DESARROLLE DENTAL

Interacciones durante el desarrollo del esmalte y de la dentina
No vamos a entrar en la descripción de los fenómenos celulares que aparecen implicados en el desarrollo de los dientes, por no ser este el campo de la Bioquímica. Sin embargo es interesante describir los datos bioquímicos moleculares de los que actualmente se dispone y que poco a poco pueden ir mejorando el conocimiento sobre dicho desarrollo dental y abriendo nuevas perspectivas en las investigaciones relacionadas con este tema.
Es conveniente destacar la relación existente en el embrión entre el epitelio y el mesénquima a él asociado. Esta asociación entre ambos tejidos es necesaria para el adecuado desarrollo dental.
Se conoce desde hace bastante tiempo que el esmalte proviene del ectodermo, mientras que la dentina, el cemento y la pulpa provienen del mesénquima. En un determinado momento del desarrollo se produce la inducción de las células del epiteho que revisten por encima el casquete epitelial para que se transformen en ameloblastos, que son las células encargadas de la producción del esmalte. Las células rnesénquimatosas situadas por "dentro" en la concavidad del casquete, se diferencian durante el desarrollo de los ameloblastos, produciendo los odontoblastos. Estas células forman las capas sucesivas de dentina que se sitúan por debajo del esmalte.
Para que los ameloblastos empiecen a sintetizar la matriz orgánica del esmalte es necesario que los odontoblastos situados en la punta de la papila hayan empezado previamente a formar dentina. Una vez depositada una delgada capa de dentina, los ameloblastos empiezan a producir la matriz del esmalte. Los ameloblasos van hacia el exterior y van a desaparecer del tejido una vez finalizada su formación Los odontoblastos van hacia el interior, quedando sus cuerpos celulares en el borde exterior de la dentina formando la denominada unión dentino-pulpar.

CONTROL GENETICO DE L A DENTICIÓN

Durante el desarrollo de los dientes el control genético de la matriz dental es muy rígido mientras que el control del volumen y de la forma de los dientes es más plástico e involucra no sólo la herencia genética sino también diversos factores ambientales.
Tanto la morfogénesis como la diferenciación celular en el embrión son regulados por interacciones recíprocas entre diversos tejidos. Las células emiten señales inductivas y responden a otras señales del mismo tipo procedentes del exterior; no se conocen aún este tipo de señales ni cómo es su modo de accionan ejemplo de la existencia de este tipo de interacciones está en la diferenciación de los odontoblastos y ameloblastos, que ocurre de acuerdo a un patrón temporal y espacial programado, que sólo se produce cuando las células del mesénquima (odontoblastos) se desarrollan sólo cuando han tocado con las del ectodermo. El proceso termina cuando los genes se han expresado totalmente en las proteínas que lo regulan. Estas proteínas, por un lado se quedarán para formar parte del correspondiente tejido, pero también servirán para regular su posterior biomineralización.
Estados iniciales de diferenciación celular de los tejidos epiteliales y mesenquimatosos durante Va formación de los dientes
Sin embargo, los odontoblastos finalizan su diferenciación antes de que termine la de los ameloblastos. Los preodontoblastos subyacentes al epitelio dental interno se polarizan y comienzan a secretar la predentina y a formar dentina. Una vez diferenciados, los odontoblastos comienzan la formación de la predentina. Cuando comienza la mineralización del borde de la predentina, los ameloblastos ya están formados y empiezan a sintetizar y secretar las amelogeninas. Todo ello implica interacciones célula-célula e interacciones célula-matriz. Entre las moléculas que podrían estar implicadas en el intercambio de información entre ambos tejidos están diversos proteoglucanos, las galactosil transferasas y algunas otras moléculas diusivas de bajo peso molecular aun no bien determinadas.

INTERACCIONES CÉLULA - MATRIZ CELULAR

En la diferenciación de los odontoblastos y de los ameloblastos también parecen mediar interacciones entre estas células y la matriz extraceluiar. Por ejemplo, se ha observado que durnate el desarrollo de los dientes varía la distribución de diversas proteínas de la matriz extraceluiar como el colágeno, los proteoglucanos y la fibronectina.. Estas interacciones matriz-célula juegan papel importante durante la odontogénesis, para regular la actividad mitótica del epitelio dental interno, modulando la organización del citoesqueleto para mejorar la función tanto de odonto como ameloblastos. La fibronectina se redistribuye durante la diferenciación de los odontoblastos, este cambio puede ser importante para el intercambio de información entre célula y matriz, ya que la fibronectina interactúa con tres proteínas de alto peso molecular de la membrana celular en el tejido mesenquimal.

¿CÓMO SE PRODUCE LA DIFERENCIACIÓN CELULAR?

A partir del mesénquima derivado de la cresta neural se origina la diferenciación de los diferentes tipos de células que darán lugar a los correspondientes tejidos orales. El que las células que/forman finalmente tanto los tejidos dentales como los de soporte alcancen tan elevado grado de diferenciación, implica cambios notables en sus patrones de expresión genética.
La influencia de la matriz extracelular sobre la expresión genética va a dar lugar a los diferentes tipos de células característicos de cada uno de los tejidos formados. Las correspondientes señales inductoras son comunicadas a través del citoesqueleto y dan lugar a una regulación de la expresión genética a todos sus niveles: transcripción, procesamiento del ARN mensajero, traducción, modificaciones post-traauccionales, secreción y organización extracelular.
Cambios moleculares producidos en el mesénquima dental durante el desarrollo de los dientes
La adquisición de los altos niveles de diferenciación alcanzados por las células del mesénquima dental está asociada a la aparición de múltiples cambios moleculares, antes y durante el tiempo en el que se produce dicha diferenciación. Se sabe que la matriz extracelular influye en las respuestas de las células a factores de crecimiento y que estos factores pueden, a su vez, influir en el recambio de los componentes de dicha matriz.
En los últimos años se ha empezado a describir el papel que los denominados factores de crecimiento pueden jugar como señales inductivas durante la embriogénesis de los vertebrados. Se ha asociado la expresión de varios de estos factores con las interacciones epitelio-mesénquima, que contribuyen al desarrollo dental. Por ejemplo se ha descrito la expresión del factor de crecimiento transformante (31 (TGF β-1) en el epitelio al comienzo del estado de "yema". Su expresión se extiende posteriormente al mesénquima en condensación, lo que parece indicar su participación en la mediación de las interacciones epitelio-mesénquima.
Este factor, secretado por los preameloblastos (PA), se une a sus receptores presentes en la membrana basal (BM).
El resultado de la interacción del factor con su receptor es la activación en los preodontdfelastos (PO) de la síntesis de más moléculas del mismo factor así como de los factores de transcripción msx.
Los factores "msx" regulan la transcripción de genes relacionados con proteínas del citoesqueleto.
La posterior reorganización del citoesqueleto permite la repolarización de los preodontoblastos y contribuye a su conversión en odontoblastos.

Las dos primeras moléculas que han sido relacionadas con este tipo de actividad inductiva han sido la tenascina y el sindecán-1. La tenascina es una glucoproteína de la matriz extraceluiar que interacciona con otros componentes de la matriz o con células. También ha sido llamada citotactina o proteína GMEM; está constituida por seis subunidades unidas por puentes disulfuro; aparece durante el período embrionario pero no lo hace en los tejidos conectivos adultos. Al parecer también está presente en los tejidos embrionarios de la glándula mamaria y en los folículos pilosos.
El sindecán-1 es un proteoglucano, presente en la superficie de la célula, que actúa como receptor de varias moléculas de la matriz. Siendo a veces necesaria su presencia para la unión del factor de crecimiento a su receptor.
Expresión transitoria de un proteoglucano de la superficie celular en el mesénquima dental
El sindecán-l ha sido recientemente clonado y secuenciado. Se trata de un proteoglucano, que tiene un elevado contenido en heparán sulfato y que atraviesa la membrana celular. La parte de su estructura que se encuentra hacia el exterior de la célula se une al colágeno y a la fibronectina de la matriz extracelular. La unión de su parte interna al citoesqueleto a nivel de la actina, podría justificar su posible papel como transmisor de los cambios producidos en la matriz extracelular al citoplasma, pudiendo por tanto influir en el comportamiento celular.
El epitelio dental induce la expresión de sindecán-1 en la zona del mesénquima que está en contacto con dicho epitelio. Aunque en tejidos adultos el sindecán sólo se expresa en células epiteliales, aparece transitoriamente en el mesénquima dental embrionario. Su expresión es muy intensa en el mesénquima dental condensante del diente en el estado de "yema".
Los factores de crecimiento son sustancias de naturaleza proteica que regulan diversas funciones celulares, entre las que se encuentra la proliferación celular. Varios factores de crecimiento han sido localizados en los tejidos embrionarios y pueden funcionar en ellos localmente de forma autocrina o paracrina. Como ya se ha indicado anteriormente, el desarrollo del germen dentario incluye complejas interacciones recíprocas entre el epitelio dental y el mesénquima.

DENTINOGÉNESIS

Los odontoblastos comienzan a formar la matriz de la dentina poco después de haber adoptado su forma típica. Dicha matriz está formada inicialmente por una capa de material rico en colágeno. Esta capa es posteriormente mineralizada, formándose los cristales de hidroxiapatita. La dentinogénesis puede continuar a lo largo de la vida del individuo. Pero, después del desarrollo de los dientes, los odontoblastos se encuentran situados únicamente a lo largo de la parte interna de la dentina, la que se encuentra más próxima a la pulpa. Por este motivo, las nuevas capas de dentina que se forman sólo pueden acumularse sobre la superficie pulpar, lo que irá disminuyendo el espacio de la cavidad de la pulpa.
La formación de la dentina conocida como dentina primaría continúa hasta que se ha completado la forma externa del diente. La diferenciación de las células de la papila dental a odontoblastos requiere la presencia de la membrana basal.
Los odontoblastos se asocian a un sistema de vascularización muy efectivo, lo que facilita el adecuado suministro de todos los elementos necesarios para sus actividades metabólicas. Cada odontoblato está provisto deP, prolongaciones citoplásmicas que quedan incluidas en la dentina, al formarse ésta. El resultado final es un pequeño conducto denominado túbulo dentinal, dirigido hacia la membrana basal que reviste la concavidad del órgano del esmalte.
Factores de Crecimiento
Son proteínas que regulan diversas funciones celulares, por ejemplo la proliferación celular. Se unen a un receptor específico de la membrana de la célula sobre la que actúan. Las moléculas del receptor son proteínas transmembrana, generalmente tienen actividad de proteín.cinasa que suele ser específica para la fosforilación de la tirosina. Los FC pueden funcionar de manera autocrina o paracrina.
Uno de los FC más importantes es el de Crecimiento Nervioso, es una proteína de tres polipéptidos o sub unidades (alfa, beta y Gamma), que igualmente se unen a un receptor de protein cinasa que fosforila tirosinas necesarias para fosforilar diversas proteínas y un mayor incremento de transcripción de genes. Desempeña su papel trófico para la superviviencia y guía de las neuronas periféricas sensoriales y simpáticas, también interacciona con la neurotrofina-3 y otros factores neutrotroficos del cerebro. Está probado su expresión transitoria en animales y humanos, especialmente entre las seis y 18 semanas de gestación.

FORMACIÓN DE LA DENTINA

Los materiales orgánicos que constituyen la matriz son sintetizados por el odontoblasto y liberados a la predentina por un proceso de exocitosis. El colágeno se libera en forma de procolágeno, y es en la predentina donde se degrada a colágeno.
Las fibras de colágeno forman haces que se mezclan con la sustancia base preexistente en el medio, formando la matriz orgánica de la dentina superficial o de manto. Los primeros cristales de hidroxiapatita van apareciendo en el denominado frente de mineralización de la matriz como unidades simples, formadas dentro de vesículas separadas entre sí. Los cristales van creciendo de tamaño, desbordando los límites de la vesícula y formando grupos de cristales que se van asociando con los cristales adyacentes hasta llenar por completo la matriz orgánica.
La capa de la matriz no calcificada se denomina predentina y va desde la punta de los odontoblastos hasta la dentina recién calcificada.
A la vez que se está sintetizando la dentina, los procesos odontoblásticos, que discurren a lo largo de la dentina, van disminuyendo de diámetro y son responsable de la posición de un collar de dentina a su alrededor que está un 40% más mineralizado que el resto de la dentina. Esta dentina hipermineralizada se denomina dentina peritubular, aunque debería ser llamada dentina intratubular, dado que es producida por el proceso odontoblástico.

AMELOGÉNESIS

Una vez producida la primera capa delgada de dentina, se empieza a producir el esmalte'' Se forma primero una matriz poco calcificada, que más tarde se calcifica casi por completo. Los componentes de esta matriz son sintetizados por los ameloblastos, que son células cilíndricas largas. Al igual que los odontoblastos, estas células presentan prolongaciones citoplásmicas a lo largo de la matriz del esmalte. A la vez que la matriz se va mineralizando se produce una pérdida de agua y la destrucción del material orgánico. Cuando el contenido mineral alcanza aproximadamente un 93% finaliza la calcificación y se dice que el esmalte está maduro.
Completada su formación, el esmalte es relativament inerte, al no tener en su interior ningún tipo de células. Ello es debido a que los ameloblastos desaparecen después de la formación del tejido y de que el diente haya hecho erupción.

DIFERENCIACIÓN DE LOS AMELOBLASTOS

Los ameloblastos se diferencian a partir del epitelio dental interno. Al requerir este proceso de diferenciación la presencia de dentina, su aparición se produce, dentro del germen dental, en la región de la futura punta de la cúspide, que es donde se inicia la dentinogénesis de la corona. Esta diferenciación sigue a la progresiva aparición de dentina hacia las partes inferiores de las dos pendientes de la cúspide.
Mientras que durante la dentinogénesis los odontoblastos se repliegan hacia la pulpa, los ameloblastos lo hacen en sentido contrario, es decir en dirección periférica. A la vez que empieza a formarse la matriz del esmalte, los ameloblastos se van alejando de la superficie de la dentina, y forman proyecciones cónicas cortas que se denominan procesos de Tomes y que aparecen situados entre el esmalte en formación, lo que permite a los ameloblastos contactar con los vasos sanguíneos del folículo dental (figura 1.16). Esta nueva fuente de suministro de nutrientes reemplaza la anterior aportación de los vasos sanguíneos de la papila dental, que fue interrumpida al comenzar la formación de la dentina.

FORMACIÓN DEL ESMALTE

Durante las diferentes etapas que se han ido describiendo en la vida de los ameloblastos, éstos van liberando las proteínas que forman la matriz orgánica inicial del esmalte, sobre la que posteriormente se depositará la materia inorgánica.
Posteriormente el esmalte sufre una serie de cambios conocidos con el nombre de maduración en los que las proteínas de la matriz van siendo eliminadas, a la vez que hay un flujo de iones minerales a lo largo de la matriz. Este transporte de elementos minerales implica un crecimiento cristalino que va ocupando los espacios dejados libres por la destrucción de los componentes orgánicos del esmalte y por la progresiva pérdida de agua y que conduce a la total mineralización de la matriz del esmalte. Al parecer este momento, los ameloblastos participan eliminando algunas proteínas y suministrando iones de calcio. La presencia de una ATP asa de Calcio y Magnesio en esta superficie podría ser una confirmación de este transporte de calcio hacia el esmalte. El crecimiento de cistales de calcio va en aumento hasta alcanzar una anchura promedio de 65nm.

PENETRACIÓN DE COMPONENTES DEL ESMALTE DENTRO DE LA DENTINA

El primer material secretado por los ameloblastos, se ha identificado como proteínas del esmalte, que se van acumulando en forma de manchas en la futura zona de unión entre el esmalte y la dentina y algunas veces está ampliamente introducidas entre las fisuras de colágeno de las capas de la dentina dirigidas hacia el cuerpo celular del odontoblasto. Esta penetración ha sido recientemente confirmada, mediante técnicas de inmunodetección que ha detectado la entrada de amelogenina no solo en la predentina sino también en los espacios interelulares de los odontoblastos.; se desconoce cuál es la finalidad y el tipo de acción realizada por esta unión esmalte-dentina.

RUIZ MÁRQUEZ, JUAN CARLOS