Regeneracion y reparacion periodontal
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Reproducción o reconstitución completa o parcial de los tejidos periodontales en altura y en función, es decir, la formación de hueso alveolar por fibras colágenas funcionalmente orientadas sobre el cemento
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- 2. Cicatrización de una herida por tejido que no restaura completamente la arquitectura y parte de su función Restauración de la arquitectura y la función en una herida Reparación Regeneración Potencial Reparativo de Tejidos Periodontales Lindhe, J. Lang, N. Karring T. PeriodontologÍa clínica e implantologÍa odontológica. 5ta edición. 2009.
- 3. REINSERCIÓN Potencial Reparativo de Tejidos Periodontales Lindhe, J. Lang, N. Karring T. PeriodontologÍa clínica e implantologÍa odontológica. 5ta edición. 2009.
- 4. La unión de tejido conectivo con una superficie radicular que ha sido privada de su aparato de inserción original Nueva Inserción Potencial Reparativo de Tejidos Periodontales Lindhe, J. Lang, N. Karring T. PeriodontologÍa clínica e implantologÍa odontológica. 5ta edición. 2009.
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- 7. Potencial Reparativo de Tejidos Periodontales
- 8. Regeneración Periodontal 4 Criterios Selle epitelial funcional debe ser re- establecido Nuevas fibras de Sharpey Nuevo cemento acelular Altura de hueso alveolar 2 mm de la UAC Lindhe, J. Lang, N. Karring T. PeriodontologÍa clínica e implantologÍa odontológica. 5ta edición. 2009.
- 9. Proceso de Regeneración El éxito de la regeneración periodontal es la protección del sitio de curación del ambiente oral, el sellado inicial y el aislamiento del sitio. BARTOLD. M. Tissueengineering: a new paradigm for periodontal regeneration based on molecular and cell biology.2000
- 10. Proceso de Regeneración BARTOLD. M. Tissueengineering: a new paradigm for periodontal regeneration based on molecular and cell biology.2000
- 13. Autores
- 14. Generalidades Reconstrucción de los tejidos periodontales exitosa. Regulación intrínseca entre células y componentes de la matriz. La identidad de un tejido se define por la naturaleza de la matriz extracelular
- 15. Generalidades Terapias de regeneración son direccionadas hacia la producción de un tipo de tejido en el periodonto. Existen factores clave en la regeneración ESTIMULAR UNA SERIE DE EVENTOS EN CASCADA
- 16. Factores de Diferenciación y Crecimiento
- 17. Factores de Crecimiento Derivado de Plaquetas Factor de Crecimiento Derivado de Plaquetas Efecto principal Activa división celular Factor de competencia Células competentes ante la división Efecto en osteoblastos Proliferación
- 18. Factor de Crecimiento de Insulina-I y II Factor de crecimiento de Insulina En presencia de fibroblastos actúan como factores progresivos. Acción en el hueso. Factores mitógenos Regulada por proteínas de unión al factor de crecimiento de insulina. Se puede combinar con el factor de crecimiento derivado de plaquetas.
- 19. Proteínas Morfogénicas óseas Factores reguladores. Capacidad de cambiar el fenotipo de células mesenquimales. Habilidad de inducir formación ósea. Sitios extra-esqueletales. Requeridas para desarrollo embrionario. Pueden afectar expresión fenotípica.
- 20. Factor de Crecimiento Transformante Beta Incrementa la producción de matriz Factor quimiotáctico para células ósea. Incrementa la diferenciación de osteoblastos Formación de colágeno Tipo I Factor de crecimiento multifuncional que estructuralmente se va a encontrar relacionado con las proteínas morfogénicas óseas pero es funcionalmente diferente.
- 21. Factores de Crecimiento Fibroblásticos Promueve el crecimiento en la mayoría de fibroblastos. Proliferación y migración de células endoteliales y del ligamento periodontal. Replicación de células óseas. Acelera formación de hueso y reparación e fracturas
- 22. Proteínas de la Matriz Extracelular y Factores de Aditamento Proteínas de matriz extracelular Control sobre las células. Amelogeninas Iniciación y crecimiento de cristales de hidroxiapatita. Matriz derivada del esmalte Evaluada para uso clínico.
- 23. Fibronectina Es una glicoproteína presente en el suero y producida por una variedad de tipos de células. Adherencia de las células a la matriz extracelular. Facilitar la interacción entre los fibroblastos y el diente. Incrementan la adherencia y proliferación de los fibroblastos , y va a disminuir la adherencia de células epiteliales. Aumento en la inserción de tejido conectivo..
- 24. Mediadores del Metabolismo Óseo Prostaglandinas. IL-1 y factor de necrosis tumoral alfa Glucocorticoides Mitogénicas para osteoblastos. Estimulación de prostaglandinas. Dexametasona.
- 27. Autores
- 28. Introducción Objetivo Discutir los mecanismos moleculares que participan en la formación de progenitores osteoblásticos y osteoblastos maduros a partir de MSC´s Se discuten estudios recientes de caracterización fenotípica de MSC´s y osteoclastos para clarificar su origen y papel Se discute el orden jerárquico de eventos moleculares y señala el papel de MAPKs, Wnt, BMP en reparación ósea
- 29. Generalidades Reparación ósea en adultos Embriogénesis Agentes Moleculares Principales PTH Wnt BMP Quinasas MSC´s Osteoclastos Inflamación Escasez de células madre pluri- potenciales y osteoprogenitoras Incremento de las fuerzas mecánicas en adultos I. Organogénesis de huesos largos: Modelo de osteogénesis para reparación ósea en adultos
- 30. Generalidades Osteogénesis Tipos de células específicos Andamios Expresión de moléculas de Matriz Extracelular Estímulos Mecánicos EndocondralIntramembranosa MSCs Núcleo de condensación mesénquimal CondrocitosOsteoblastos Depende de Varios Factores Fracturas TRAP Osteocalcina Fosfatasa Alcalina Desarrollo Fetal Callo Combinación Condrocitos HT & T.O
- 31. Factores Moleculares y Celulares Involucrados en la Reparación Ósea
- 32. Factores Moleculares y Celulares Involucrados en la Reparación Ósea
- 33. Generalidades II. El hueso es formado a través de mecanismos fuertemente regulados Formación Ósea Células mesenquimales Condensaciones Que se adhieren gracias a la expresión de moléculas de adhesión Condrocitos PericondrioMatriz Rica en Colágeno 2 a 1Sox 9 Runx2 Placa de Crecimiento Zona de descanso Zona Proliferativa Zona Hipertrófica Zona Vascular Condrocito Hipertrofico Vasos Sanguíneos Condroclastos Células pericondriales Osteoblastos Collar Óseo Apoptosis Matriz Andamio Espongiosa Primaria
- 34. Eje Ihh-PTHrP Ihh Regulador master en diferenciación de condrocitos y osteoblastos Estimula la proliferación de condrocitos PTHrP Determina el punto donde los condrocitos detienen su proliferación y comienzan una diferenciación hipertrófica Hh pTCH
- 35. Eje Ihh-PTHrP Hh pTCH Suprime Acitividades Smo Gli 1 Activador Gli 2 Activador / Represor Gli 3 Represor Proteinas Gli GSK3B Receptor PTH- R1 PKA/ PKC Sin Ihh, GliR es predominante y la presencia de Ihh incrementa el contenido de GliA , que lleva a la activación de factores de transcripción específicos
- 36. Eje Ihh-PTHrP
- 37. BMP III. Proteínas Óseas Morfogéneticas Miembros de la familia del factor transformante B de factores paracrinos BMP Alk 2, 3, 6 TGFB Alk 4, 5 Cuando se activa BMP-RII, Alks transducen las señales a moléculas Smad en el citoplasma Smad R-Smads Co-SmadsI-Smads 1, 5, 8 BMP TGFB 2, 3 4 Inducir formación endocondral ósea cuando se inyectan en ratones Pérdida de función Condensación mesenquimal y condrogénesis es desordenada
- 38. BMP Fuerte impacto en diferenciación osteoblástica BMP2-> Inhibidor Dlx5 y Dlx3 2 niveles de actividades Étapa Primaria Étapa MaduraciónBMP 3,7 • Osteoblastos que recubren hueso recién sintetizado BMP2,4 • principalmente en condrocitos hipertróficos maduros
- 39. BMP
- 40. Wnt Son una familia de proteínas secretadas que están involucradas en varios aspectos importantes de función celular, particularmente osteogénesis Wnt 1, 3ª, 4, 5, 10b Papel significativo en formación ósea Wnt Fzds 1,2,4,5 Lrp5, 6 B-Catenina Degradada por Ubiquitinación GSK3B FosforilaciónAcumulación en citoplasma y núcleo (LEF/TCF) CREB Transcripción Genética Wnt inducen la proliferación y diferenciación de MSCs a linaje osteoblástico, e inhiben la formación de condrocitos y adipocitos
- 41. Wnt
- 42. MAPK
- 43. Remodelado Óseo Posterior a Fractura
- 45. Conclusiones El proceso de reparación ósea se asemeja al desarrollo normal óseo durante la embriogénesis con ciertas diferencias Después de una injuria, hipoxia e inflamación inducen vascularización MSCs poblan la herida Terapias osteoregenerativas pueden incluir mecanismos de vascularización para incrementar masa ósea Inyección de : 1.Células osteo- regenerativas 2. Factores inductores de osteoblastos 3. Inhibidores- osteoblásticos 4. Fx Antirresortivos Incrementan masa ósea Se necesita Información crucial que revele las propiedades nativas de MSC y osteoclasto
- 48. Autores
- 49. Generalidades Periodonto dañado Capacidad de regeneración limitada Ejemplo de la ortodoncia Primeras fases de enfermedad periodontal. Eventos asociados con la regeneración
- 50. Generalidades Colocación de estructuras que van a funcionar como sustitutos Alternativas por la ingeniería de tejidos INJERTOS El ligamento periodontal presenta una de las capacidades de turn over más altas Células progenitoras próximas a los vasos sanguíneos. Células con características de stem cells mesenquimales capaces de la regeneración tisular.
- 51. Generalidades
- 52. Stem Cells en el Ligamento Periodontal Propiedades Tasa de proliferación más alta que las stem cells en médula ósea Alta capacidad proliferativ a. • Similitudes con stem cells presentes en la pulpa. Senescencia.
- 53. Propiedades de crecimiento de stem cells en el Ligamento Periodontal La naturaleza inmortal de las stem cells embrionarias es dada por la alta expresión de la enzima telomerasa, importante para mantener la longitud y estabilidad del cromosoma durante la división celular. La telomerasa se encuentra ausente en muchas stem cells mesenquimales prolongando la senescencia celular alterando una serie de reguladores del ciclo celular que permite la progresión de la fase G1 a la fase, como resultado hay un alto potencial proliferativo y una alta tasa de supervivencia.
- 54. Caracterización y Origen de stem cells Stem cells del ligamento periodontal Presenta el marcador STRO-1. Comparten con Marcador perivascular CD146 y alfa actina del músculo liso, antígeno asociado a pericito 3G5 . Origen perivascular de estas células. Residen en un entorno común con las stem cells de médula ósea. . Otros marcadores como: Fosfatasa alcalina, colágeno tipo I, osteonectina, osteopontina, osteocalcina, sialoproteína ósea. .
- 55. Caracterización y Origen de Stem Cells El LP va a compartir algunas características morfológicas con el tendón por su capacidad de absorber fuerzas mecánicas Existe un reto significativo para la caracterización de stem cells del LP: 1. Monitorear las células para encontrar proteínas específicas de adhesión a cemento (PLAPL-1). 2. Establecer es la expresión fenotípica y genotípica de perfiles de proteínas.
- 56. Potencial de Diferenciación de las Stem Cells del LP Stem cells de médula ósea pueden ser inducidas a formar depósitos mineralizados in vivo. El multipotencial de las stem cells del LP Por la formación de lípidos positivos - O La capacidad de formar un tejido organizado y funcional Xenoinjertos pueden formar un tejido colágeno tipo I similar al LP Las unidades formadoras de colonias fibroblásticas derivadas del ligamento periodontal
- 57. Terapias Periodontales de Regeneración Objetivo Varios procesos quirúrgicos propuestos. Para mejorar los procesos asociados con la regeneración y reparación de los tejidos. Combinación de factores de crecimiento. Se desconocen el mecanismo exacto por el cual se va a generar cemento. Qué es lo clave para una regeneración exitosa?
- 58. Ingeniería de tejidos Objetivo Avances recientes en factores de crecimiento y polímeros biodegradables Células del ligamento periodontal en defectos periodontales.
- 59. Aplicaciones Clínicas de las Stem Cells Derivadas de los Humanos Hay estudios para investigar el uso de stem cells en la regeneración periodontal. Stem cells del LP en defectos periodontales en modelos de ratas Ingeniería tisular para regenerar defectos. Necesidad de establecer condiciones específicas que induzcan crecimiento y diferenciación
- 62. Autores
- 63. Autores
- 64. Introducción Enfermedad Periodontal Citoquinas & Enzimas Proteolíticas Ligamento Periodontal Migración epitelio de unión Reabsorción ósea irreversible Regeneración Periodontal MSC´s Andamios Microambiente IdóneoMoléculas Bioactivas Inestables Carecen de señalización celular Rechazo inmunológico Nuevas Moléculas para Regeneración Periodontal
- 65. Generalidades I. Papel de las moléculas bioactivas en la regeneración periodontal Grupo de moléculas de señalización que no sólo reparan la red de señalización sino que también promueve la regeneración periodontal
- 66. II. Microambiente Celular libera Moléculas de señalización para modular MSC Generalidades MSC Microambiente Inadecuado IPDLSCs Mayor capacidad de proliferación y migración Menor capacidad osteogénica, adipogénica e inmunomodulatoria DFC´s Microambiente Adecuado Microambiente Jóven +Proliferación y diferenciación Tejido Mineralizado Factores Paracrinos
- 67. Generalidades III. MSC libera señales moleculares para modular el microambiente MSC Libera citoquinas antiinflamatorias Expresión de fx de crecimiento Secreción de proteínas inmuno-modulatorias Cambios en Microambiente Interacciones célula-célula Autocrinas o Paracrinas Vesículas extracelulares mRNA microRNA Interactúan con receptores y activan vías de señalización
- 68. Generalidades IV. Moléculas bioactivas actúan como señales moleculares que modulan MSC y recrean el microambiente Microambiente inflamatorio Suprime potencial regenerativo de MSC Moléculas Bioactivas Moléculas de señalización Reclutan MSC endógenas Inducen MSC exógenos a diferenciarse Promueve comunicación célula-célula Promover regeneración periodontal
- 69. Generalidades V. Moléculas Bioactivas asociadas con la regeneración periodontal La regeneración periodontal se define como la reinserción del ligamento periodontal y la regeneración del hueso alveolar Las moléculas bioactivas pueden actuar como un puente, vinculando MSC endógenas y exógenas en el microambiente dañado e induciéndolas a diferenciarse
- 70. Generalidades V. Moléculas Bioactivas asociadas con la regeneración periodontal
- 71. Generalidades VI. Factores de Crecimiento Mediadores biológicos naturales que han sido utilizados por su potencial para regular eventos celulares importantes a través de la unión de receptores en las membranas celulares e induciendo vías de señalización intracelular FDA EMD Facilita adhesión, proliferación y diferenciación de osteoblastos y PDLSC Colapso rhPDGF-BB PDGF +Simvastatin PDGF PRP Rico en factores de crecimiento endotelial vascular PRF Factores angiogénicos
- 72. Generalidades VII. Farmacéuticos Aspirina Melatonina AINE Administración local Controla inflamación Ratones + Formación ósea Controla el ritmo circadiano y el ciclo del sueño Incrementa la regeneración periodontal Disminuye TNFa Restaura capacidad osteogénica MSC
- 73. Generalidades VIII. Extractos de plantas Osthole Resveratrol Quercitrin Molécula bioactiva extraída de Coumarin Anti-inflamatorio, anti- oxidante, anti- osteoclásticos Flavonoide dietético Retrasar senescencia y prevenir pérdida ósea Ratas reduce niveles de citoquinas y ROS Promueve potencial osteogénico MCS endógena Inhibe la expresión de COX-2 y PGE2
- 74. Generalidades IX. Moléculas Bioactivas Potencializan Efectos de Agregados Celulares en Regeneración Periodontal Andamios Proveen espacio y ambiente para que las células madre sobrevivan Inducen macrófagos y respuesta inmune Falencias MEC Colágeno Integrinas Proteoglicanos MEC Capa Gruesa PDLSC Cultivo 2 días ácido ascórbico 14 días Agregados celulares +PDSLC (2 Capas) +BMMSC
- 75. Generalidades
- 76. Conclusiones Las moléculas bioactivas muestran efectos prometedores en la reparación del microambiente dañado y en la modulación del comportamiento celular Hay muy poca evidencia que sustente la capacidad de regeneración periodontal de estas moléculas en especial cuando se utilizan con agregados celulares por lo tanto futuras investigaciones son necesarias
Notes de l'éditeur
- La reunión de tejido conectivo con una superficie radicular en la cual hay presencia de tejido periodontal viable. Ocurre cuando en una superficie radicular todavía persiste tejido viable del ligamento periodontal de manera que en la curación de este tejido es capaz de unirse con las fibras periodontales del lado opuesto de la herida. Se denomina reinserción a la unión entre dos partes de un tejido previamente separadas, bien debido a una herida periodontal o al proceso destructivo de la periodontitis. Ocurre cuando en una superficie radicular todavía persiste tejido viable del ligamento periodontal de manera que en la curación este tejido es capaz de unirse con las fibras periodontales del lado opuesto de la herida. Este fenómeno puede darse durante la curación de las zonas más profundas de la bolsa periodontal.
- Nueva Inserción: La unión de tejido conectivo con una superficie radicular que ha sido privada de su aparato de inserción original (nueva definición). Esto puede ocurrir con o sin la formación de nuevo cemento. La formación de nuevo hueso alveolar no es parte de nueva inserción.
- Reparación: Cicatrización de una herida por tejido que no restaura por completo la arquitectura o la función de la parte. El ejemplo usual de la reparación en el tejido periodontal es la formación de epitelio largo de unión. en la reparación ocurre el emplazamiento de un tejido que no permite la restauración funcional ni morfológica original del periodonto, considerándose como una cicatriz no funcional. De esta manera, la unión epitelial larga se interpreta como reparación pues no hay restauración de la arquitectura tisular periodontal, sino un epitelio largo que funcionalmente actúa únicamente como sellado del medio interno. Otras posibilidades de reparación, aunque menos frecuentes en el ser humano, son la adhesión del tejido conectivo con reabsorción radicular, y la anquilosis radicular por crecimiento óseo y reabsorción radicular
- Por lo tanto, la regeneración periodontal (RP) supondría una recuperación completa de los tejidos del periodonto en altura y función, es decir, la formación de hueso alveolar, una nueva inserción conectiva mediante fibras de colágeno funcionalmente orientadas sobre cemento de nueva formación. Sin embargo, cuando hablamos de regeneración periodontal solemos referirnos a una regeneración parcial (en altura) del periodonto
- REGENERACIÓN PERIODONTAL: Cuando hablamos de regeneración periodontal, se cree que se deben consierar al menos 4 criterios para que la regeneración ocurra, las cuales son: Un selle epitelial funcional que debe ser re-establecido en la porción mas coronal de los tejidos y no debe ser mayor de 2 mm en longitud Nuevas fibras del tejido conectivo (fibras de sharpey) deben ser insertadas en la superficie radicular previamente expuesta Nuevo cemento acelular, extrínseco y fibroso debe ser reformado sobre la superficie radicular previamente expuesta La altura del hueso alveolar debe estar a 2 mm de la unión amelocementaria
- Los tejidos conectivos blandos periodontales de mamíferos adultos contienen poblaciones heterogéneas de células con linajes di- versos, propiedades metabólicas, expresión génica y funciones (29, 51, 62) (Figura 2). Cada compartimiento celular periodontal puede contener las células necesarias para la regeneración de otras estructuras periodontales, aunque en concentraciones diferentes, y su La participación puede estar regulada por otros factores (57, 72, 80). Los tipos celulares necesarios para la regeneración periodontal incluyen células epiteliales para sellar el área de la herida, células fibroblásticas para los tejidos conectivos blandos de la encía y el ligamento periodontal, células formadoras de tejido mineralizadas (células óseas alveolares para la formación ósea y cementoblastos para la cementogénesis ) Y células endoteliales para formar vasos sanguíneos (Tabla 5).
- Una reconstrucción periodontal exitosa comprende la regeneración de varios tejidos como cemento, ligamento periodontal, hueso y encía. La regeneración de cualquier tejido es un proceso biológico complejo que requiere una regulación intrínseca entre las células, factores de crecimiento, hormonas sistémicas y los componentes de la matriz extracelular. La identidad de un tejido particular se define por la naturaleza bioquímica de la matriz extracelular, que esta va a contener el fenotipo de las células.
- Las terapias de regeneración han sido direccionadas hacia la producción de un tipo de tejido en el periodonto. Por ejemplo, el hueso se requiere para una regeneración exitosa por lo que hay una variedad de tratamientos(biológicos y de membrana) que son ideales para la regeneración y se asume que la regeneración subsecuente de otros tejidos va a ocurrir. La clave de la regeneración es estimular una serie de eventos en cascada hasta un punto que puedan resultar en la coordinación de la formación de un tejido.
- Los factores de crecimiento son proteínas que pueden actuar tanto local como sistémicamente para el crecimiento y función de las células en múltiples maneras.(tabla 1). Pueden actuar de manera endocrina donde las células que las producen también son afectadas por estos factores, o de manera paracrina donde la producción de un factor de crecimiento de una célula afecta la función de otra célula diferente. Estos factores pueden controlar el crecimiento de las células y como consecuencia el número de células disponibles para producir un tejido. Pueden controlar el metabolismo de un tipo de célula en participar, por ejemplo la tasa de producción de un componente de la matriz extracelular como el colágeno. La diferenciación de estos factores controla el estado fenotípico de las células, causando que el precursor de estas se convierta en un precursor completamente funcional de un tipo de célula en particular, como por ejemplo una célula indiferenciada mesenquimal que se convierte en un osteoblasto. Varios factores de crecimiento, que actúan solos o en combinaciones, han sido examinados por su potencial de regeneración periodontal en modelos animales y en la clínica, como por ejemplo el factor de crecimiento derivado de plaquetas.
- Se han encontrado varios tipo de células que van a sintetizar este factor derivado de plaquetas, células de origen mesenquimal responden a este factor. El efecto principal que el factor de crecimiento derivado de plaquetas es que es un mitógeno iniciando la división celular. En estudios utilizando fibroblastos este factor derivado de plaquetas actúa como un factor de competencia, esto se define como un factor de crecimiento que hace una célula competente a la división celular. Por otro lado un factor progresivo como el factor de crecimiento de insulina lo que va a hacer es inducir la mitosis. Los osteoblastos van a proliferar en respuesta al factor de crecimiento derivado de plaquetas sin necesidad de agregar otros factores de crecimiento, resultados similares a estos se han encontrado en las células del ligamento periodontal.
- Son factores que van a ser mitógenos y como se mencionó anteriormente en presencia de fibroblastos van a actuar como factores progresivos(induce la mitosis) En el hueso los factores de crecimiento estimulan la proliferación de pre-osteoblastos y la diferenciación de osteoblastos, incluyendo también la síntesis de colágeno tipo I. La función de este factor de crecimiento está regulada por la presencia de una familia de proteínas de unión al factor de crecimiento de la insulina las cuales pueden aumentar o inhibir su actividad. La combinación de este factor con el factor de crecimiento derivado de plaquetas ha sido estudiada en la regeneración periodontal, esta puede potenciar el crecimiento de múltiples tejidos como el ligamento periodontal y tejidos gingivales por medio de la combinación entre un factor competente y un factor progresivo, con la adición del efecto mitogénico del hueso en las células precursoras óseas.
- Constituyen a una familia de factores reguladores, originalmente fueron descubiertas por la presencia de estas en extractos inductivos del hueso. Una variedad de este tipo de proteínas han sido estudiadas en modelos preclínicos de regeneración periodontal. La proteína morfogénica-2 y la 7(también llamada proteína osteogénica-1) son fabricadas utilizando métodos de recombinación de ADN cediendo proteínas individuales puras, ambas son sintetizadas utilizando sistemas de expresión celular de mamíferos. Estas proteínas pueden cambiar el fenotipo de células mesenquimales precursoras a osteoblastos maduros o condroblastos, también van a ser quimiotácticas para ciertos tipos de células del linaje osteoblástico. Estudios preclínicos han demostrado in vivo la habilidad de estas proteínas de inducir la formación de hueso en una variedad de localizaciones anatómicas. Son los únicos factores capaces de inducir la formación óseas en sitios extra-esqueletales, causando diferenciación de las células derivadas del tejido blando a células productoras de hueso, esta actividad hace que estas proteínas se consideren un buen candidatos para la regeneración del hueso alveolar. Las proteínas morfogénicas óseas son requeridas para el desarrollo embrionario del esqueleto, dientes, y otros tipos de órganos y tejidos. Se ha demostrado que estas proteínas pueden afectar la expresión fenotípica de las células del ligamento periodontal.
- Es un factor de crecimiento multifuncional que estructuralmente se va a encontrar relacionado con las proteínas morfogénicas óseas pero funcionalmente va a ser diferente. Sintetizados por muchos tipos de células. Generalmente incrementa la producción de matriz conllevando a un incremento de la fibrosis. Quimiotáctico para células ósea, donde puede aumentar o disminuir la proliferación de estas, dependiendo del estado de diferenciación de las células, condiciones del cultivo y la concentración de factor de crecimiento transformante beta aplicado. En la mayoría de los estudios incrementa la diferenciación de osteoblastos y precursores de osteoblastos, por ejemplo va a aumentar la formación de colágeno tipo I en la matriz extracelular. In vivo se ha mostrado que produce nuevo cartílago o hueso si se coloca próximo a este, sin embargo no induce la formación de hueso nuevo cuando se coloca lejos del sitio óseo.
- Son miembros de una familia de por lo menos 9 productos relacionados genéticamente. Su nombre viene por su efecto de promover el crecimiento en la mayoría de fibroblastos, este va a estimular también la angiogénesis, cicatrización, y la migración celular. Pueden estimular la proliferación y migración de células endoteliales y del ligamento periodontal. Estimulan la replicación de células óseas, pero en ciertas condiciones puede inhibir la síntesis de la matriz ósea. In vivo ha mostrado que aumenta la formación de hueso y acelera la tasa de reparación de fracturas.
- Una variedad de proteínas de la matriz extracelular van a controlar hacia donde migran las células, cómo se van a adherir, y cómo van a funcionar. Amelogenins: son una familia de proteínas de la matriz extracelular que regula la iniciación y crecimiento de los cristales de hidroxiapatita durante la mineralización del esmalte, la expectativa de esta proteína es que intervenga directamente en la formación del cemento. La formación de la dentina es dependiente de la interacción matriz-célula, estudios in vivo ha demostrado que las células mesenquimales del folículo dental van a desarrollar una matriz de tejido duro que se cree que va a ser cemento cuando es expuesto a las proteínas de la matriz del esmalte. Un extracto ácido del esmalte(matriz derivada del esmalte): está siendo evaluada para uso clínico, la expectativa es que esta matriz vaya a generar cemento, sin embargo se ha demostrado que la exposición de células del LP a esta matriz va a aumentar su proliferación, la síntesis total de proteínas, y el número de nódulos minerales formados.
- Es una glicoproteína presente en el suero y producida por una variedad de tipos de células. Su mayor función es la adherencia de las células a la matriz extracelular, y además va a jugar un papel muy importante en la regeneración y cicatrización de las heridas. La mayoría de las células de los tejidos requieren de la presencia de una matriz extracelular para diferenciarse completamente y funcionar y se ha encontrado que la fibronectina va a asistir en la interacción célula-matriz. En la cicatrización periodontal la aplicación de fibronectina se ha juntado con la superficie de la raíz desmineralizada. La demsineralización va a exponer las fibras de colágeno en la superficie de la raíz y la fibronectina va a facilitar la interacción entre los fibroblastos y el diente. Se ha demostrado que la fibronectina tiene la habilidad de incrementar la adherencia y proliferación de los fibroblastos , y va a disminuir la adherencia de células epiteliales. Esta se puede considerar para regeneración periodontal ya que va a aumentar la inserción del tejido conectivo que va a llevar a un aumento en la formación ósea y de ligamento periodontal.
- Hay otros agentes que van a afectar el crecimiento del hueso, agentes solos o en combinación con uno de los factores de crecimientos descritos anteriormente. Las prostaglandinas van a tener múltiples roles en el metabolismo óseo, los efectos de muchos factores de crecimiento y de citoquinas van a ser dependiente de la síntesis endógena de las prostanglandinas. Las prostaglandinas van a ser mitogénicas para los osteoblastos y van a estimular la diferenciación, pero pueden disminuir la síntesis de la matriz pos los osteoblastos diferenciados. Estudios in vivo muestras que las prostaglandinas aumentan la formación perióstica y endóstica del hueso sugiriendo un aumento en el hueso alveolar IL-1 y factor de necrosis tumoral alfa: estimulan la producción de prostaglandinas por medio de las células ósea, y se cree que van a tener un papel en la pérdida ósea posterior a la disminución de estrógeno. La IL-1 y el factor de necrosis tumoral alfa son usualmente reconocidos como activadores de la resorción ósea y como mediadores importantes de la pérdida ósea en la enfermedad periodontal, sin embargo también van a tener efectos positivos y negativos en la formación ósea. Glucocorticoides como la dexametasona tienen también efectos directos e indirectos en el metabolismo óseo, la administración crónica de glucocorticoides resulta en pérdida ósea por una depresión en el funcionamiento de los osteoblasto y un aumento en el número de unidades remodeladoras óseas. Sin embarbo aumenta la actividad de algunos factores de crecimiento que de manera sinérgica van a aumentar la diferenciación de células osteoblásticas y por lo tanto la formación de tejido óseo. Glucocorticoides mejorar la diferenciación de células precursoras osteoblásticas.
- El periodonto es un tejido complejo compuesto por una parte dura(cemento y hueso) y una parte balnda(encía y ligamento periodontal). Cuando el periodonto se encuentra dañado va a tener una capacidad de regeneración más limitada. Por ejemplo en la ortodoncia va a ver nueva formación de cemento, remodelado del ligamento periodontal y nueva formación ósea que va a ser observado durante los movimientos ortodónticos, esto se puede clasificar más como una respuesta fisiológica que como una verdadera reparación o regeneración del tejido dañado. Durante las primeras fases de la enfermedad periodontal se puede apreciar una regeneración menor, pero una vez que esta se encuentra establecida solo la intervención terapeútica va a tener potencial para inducir una regeneración. Hay una serie de eventos complejos asociados con la regeneración dentro de los cuales están: reclutamiento de células progenitoras locales al sitio de su subsecuente diferenciación a células formadoras de ligamento periodontal, cementoblastos u osteoblastos.
- En la actualidad la restauración de los tejidos periodontales dañados ha recaido casi completamente en el uso de colocación de estructuras que van a funcionar como sustitutos, que frecuentemente presentan muy poco o no presentan potencial reparativo. En general estos intentos de regeneración se han enfocado en regenerar el hueso alveolar perdido mediante el uso de autoinjertos(cortical, médula ósea) o aloinjertos, o materiales aloplásticos como la hidroxiapatita. Recientemente por medio de la ingeniería de tejidos se han desarrollado alterativas a tratamientos convencionales como: terapia de genes, administración local de membranas biocompatibles con o sin la presencia de factores de crecimiento seleccionados. Estas nuevas técnicas ofrecen alternativas interesantes a las terapias existentes para la reparación y regeneración del periodonto. El ligamento periodontal es altamente fibroso y vascular con una de las capacidades más altas de turnover del cuerpo, muchas células se encuentran presentes como cementoblastos, osteoblastos, fibriblastos, miofibroblastos, células endoteliales, células nerviosas y células epiteliales. También se han identificado una población pequeña de células progenitoras. Estas células progenitoras anteriormente mencionadas se van a encontrar próximas a los vasos sanguíneos donde van a exhibir características citológicas de stem cells. Se van a encontrar células con características de stem cells mesenquimales capaces de la regeneración tisular. El concepto de stem cell proviene desde hace 20 años por Melcher donde el propuso que las 3 poblaciones de células del periodonto: cementoblastos, células ósea, y fibroblastos del ligamento periodontal van a ser derivadas de una única población de células ancestrales o stem cells. Estudio de McCulloch et at la evidencia más cercana que afirma que estas células están presentes en los tejidos periodontales.
- La regeneración periodontal es esencialmente una representación del desarrollo de un proceso que incluye: morfogénesis, citodiferenciación, producción de la matriz extracelular y mineralización. Estos procesos respaldan el concepto de que algunas células stem mesenquimales se encuentran en el LP y van a ser responsables de la homeostasis de los tejidos, sirviendo como una fuente renovable de células progenitoras generando cementoblastos, osteoblastos, fibroblastos a lo largo de la vida.(fig 1). En el caso de una injuria del periodonto estas células mesenquimales stem pueden ser activadas hacia la diferenciación para la reparación y regeneración de tejidos. En este artículo se va a discutir las propiedades y características de las stem cells que residen en el ligamento periodontal y que pueden llegar a ser de una gran utilidad clínica.
- Utilizando condiciones específicas de cultivos se ha logrado establecer algunos clones de células con alta capacidad proliferativa. La alta proliferación de las stem cells del LP solo representan la menor proporción de las células que se pueden expandir in vivo a través de canales celulares. Las stem cells del LP exihiben 30% de tasa de proliferación más alta en comparación con las stem cells de la médula ósea. Todavía se debe establecer si las propiedades de las stem cells del LP son similares a las stem cells de la pulpa que presentan altos niveles de activadores de ciclo celular. Es importante considerar que las stem cells del LP son sometidas a la senecencia y por lo tanto son finitas, esta característica las diferencia de las stem cells embrionarias que van a ser inmortales.
- La naturaleza inmortal de las stem cells embrionarias es por la alta expresión de la enzima telomerasa, que es muy importante para mantener la longitud y estabilidad del cromosoma durante la división celular. La actividad de la telomerasa se encuentra ausente en muchas stem cells mesenquimales, lo cual es importante por que prolonga la senecencia celular regulando una serie de reguladores del ciclo celular que permite la progresión de la fase G1 a la fase S, conllevando a un alto potencial proliferativo y una alta tasa de supervivencia. Se ha demostrado que si las stem cells de la médula ósea son inducidas a expresar la telomerasa de manera activa su ciclo de vida puede incrementar hasta 3 veces. Pero considerando el potencial que existe de desarrollar estrategias que permitan manipular ex vivo y expandir las stem cells como las del LP se debe mirar con precaución ya que una sobre-expresión de la telomerasa puede convertir células clonales en tumores.
- Durante la embriogénesis el LP se va a formar por células que residen en el folículo denario, estas células se considera que van a derivar del ectomesénquima. STRO-1: marcador de stem cells que es utilizado para aislar y purificar las stem cells de la médula ósea, también se va a expresar en las stem cells del LP y de la pulpa dental. El LP stem cells también van a comaprtir el marcador perivascular CD146 con las stem cells de la médula ósea, así como alfa actina del músculo liso, antígeno asociado a pericito 3G5. Estas observaciones van a implicar el origen perivascular de estas células lo cual es consistente con lo encontrado por McCulloch et at que demuestra la presencia de células progenitoras en los espacios del LP de los ratones. Por lo tanto a pesar de las diferencias embrionarias entre las stem cells del LP y de la médula ósea, estas van a residir en un entorno común que es en los nichos perivasculares de los respectivos tejidos. En estas células se encuentran marcadores como: fosfatasa alcalina, colágeno tipo I, osteonectina, osteopontina, osteocalcina, sialoproteína ósea, estos van a ser expresados por las stem cells. Además que van a tener el potencial de expresar una variedad de antígenos asociados con el endotelio como CD 106, alfa actina del músculo liso, proteínas colágenas tipo I y III esto va a implicar la existencia de rutas moleculares comunes que van a regular la formación de hueso y cmento.
- Existe un reto significativo para la caracterización de stem cells del LP el cual es encontrar marcadores específicos para ligamento periodontal o cemento. Hay varias posibilidades: primero monitorear estas células para ver la presencia de una proteínas específica de adhesión del cemento o un cementoblastoma, así como la proteína asociada al LP PLAP-1. El LP va a compartir algunas características morfológicas con el tendón como por ejemplo un grupo de colágeno denso con la capacidad de absorber fuerzas mecánicas, por lo que se examinó la expresión de scleraxis que es un factor de transcripción específico del tendón, donde se encontró que las stem cells del LP van a expresar niveles más altos de este que las stem cells de la médula ósea. Para una mejor caracterización de las stem cells del LP lo que ahora se busca establecer es la expresión fenotípica y genotípica de perfiles de proteínas de estas stem cells utilizando tecnología proteomica, para poder lograr identificar moléculas claves que puedan participar en el desarrollo del hueso, cemento y LP.
- Estudios previos han demostrado que las stem cells de la médula ósea, puede en presencia de un medio inductivo como ácido asórbico, dexametasona o un exceso de fosfato inorgánico, ser inducidas a formar depósitos mineralizados in vivo. El multipotencial que tienen las stem cells del ligamento periodontal ha sido demostrados por su habilidad de formar lípidos positivos-O que contienen clusters de ácidos grasos cuando son cultivados en la presencia de un medio adipogénico. Un paso importante en la caracterización de las stem cells del LP es determinar la capacidad de formar un tejido organizado y funcional posterior a la implantación in vivo. Entonces cuando estas células sean incorporadas en una membrana de hidroxiapatita y posteriormente implantadas, una estructura típica similar al cemento y LP va a ser formada. Además estos xenoinjertos van a formar un tejido positivo colágeno tipo I similar al LP en las estructuras sustitutivas conectándose con el nuevo cemento formado, que va a ser morfológicamente similar a las fibras de Sharpey. Las unidades formadoras de colonias fibroblásticas derivadas del ligamento periodontal muestran un grado de heterogeneidad en sus características morfológicas, potencial de diferenciación y capacidades proliferativas. Esto va a indciar que dentro de la población de estas unidades formadoras de colonia a una mezcla de células estromales progenitoras en diferentes etapas del desarrollo que son mantenidas por una población pequeña de stem cells mesenquimales multipotenciales con la capacidad de auto-renovarse, como se describió anteriormente para las stem cells de la médula ósea.
- Una vez que la destrucción tisular ha ocurrido, una de las principales metas de la terapia periodontal es regenerar los tejidos afectados a su arquitectura original y su función. Muchos procesos quirúrgicos se han propuesto para la regeneración periodontal, los más recientes, son membranas que van a permitir promover una adecuada proliferación de células progenitoras en el sitio de la herida. Este procedimiento ha demostrado un potencial de regeneración importante para la sueprficie radicular del cemento, hueso alveolar, y LP. Sin embargo desafortunadamente los resultados clínicos utilizando este método son inconsistentes. Con el fin de mejorar los procesos asociados con la regeneración y reparación de los tejidos, los factores de crecimientos de polipéptidos han sido utilizados para facilitar esta regeneración periodontal, dentro de los cuales se encuentran: factor de crecimiento epidérmico, fibroblástico, de insulina, derivado de plaquetas, derivado de tumores, y proteínas morfogénicas ósea. La combinación de estos factores de crecimiento pueden ser útiles para la regeneración periodontal. Sin embargo estudios que reporten los resultados clínicos de estas combinaciones todavía son escasos. Todavía se desconoce el mecanismo exacto por el cual se va a formar el cemento por medio de restos factores de crecimiento, una teoría aceptable es que una matriz va a ser depositada en la superficie de la dentina recién formada que va a permitir la adherencia y diferenciación de células progenitoras en cementoblastos. Un factor clave para una regeneración periodontal existosa es el recrutamiento correcto de células al sitio y una producción de matriz extracelular que sea consistente con los tejidos periodontales. Como la implantación de células se ha visto que va a promueve la regeneración de otros tejidos como piel, cartílago, hueso, páncreas, pareciera lógico que cultivar stem cells de LP con una membrana correcta en conjunto con factores de crecimiento y difrenciación presentes en el coágulo sanguíneo va a conllevar a una nueva inserción del tejido periodontal por medio de la ingeniería de tejidos.
- El objetivo de la ingeniería de tejidos es fabricar o reemplazar los tejidos dañados o enfermos, basado en principios de biología celular y diferentes biomateriales biológicos. Avances recientes en factores de crecimiento y polímeros biodegradables han mostrado éxito en la regeneración del cartílago, hueso y otros tejidos dentro de los cuales se puede considerar el periodonto como un posible candidato para ser sometido a estos procedimiento que funcionan por medio de la ingeniería de tejidos. Estudios atuales han mostrado que las células del LP pueden ser transplantadas en defectos periodontales sin que se presente una consecuencia inmunológica o inflamatoiria. En modelos de ingeniería de tejidos se ha investigado la transferencia de cementoblastos con vectores para la sobreexpresión de diversos factores de crecimiento. Una estrategia de regeneración periodontal por medio de la ingeniería de tejidos va a ser por medio de la capacidad regenerativa de las stem cells que residen en el periodonto.
- Se han realizado diversos estudios para investigar el uso de stem cells en la reageneración periodontal. Actualmente se han implanatado stem cells del LP en defectos periodontales creados en ratas, donde los resultados indican que estas stem cells se van a unir tanto al hueso alveolar como al cemento, u existe evidencia de la formación de una estructura similar al LP. Actualmente se está utilizando la ingeniería tisular para regenerar defectos creados en el hueso alveolar, LP y cemento; implantando selectivamente stem cells de médula ósea y del LP con diferentes membranas biocompatibles en modelos preclínicos bovinos. Ya que se han visto reportes de stem cells de LP en humanos lo que sigue es determinar la utilidad clínica de estas células, se requieren estudios que determinen la eficacia ex vivo de estas stem cells de reparar los defectos periodontales. Se va a necesitar establecer condiciones específicas que induzcan el crecimiento y diferenciación de un linaje específico de stem cells multipotenciales, además de transportadores adecuados y factores inductivos que ayuden a la integración de estos en el ambiente.