butírico inhibe la proliferación celular en la fase G1 e induce diferenciaciones morfológicas en varias líneas celulares. El butírico y el propiónico inhiben in vitro la proliferación de fibroblastos gingivales humanos. In vitro los AGCC a concentraciones similares a las encontradas en las bolsas periodontales inhiben la quimiotaxis de los PMN, así como la degranulación de los mismos. El succinato disminuye la capacidad fagocítica de los PMN cuando son expuestos a dicho ácido. Como ya mencionáramos, la composición de la microbiota periodontal influye significativamente en la toxicidad relativa de estos productos finales in vivo, ya que algunos de ellos pueden ser captados por algunas especies y degradados más tarde, y otros pueden ser acumulados alcanzando niveles tóxicos para otras especies. Cambios locales en el pH debido al metabolismo bacteriano, o en el potencial redox pueden también afectar la supervivencia de ciertas especies de la población bacteriana y el tejido circundante. Por último como se ha visto, los factores bacterianos influyen en la respuesta del huésped, afectando las reacciones inmunitarias celular y humoral. La combinación de los efectos bacterianos directos sobre los tejidos periodontales y las acciones bacterianas indirectas sobre las defensas del huésped determinan el modo de reacción del tejido periodontal a los periodontopatógenos. TOXICIDAD INDIRECTA: PARTICIPACIÓN DEL SISTEMA INMUNE EN LA ETIOPATOGENIA DE LA ENFERMEDAD PERIODONTAL Aunque muchas bacterias son capaces de agredir en forma directa los tejidos del hospedero, la mayoría de los estudios han sugerido que los tejidos conectivos, tanto duros como blandos, son destruidos principalmente por mecanismos de autodegradación. Si la inflamación crónica se prolonga, se llega a una adaptación conocida como respuesta inmune específica que requiere de linfocitos B y linfocitos T. Mediadores químicos de la inflamación - Histamina y serotonina - Prostaglandinas - Leucotrienos - Quininas - Citoquinas - Especies reactivas del oxígeno Son sustancias solubles, generados por células del huésped (mediadores endógenos). Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 13 El mediador químico más importante es la histamina, la cual, junto con la serotonina, produce vasodilatación, aumento de la permeabilidad capilar y contracción del músculo liso no vascularizado. La liberación de histamina es inducida por anafilotoxinas, que son componentes del complemento. Estos mediadores participan en la fase aguda de la inflamación. Los efectos vasculares tardíos son mediados por prostaglandinas (PG) y leucotrienos, metabolitos derivados del ácido araquidónico. La bradiquinina, derivada de las quininas, también provoca vasodilatación, aumento de la permeabilidad y contracción del músculo liso. Citoquinas Tanto la activación de los macrófagos por los linfocitos como la capacidad de los linfocitos T de cooperar con los B en la producción de inmunoglobulinas dependen de mediadores solubles sintetizados por las células. Estos factores solubles producidos por linfocitos que actúan sobre diversos tipos de células se denominaron interleuquinas. Las interleuquinas se nombran con un número precedido por la sigla IL. Para otras citoquinas se usa aún el nombre relacionado con su acción principal, como por ejemplo el factor de necrosis tumoral (TNF). Las linfoquinas no sólo son importantes en la regulación de la actividad de células directamente comprometidas con la respuesta inmune, sino también en la reacción inflamatoria y en las interacciones del sistema inmune con células no pertenecientes a él. Las citoquinas más activas en la respuesta inflamatoria son la IL-1 y el TNF. Los macrófagos producen una pequeña cantidad de interleuquina I (IL-1), pero pueden ser estimulados por diversos compuestos para producir cantidades mayores. Entre estos se encuentra el LPS de B. Gingivalis. La IL-1 induce a las células T cooperadoras a producir y liberar IL-2, la cual, junto con un antígeno específico, activa a las células T para producir linfoquinas o para que sean directamente citotóxicas. La IL-1 parece jugar un papel importante en la patogénesis de la periodontitis al incrementar la actividad del sistema inmune y estimular a los fibroblastos para producir colagenasa y liberar prostaglandinas. La actividad de la IL-1 está aumentada en el fluido obtenido de áreas de epitelio gingival inflamado. La IL-6 es producida por linfocitos, fibroblastos y monocitos. Su liberación es estimulada por las endotoxinas bacterianas (LPS) e IL-1. El TNFα α es similar a la IL-1. Cuando se asocia e ésta se produce liberación de aminas vasoactivas, que aumentan la permeabilidad de los vasos y conducen al edema tisular. Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 14 Otras acciones atribuidas a las interleuquinas: Diferenciación de precursores de osteoclastos IL-6 IL-8 ↑ de citoquinas que participan en la resorción ósea Potente factor quimiotáctico Liberación de anión superóxido TNFα Liberación de histamina, serotonina y PG ↑ permeabilidad de los vasos Especies reactivas del oxígeno o radicales libres La etapa final de la cadena respiratoria es la reducción de oxígeno por la cesión de cuatro electrones 2(O2-). El problema de la convergencia simultánea de cuatro electrones a este punto terminal es de gran importancia, pues si la reducción del oxígeno no es completa, se forman productos tóxicos, con acción deletérea sobre moléculas constituyentes de las células. Desde un punto de vista fisicoquímico, se identifica como radical libre (RL) a toda molécula que posea uno o más electrones impares (desapareados) girando en las órbitas externas. Esta condición le confiere una reactividad química muy alta, puesto que el electrón impar o solitario “busca una pareja” para salir de esa situación inestable. Para ello le sustrae un electrón a una molécula vecina, es decir, la oxida, alterando su estructura y convirtiéndola a su vez en otro RL. Los RL del oxígeno se producen como consecuencia de reducciones univalentes secuenciales del oxígeno molecular, asociados a distintos procesos bioquímicos, que ocurren, prácticamente, en todos los compartimientos celulares. Es decir, son subproductos de diversas reacciones celulares. Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 15 Todos los seres vivos, se trate de un insecto o de un mamífero, disponen, con escasas variantes de sistemas de defensa llamados sustancias o agentes antioxidantes (AOX). La neutralización de los RL, ya sea impidiendo su formación fuera de los niveles aceptables para la vida celular o reaccionando químicamente con ellos para transformarlos en moléculas inocuas, es uno de los prerrequisitos de la vida aeróbica que se caracteriza por una permanente formación de RL, balanceada por una actividad similar de AOX. La sensibilidad de los tejidos al O2 es variable y depende del efecto estudiado. Las lesiones pulmonares, cerebrales y retinianas son más precoces y severas que las ocasionadas a hematíes, células hepáticas, renales y miocárdicas. Las células del epitelio periodontal también son muy susceptibles a la acción deletérea de los RL. Del oxígeno molecular u O2 se derivan tres RL que son: ➭ el anión superóxido (O2-), ➭ el peróxido de hidrógeno (H2O2) y ➭ el radical hidroxilo (OH.). Cuando la molécula de O2 adquiere 1 e-, aparece el O2.-, que es el más abundante, pero no el más reactivo. Espontáneamente, en presencia de algún metal o enzima específica, adquiere otro ey 2 H+, y se transforma en H2O2. Estrictamente el H2O2 no constituye, de por sí, un RL, pero por su capacidad de generar OH. (el más citotóxico de estas especies activas), se lo incluye dentro de este género de moléculas. ¿Dónde y cuándo se forman?: - En reacciones redox que involucran oxígeno, y que ocurren como parte del metabolismo celular normal (fundamentalmente en las cadenas de transporte de electrones en la mitocondria). - En los polimorfonucleares y macrófagos en función fagocítica, como parte de las reacciones inflamatorias. - Ocasionalmente como respuesta a la exposición a radiaciones ionizantes, UV, polución ambiental, cigarrillo, hiperoxia, ejercicio excesivo e isquemia. - En menor grado, también se generan en procesos como el metabolismo del ácido araquidónico, la síntesis de hormonas de la corteza suprarrenal y ciclos enzimáticos catalíticos. ¿Cómo actúan? Actúan modificando, debido a su alta reactividad, desde moléculas pequeñas, biomoléculas libres (vitaminas, aminoácidos, lípidos, etc.), hasta macromoléculas (proteínas, ácidos nucleicos) y estructuras supramoleculares (membranas celulares, lipoproteínas circulantes). Cada RL formado puede iniciar una serie de reacciones en cadena, que continúan hasta que los RL son removidos por los sistemas antioxidantes. Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 16 El OH.- es extremadamente reactivo, su vida útil es de millonésimas de segundo, e interacciona en forma instantánea con la molécula más próxima, oxidándola y, por ende, alterando su estructura. Cualquier molécula que se encuentre en la vecindad inmediata del OH.- se verá, de esta manera, afectada, y se transformará, a su vez, en un RL desatando una reacción en cadena. La más frecuente, denominada lipoperoxidación, se caracteriza por ser una reacción autocatalítica que altera las moléculas de ácidos grasos poliinsaturados, principales componentes de las membranas celulares. El OH. es probablemente el compuesto más deletéreo por su indiscriminada reactividad frente a cualquier componente celular. Por ejemplo, puede hidroxilar las bases púricas y pirimidínicas del DNA provocando mutaciones, también iniciar la lipoperoxidación. Cuando los PMN fagocitan, liberan O2.- y H2O2 al fagosoma, por acción de la superóxido sintetasa asociada a la membrana. El material fagocitado es expuesto a un flujo de RL, que destruyen no sólo a bacterias, virus, protozoarios o células tumorales sino también al propio PMN, inmolado en el curso de su acción protectora. ¿Cómo se defiende el organismo? Se defiende con los llamados agentes antioxidantes (AOX) que mantienen en muy bajos niveles las concentraciones en estado estacionario de O2- anión superóxido (10-11 M), H2O2 peróxido de hidrógeno (10-7 M) y OH. radical hidroxilo (10-18 M). En forma sintética, se puede decir que estos sistemas de defensa están constituídos por: a.- enzimas, como la superóxido dismutasa, la catalasa y la glutatión peroxidasa y b.- atrapadores de radicales libres, como glutatión, β-caroteno, ácido úrico, α-tocoferol, ácido ascórbico y coenzima Q. Algunos AOX son sintetizados por la célula, tal es el caso de las enzimas antioxidantes. Otros AOX, los no enzimáticos, pueden o no sintetizarse en las células o pueden ingresar al organismo a través de los alimentos. Una vez incorporados a la circulación son distribuidos en las células y se depositan principalmente en sus membranas, blancos preferidos por los RL, protegiéndolas del proceso de oxidación. ¿Qué es el estrés oxidativo? El estrés oxidativo puede entenderse como una situación en la que se observa un aumento en la velocidad de generación de especies oxidantes o una disminución en la actividad de los sistemas de defensa, resultando en un aumento sostenido de las concentraciones en el estado estacionario, de especies de oxígeno activo. En situaciones de estrés oxidativo, se manifiestan los efectos tóxicos de los RL del oxígeno, produciéndose primero un daño celular reversible, que puede desencadenar un daño irreversible e, incluso, muerte celular si el estrés oxidativo persiste. Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 17 Existen numerosas evidencias que sugieren la participación de los RL del oxígeno en muchas y muy diversas enfermedades: arterioesclerosis, cáncer, cataratas, artritis, Parkinson, Alzheimer, inflamaciones en general, etc. El interés en el esclarecimiento del rol de estas especies en patología y toxicología, crece día a día. Papel de los RL en la enfermedad periodontal Los RL producidos durante el metabolismo normal son esenciales para varios procesos celulares y, a bajas concentraciones, estimulan el crecimiento de los fibroblastos y células epiteliales. En la enfermedad periodontal inflamatoria, las células fagocíticas liberan RL que son importantes como microbicidas, pero pueden ser tóxicos para las células y la matriz en la zona inflamada. Hay una explosión respiratoria en los PMN del huésped, que se caracteriza por un aumento del consumo de oxígeno, con aumento de RL. Por otro lado, los LPS estimulan la producción de O2- por parte de los fibroblastos gingivales. Este aumento de la concentración de RL en la bolsa periodontal es contrarrestado, en un primer momento, por un aumento del fluido crevicular que aporta AOX. Cuando esto no es suficiente se produce una situación de estrés oxidativo debido al aumento en la producción de RL. Todo esto se debe tener en cuenta al establecer una “terapia antioxidante” en enfermedades inflamatorias, ya que se debe mantener un balance entre RL/AOX. Para ello es necesario profundizar el estudio para encontrar AOX y dosis adecuadas para cada tipo celular, respetando los niveles óptimos de RL para una función celular normal. RESORCIÓN ÓSEA EN LA ENFERMEDAD PERIODONTAL Los macrófagos participan en la destrucción del hueso alveolar que va asociada a la periodontitis. En modelos experimentales de periodontitis los macrófagos aparecen invariablemente asociados a los osteoclastos en los lugares de resorción activa. Se han propuesto diversos mecanismos mediante los cuales los macrófagos pueden producir resorción ósea. La teoría más factible es la que sugiere que los macrófagos, estimulados por endotoxinas bacterianas (entre ellas el LPS de las bacterias Gram-negativas), secretan factores tales como prostaglandinas e IL-1, que pueden afectar o influir indirectamente en la pérdida de hueso modulando las funciones biológicas de otras poblaciones celulares presentes en el periodonto. Existen dos vías de activación de los osteoclastos por los LPS presentes en la bolsa periodontal. Una, indirecta, a través de la liberación de citoquinas proinflamatorias por las células presentes en el sitio de la infección; estas citoquinas actúan sobre los osteoblastos y los linfocitos Th1 e inducen la expresión de RANK-L en su superficie: la interacción entre RANK-L (ligando de RANK) y RANK (receptor activador de NF-kB), situado en la superficie de los preosteoclastos y de los osteoclastos inactivos induce la diferenciación y activación de los osteoclastos. La segunda vía, Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 18 consecuencia de la acción directa de los LPS sobre los osteoblastos, osteoclastos y preoseoclastos, y es totalmente independiente de las citoquinas proinflamatorias y amplifica la vía precedente. El receptor de los LPS implicados en la enfermedad periodontal están constituídos por dos proteínas: CD14, glucoproteína libre o de membrana sobre la que se fija el LPS, y TLR4 (Toll-like receptor 4), proteína transmembrana que, bajo su forma dimérica, se asocia a CD14 y asegura la transducción del mensaje. In vivo, la LBP (LPS binding protein) se fija a los LPS y potencia su acción; en presencia de LBP, la sensibilidad de los receptores a LPS se incrementa fuertemente Vía indirecta Osteoblastos Fibroblastos Linfocitos Macrófagos LPS Vía directa LPS Citoquinas pro-inflamatorias Osteoblastos LT Th1 RANK-L TNFα RANK IL-1 Osteoclastos inactivos Osteoclastos activos Figura 2: Vías directa e indirecta de activación de los osteoclastos por los LPS. Vía indirecta de activación de osteoclastos - Una vez estimulados por los LPS, los fibroblastos, los macrófagos, los osteoblastos y los linfocitos T CD4+ (LT4) secretan un pool de citoquinas proinflamatorias (IL 1, PGE2 y TNFα. En los osteoblastos, los fibroblastos y los macrófagos, la interacción de los LPS con sus receptores CD14/TLR4 produce una secreción directa de citoquinas. En los LT4 la secreción es indirecta, ya que se necesita la intervención de una célula presentadora del antígeno (CPA). La reacción de esta primera línea de defensa de los LPS corresponde, entonces, a una secreción masiva de citoquinas proinflamatorias, asegurada principalmente por los macrófagos y constituye el primer paso de una cascada de eventos que conducen a la resorción ósea. - En presencia de M-CSF (macrófago-colony stimulating factor), las citoquinas proinflamatorias inducen la síntesis de RANK-L por los osteoblastos y linfocitos T en su superficie, amplificando la secreción de MCSF. Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 19 - La interacción por contacto celular entre RANK-L, situado sobre los osteoblastos y linfocitos Th1, y RANK, situados sobre los preosteoclastos, inducen la diferenciación de estos últimos en osteoclastos inactivos. La regulación de la interacción RANK-L/RANK depende de la modulación de la expresión de RANK-L y RANK sobre los osteoblastos y preosteoclastos respectivamente, y de un sistema de competición. En efecto, los osteoblastos sintetizan una proteína, la osteoprotegerina (OPG), que se fija específicamente sobre RANK-L e inhibe competitivamente la interacción RANK-L/RANK. - Los osteoblastos juegan, entonces, un papel central sintetizando MCSF y RANK-L, ambos necesarios para la activación de los osteoclastos, y OPG, que permite la inhibición de esta activación. Los preosteoclastos se pueden diferenciar también en osteoclastos inactivos por la vía de TNFα, a través de la interacción entre TNFα y su receptor presente en la superficie de los preosteoclastos. Esta vía es totalmente independiente de la RANK-L/RANK, y no se inhibe por OPG. EL MCSF sintetizado por los osteoblastos en respuesta a IL-1, IL-6 o TNFα, es indispensable para la diferenciación de los preosteoclastos. Paradójicamente su presencia en cantidades importantes inhibe la diferenciación de los osteoclastos y favorece la de los macrófagos. Por lo tanto, la concentración de MCSF en el medio es un factor crucial. - Finalmente la activación de osteoclastos inactivos en osteoclastos activos se da a través de dos interacciones independientes: RANK-L (situados sobre los osteoblastos y LT) y RANK (sobre preosteoclastos inactivos) y IL-1 y su receptor en los osteoclastos. Vía directa de activación de osteoclastos por LPS Los LPS pueden actuar directamente sobre algunas células en ciertas etapas de la vía indirecta y provocar la activación de los osteoclastos independientemente de las citoquinas proinflamatorias. Por ejemplo, la activación de los receptores de LPS de los osteoblastos induce la expresión de RANK-L, lo que permite la diferenciación de los preosteoclastos por la vía RANKL/RANK. REGULACION DE LA RESORCIÓN ÓSEA La resorción ósea por la vía indirecta es un proceso ligado a un fenómeno inflamatorio, inducido por la presencia de LPS. Pero la existencia de la vía directa, independiente de la inflamación, permite explicar porqué una disminución de la síntesis de citoquinas proinflamatorias no logra disminuir la severidad de la destrucción ósea. La interacción RANK-L/RANK por contacto celular directo entre un osteoblasto o linfocito (que posee RANK-L en su superficie) con un osteoclasto o precursor, tiene un rol esencial en la activación de la destrucción ósea. En efecto, la expresión de RANK-L, en presencia de MCSF, es suficiente para una diferenciación completa de los preosteoclastos en osteoclastos activos. Una vez activados por las citoquinas o por los LPS, los osteoblastos o los linfocitos Th1 permiten el pasaje de cada etapa a la siguiente. Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 20 La osteoprotegerina ( OPG ) en su unión a RANK-L es un inhibidor competitivo y factor clave en la regulación de la activación de los osteoclastos. El balance RANK-L/RANK/OPG orienta hacia la activación o la represión de la resorción. Esta proteína reguladora es secretada por varios tipos celulares y mayoritariamente por los osteoblastos que, sintetizando al mismo tiempo RANK-L, tiene un rol central en el control de la regulación de la resorción ósea. Los linfocitos T también juegan un papel importante en la regulación, a través de la síntesis de citoquinas antiinflamatorias como IL-4 o IL-10 por los LTh2. La IL-4 inhibe la diferenciación de linfocito T CD4 (LT4) al fenotipo Th1, la síntesis de PGE2 por los macrófagos y fibroblastos y la síntesis de RANK-L inducida por las citoquinas proinflamatorias. CONTROL DE LA INFLAMACION EN LA ENFERMEDAD PERIODONTAL Cuando se inicia un proceso inflamatorio, el objetivo de la respuesta es lograr inmediatamente la homeostasis a través de la rápida eliminación del agresor, esto no puede ocurrir mientras los neutrófilos permanezcan en el área lesionada. Anti-inflamación no es lo mismo que resolución. Los agentes anti-inflamatorios pueden bloquear o inhibir los mediadores exógenos o endógenos pro inflamatorios. Los inhibidores de la ciclooxigenasa COX, como el ibuprofeno, son efectivos anti inflamatorios, ya que bloquean la producción de PGE2. Para que un compuesto sea pro resolución debe existir alguna célula blanco con un receptor, por lo que es un proceso activo en donde las células son estimuladas para responder, lo que es muy diferente a bloquear una vía. Mediadores endógenos lipídicos de la inflamación: El ácido araquidónico (ω-6) surge de la ruptura de las membranas celulares mediante la acción de la fosfolipasa A2 y se transforma en sustrato de dos grandes grupos enzimáticos: COX-1 y COX-2 y lipooxigenasas. Los productos son potentes mediadores proinflamatorios. Más adelante durante la respuesta inflamatoria, cuando estos productos están en alta concentración en las células hay un proceso de entrecruzamiento de la actividad de la lipooxigenasa conocido como biosíntesis transcelular ó interacción célula:célula (lipooxigenasa:lipooxigenasa). El producto resultante son moléculas de araquidonato sustituidas en dos sitios, llamadas lipoxinas. Estas lipoxinas tienen distintos receptores y funciones pleomórficas, según el tipo celular. Son productos endógenos destinados a resolver la inflamación. Por ejemplo, se unen a los neutrófilos, inhibiendo la quimiotaxis, la generación de superóxido y la secreción de moléculas proinflamatorias y proteolíticas como PGE2. Los neutrófilos rápidamente progresan a la apoptosis y son fagocitados por los monocitos, sin secreción de interleuquinas, TNF-α u otras moléculas proinflamatorias. En los pacientes con periodontitis se detecta lipoxina A4, aunque en concentraciones insuficientes como para producir efecto clínico. Los ácidos grasos ω-3 de la dieta, utilizando las mismas vías metabólicas, son sustrato para la síntesis de una clase de moléculas denominadas resolvinas y docosatrienos. Estas moléculas se unen a receptores en las células inflamatorias con el objeto de promover la resolución de la Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 21 inflamación. Esta es la vía que utilizan los ácidos grasos ω-3 de la dieta para su actividad antiinflamatoria sistémica que provee protección para enfermedades cardiovasculares y otras de origen inflamatorio. El término resolvinas se utilizó en un primer momento para referirse a mediadores endógenos con propiedades anti-inflamatorias. Las acciones conocidas son reducción del tráfico de neutrófilos y regulación de la producción de citoquinas y especies reactivas del oxígeno. Conclusiones La destrucción del hueso alveolar es la resultante de un complejo sistema de activación de los osteoclastos, en el cual interviene un mecanismo indirecto a través de citoquinas inflamatorias pero también una acción directa de los LPS sobre los distintos actores de este proceso. Otros productos bacterianos como lipoproteínas, péptidoglicanos, ácido lipoteicoico o lipo-arabinomanano pueden inducir la resorción ósea por mecanismos similares a los del LPS, pero sobre receptores TLR2/CD14 y no TLR4/CD14. Lipoxinas, resolvinas y docosatrienos, generados a partir de ácidos grasos ω-6 y ω-3 uniéndose a receptores en las células inflamatorias promueven la resolución de la inflamación. El desbalance entre ambos mecanismos conlleva a la destrucción del hueso alveolar. La mejor comprensión de estos mecanismos deberá conducir a poder desacoplar las interacciones osteoinmunológicas, pero permitiendo que el sistema inmunológico pueda luchar contra la infección sin producir destrucción ósea asociada. Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 22
