Bioquímica dentalNora Patricia Flores-Moreno, Andrea Guadalupe Alcázar-Pizaña y Patricia Benítez-Chávez Departamento de Bioquímica, Facultad de Odontología, Universidad Autónoma de Nuevo León, Monterrey, Nuevo León, México Es impresionante ver que existe un mundo de información al respecto. su composición y los mecanismos de mineralización. En este capítulo llevamos a cabo una detallada revisión de los tejidos mineralizados. comprender y aplicar la bioquímica básica y general en su práctica profesional. Nos hemos centrado en desarrollar un extenso capítulo de bioquímica dental. se abordan los temas de la composición. incluyendo diferentes teorías al respecto. Séneca Como profesores de bioquímica dentro del área de la salud. Asimismo. dan lugar a la formación de las células que llegan a constituir todo un ser vivo. Asimismo. Iniciamos esta preedición pensando en que probablemente surjan algunas correcciones más adelante. Somos conscientes de que no es posible comprender el funcionamiento de un organismo vivo si no se conocen las interacciones que suceden tanto a nivel celular como molecular. decidimos crear nuestro propio capítulo de bioquímica dental. donde concentramos los temas de mayor relevancia y a través de los cuales podremos trabajar en el laboratorio incluido en nuestro Manual de Prácticas de Bioquímica. creemos que el estudiante del área médica debe conocer. No hay duda de que los seres vivos estamos hechos de moléculas que tienen la capacidad de interactuar. y por supuesto ver que existen libros enfocados exclusivamente a la bioquímica dental. u otros en los que los autores han incluido algún capítulo o tal vez sólo un tema. el resultado del cual podría derivar en alguna patología que no podría descifrarse si no se conocen las interacciones normales de las moléculas en condiciones favorables de salud. de los diferentes tejidos dentales y del tejido periodontal. ya que somos conscientes de la dificultad que supone para el estudiante de odontología aplicar los conocimientos generales de la bioquímica en su práctica odontológica.Presentación Nunca hay viento favorable para quien no sabe a dónde va. tanto inorgánica como orgánica. y de que dichas moléculas. Tomando lo anterior como referencia. finalizando con los temas propios de la película adquirida hasta llegar a la composición de los cristales en los cálculos dentales. Los fenómenos biológicos que suceden en un organismo vivo son la base de su buen o mal funcionamiento. a pesar de ser estructuras inanimadas. reiteramos nuestro compromiso de 3 . Pensando en nuestros estudiantes y creado para ellos.continuar escribiendo. y porque forman parte de nuestra historia por este apasionado mundo de la docencia de las ciencias básicas. Dra. Nora Patricia Flores-Moreno . queremos expresar nuestro más sincero agradecimiento a todos aquellos que han pasado por nuestro Departamento de Bioquímica. porque muchos han sido testigos de que la bioquímica es totalmente aplicable en nuestra práctica odontológica. con la meta puesta en crecer. tanto en contenidos como en calidad. labios y músculos masticadores. Cada uno de estos tejidos mineralizados contiene una matriz orgánica y una parte inorgánica (mineralizada). glándulas salivales. tejidos de soporte. Existen en la saliva una gran cantidad de sustancias orgánicas e inorgánicas. de las que hablaremos en el presente capítulo (algunas de ellas se muestran en la tabla 1). La saliva es producida por las glándulas salivales mayores: parótidas. Está formada por tejidos duros. y en menor cantidad por las glándulas salivales menores. De igual forma. sublinguales y submaxilares. la placa dentobacteriana. Es indispensable que el estudiante conozca. Trataremos de que el alumno pueda comprender la importante relación que existe entre la estructura de una proteína y su función. Los dientes están formados por tejidos mineralizados: esmalte. el paladar blando. Se considera que es uno de los nichos ecológicos con mayor biodiversidad conocido hasta la fecha. principal componente orgánico de los tejidos de soporte y de la mucosa gingival. Y como una parte importante de la práctica diaria del odontólogo presentamos la estructura bioquímica de la película adquirida.Bioquímica dental Nora Patricia Flores-Moreno. 5 1 . debido a que la concentración de sus componentes está relacionada con su función. a su vez. la lengua. de sus componentes y de la relación de éstos con su función en las piezas dentales. poniendo como modelo el colágeno. en el que las secreciones salivales contribuyen a los procesos digestivos. la matriz orgánica y los cálculos. es la primera porción del aparato digestivo. los dientes. La comunidad microbiana de la cavidad oral del ser humano es muy variada. Andrea Guadalupe Alcázar-Pizaña y Patricia Benítez-Chávez I. INTRODUCCIÓN La cavidad bucal. el paladar duro. Es la principal puerta de entrada de alimentos y líquidos hacia el organismo. es triturada por los molares. Cada uno de ellos tiene diferentes grados de mineralización. conocida como boca. envolviendo la comida que. que incluyen la mucosa gingival (encía). y por tejidos blandos. dentina y cemento. con la formación del bolo alimenticio. En ella comienza la digestión de los carbohidratos de los alimentos. En este capítulo hacemos una revisión detallada de cada uno de estos tejidos. llevamos a cabo una revisión de los tejidos blandos en boca. 6 I. Cada uno de ellos participa en la forma de las piezas dentales. SABP. funcionalidad y conserven la estética de los dientes naturales. con una composición química y unas propiedades físicas únicas. Introducción TABLA 1 PROTEÍNAS PRESENTES EN LA SALIVA Péptidos y proteínas salivales Tejidos en origen Porcentaje MUC5B (mucina MG1) Glándulas salivales mucosas 5-20 % MUC7 (mucina MG2) Glándulas salivales mucosas 5-20 % Inmunoglobulinas Linfocitos B (glándulas salivales) 5-15 % Proteína rica en glucoproteínas Parótida 1-10 % Cistatinas Glándula submaxilar y sublingual Histatinas Parótida y glándula submandibular EP-GP (=GCDFP15. submandibular. ya que pueden confundirse fácilmente con otros minerales como el berilo o la turmalina. En la actualidad existe una constante búsqueda de nuevos materiales para restauraciones dentales que ofrezcan resistencia. que significa equivocarse. las enfermedades gingivales y. y se ha logrado desarrollar nuevos materiales cerámicos basados en cristales de fluorapatita. Su éxito. la dentina y el cemento. además de tener una función muy especializada. III. II. PIP) Glándula sublingual 1-2 % Aglutinina Parótida. APATITAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA El término apatita proviene del griego apate. actualmente. las expectativas para el uso de apatitas van en aumento. COMPOSICIÓN DE LOS TEJIDOS MINERALIZADOS Como ya se ha mencionado. por supuesto. por ser las apatitas presentes en los tejidos mineralizados de los dientes. Las apatitas son minerales que contienen sustancias naturales. Las concentraciones varían según el tejido. Basándose en ello. El componente principal de los tejidos mineralizados es la hidroxiapatita. sublingual 1-2 % Lisosoma Glándula sublingual 1-2 % Lactoferrina Glándulas salivales (mucosas/serosas) 1-2 % Lactoperoxidasa Parótida < 1 % Defensinas Células epiteliales y glándulas salivales < 1 % 10 % 5 % desde el punto de vista bioquímico. los tejidos mineralizados de los dientes son el esmalte. sólidas y cristalinas. también contienen una pequeñísima parte de matriz orgánica y de agua. está siendo reconocido por odontólogos y técnicos dentales. la caries dental. . Revisaremos en este capítulo la composición química de las hidroxiapatitas y las fluorapatitas. el esmalte es el que posee una mayor mineralización. la participación de estas bacterias en la formación de la placa dentobacteriana. compuesta por sales minerales. Es un sólido cristalino duro y un componente muy importante del esmalte de los dientes. OH (Ca3 (PO4) 2) 3 Hidroxiapatita F – + 2F = (Ca3 (PO4) 2) 3 Ca OH Figura 2 Fluoración de la hidroxiapatita. A. En el organismo representa el 99 % del calcio y el 80 % del fósforo total.5.Bioquímica dental 7 s Prisma Cristales Cristal P Ca Ca P P Ca P Ca P Ca OH Ca P Ca P P P Ca Celdillas apiladas P P P Celdilla unitaria Ca Figura 1 Estructura de la hidroxiapatita. comparado con el de la hidroxiapatita que es de 5. se piensa que puede contribuir a la reconstrucción de órganos a partir de células madre. 1). • Los cristales de fluorapatita modifican la energía superficial del esmalte y dificultan la adhesión de la placa dentobacteriana. Se representa con la fórmula Ca10 (PO4) 6 (OH) 2. fosfato de calcio cristalino. Fluorapatita + 2OH Ca F – . gracias a lo cual tienen la propiedad de dureza que los caracteriza (fig. que por sus características físicoquímicas confiere una mayor resistencia a los ataques de los ácidos que la hidroxiapatita (fig. fósforo e hidrógeno. Debido a que se trata de un biomaterial.5. 2): • Los cristales de fluorapatita son más grandes que los de hidroxiapatita. y la mayor parte se encuentra en huesos y dientes (95 % del flúor absorbido) formando un mineral fosfato llamado fluorapatita (Ca5(PO4) 3F). Actualmente se realizan investigaciones con hidroxiapatita proveniente de diferentes fuentes. Hidroxiapatitas La hidroxiapatita es un mineral formado por átomos de calcio. utilizando tecnología genómica. Fluorapatitas Del flúor procedente de la alimentación se absorbe entre un 50 % y un 80 %. • El pH crítico de la fluorapatita es de 4. Es el componente principal de huesos y dientes. el de la primera es más resistente a los cambios de pH en boca. B. MECANISMOS DE MINERALIZACIÓN Como ya hemos mencionado. Reacciona con fuentes de fluoruro. Apatitas de importancia biológica • El flúor puede actuar como un inhibidor de la enzima enolasa durante la glucólisis. que pueden intercambiar los grupos hidroxilo por flúor. 3). como la hormona paratiroidea (PTH) y la calcitonina. así como la vitamina D. 2. Componente mineralizado La mineralización se produce casi siempre con participación de calcio. Es principalmente por estas razones por las que se añade fluoruro a las pastas de dientes. obturaciones. esmalte. La mineralización es un proceso multifactorial en el que intervienen la regulación por hormonas. restauraciones protésicas o algún otro tipo de tratamiento dental. y puede ser sintetizada en un proceso de dos pasos: 1. ya que en el interior del organismo se activa y se convierte en la hormona calcitriol (1. que causan la desmineralización del esmalte. El fosfato de calcio se genera combinando el calcio y las sales de fosfato en un pH neutro. ya sea como respuesta a procesos de envejecimiento o a diversos tipos de agresiones: caries dental. bloqueando la producción final de ácidos en las bacterias de la cavidad oral. la dentina y el cemento son los tejidos mineralizados de los dientes (fig. La vitamina D sufre dos hidroxilaciones en el organismo. el esmalte. por lo que se denomina calcificación . considerada una prohormona. como el monofluorofosfato de sodio o el fluoruro del calcio (CaF2). dentina y cemento Matriz orgánica Proteínas estructurales Colágeno/glucoproteínas/proteoglucanos Fase inorgánica Gran dureza y resistencia mecánica Figura 3 Tejidos mineralizados. para dar el mineral. Reacciones de la apatita en disolución: solubilidad. IV.25-dihidroxicolecalciferol). cuya función es regular la actividad de la proteína fijadora de calcio. Sin embargo.8 III. C. disolución La fluorapatita a menudo está combinada en matrices biológicas como solución sólida con la hidroxiapatita. la pulpa dental también puede llegar a mineralizarse. Su función Tejidos mineralizados: hueso. se requieren grandes cantidades de calcio y de fosfato para la mineralización de la matriz del esmalte y de la dentina. que van creciendo con la unión a más cristales. y en el diente maduro ya no es un tejido vivo. En el esmalte maduro no existe proteína. Programa las células blanco del intestino para que puedan producir la proteína fijadora de calcio y que realice su función: fijar el calcio proveniente de los alimentos. tienden a atraer el calcio. Algunas moléculas orgánicas tienden a favorecer el inicio de la mineralización. Otros iones también intervienen en la red de cristales y en la estabilidad de la fluorapatita. por tal motivo se puede considerar al colágeno como un agente de nucleación. Esmalte El esmalte recubre la superficie del diente en contacto con el medio bucal. el cual interacciona con el fosfato para la formación de hidroxiapatita. así. produciendo un compuesto de fosfato de calcio. pero sigue teniendo cambios dinámicos. que se encuentra en el esmalte en desarrollo. Los GAG tienden a hidrolizarse una vez que el calcio queda atrapado en su interior. llamados «sitios de nucleación». es «acelular». debido a la presencia de cargas dentro de su molécula. del que se ha encontrado una proporción similar a la del calcio en hueso. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL ESMALTE. esto sólo puede ocurrir cuando la producción de PTH es normal. entre ellas se encuentra el colágeno. y a atraer el calcio con los grupos carboxilo libres. como por ejemplo. Asimismo. y niveles altos la bloquean. El esmalte se forma en el período de desarrollo dental por unas células llamadas ameloblastos. Las células precursoras de los tejidos dentales tienen un papel regulador en los procesos de mineralización.Bioquímica dental es mantener la concentración adecuada de calcio y de fosfato en el suero sanguíneo y en los líquidos extracelulares. lo que favorece la formación de sitios de nucleación. hasta formar una estructura sólida denominada hidroxiapatita. CEMENTO Y HUESO ALVEOLAR A. algunas moléculas pueden actuar como inhibidoras de la mineralización. La vitamina D también genera un aumento del fosfato sérico. es decir. La PTH controla la concentración de calcio. que tiende a esterificar el fosfato con los grupos hidroxilo de la hidroxiprolina. Sin embargo. son glucoproteínas hidrófobas fosforiladas abundantes en el esmalte inma- 9 . V. el pirofosfato y los nucleótidos. Los mecanismos de mineralización son diferentes en cada tipo de tejido dental. El principal componente orgánico del esmalte es la proteína amelogenina. La mineralización se inicia con la formación de cristales minerales en forma de núcleos. como el magnesio. Es la sustancia más dura del organismo y la más mineralizada. DENTINA. La secreción de esta hormona es controlada por los niveles de calcio en sangre: niveles bajos estimulan la secreción. Las amelogeninas difieren del colágeno en que no tienen hidroxiprolina. con la atracción del calcio a su estructura y reaccionando con el fosfato para dar inicio a la formación de hidroxiapatita. lo que promueve la formación normal del hueso. Algunos fosfolípidos amónicos y los fosfolípidos ácidos también pueden favorecer el inicio de la mineralización. fósforo y vitamina D en la sangre y en los huesos. las amelogeninas del esmalte. Los glucosaminoglucanos (GAG). La proteína fijadora de calcio también tiene participación en los ameloblastos durante los estados de maduración del esmalte. y en menor cantidad la glicina. carbonatos y sulfatos. no existe un agente de nucleación. Composición química del esmalte. Es importante mencionar la participación de las enzimas ATPasas dependientes de calcio y magnesio en el transporte activo de calcio. al igual que la hidroxiprolina y la hidroxilisina. En el esmalte maduro no se encuentran suficientes proteínas como para ser detectadas. Como ya se ha mencionado. y. cemento y hueso alveolar duro. Los carbohidratos en realidad no están presentes en el esmalte y la dentina sanos. Los aminoácidos presentes en el esmalte en desarrollo son la prolina. cobre. En este último es cuando aumentan las cantidades de mineral propias del estado adulto del esmalte. como la caries dental. El principal componente inorgánico en el esmalte es el fosfato de calcio de apatita. las fracturas y las desmineralizaciones. en la unión amelodentinaria. que está asociada tanto a la composición orgánica como a la inorgánica. y lo mismo sucede en el hueso y en la dentina. es la hormona calcitriol (derivada de la vitamina D) la que regula la actividad de esta proteína. contiene sales inorgánicas de fosfatos. La cisteína puede estar o no presente. pero más duro que el hueso. dejando el espacio para que los cristales de apatita sean el principal componente inorgánico del esmalte. su concentración es mucho mayor en la etapa inicial de la mineralización. el glutamato y la histidina. sí se han detectado pequeñas cantidades de carbohidratos. Además. La dentina es sumamente permeable. B. por lo que la glucosa puede penetrar rápidamente. se piensa que el contenido de flúor en el agua es el principal factor de concentración en las superficies. La apatita – está asociada con iones OH debido a su permeabilidad. La matriz orgánica inicia la formación de los primeros cristales de apatita. tanto en la secreción como en la maduración de los ameloblastos. El esmalte es de color translúcido y es semipermeable: permite el paso de agua y algunos iones. El esmalte puede verse afectado por diversos factores. El esmalte viejo contiene mayor cantidad de agua que el de los individuos menores de 30 años. y oligoelementos como magnesio. debido a su baja permeabilidad. hierro. potasio. que están en las capas superficiales del esmalte. El proceso se inicia sobre una matriz orgánica muy distinta a la de los otros tejidos. y va decreciendo hacia la unión amelodentinaria. Se encuentra a lo largo de la corona y de la raíz dental. y la emalteína. estos cristales son mucho más grandes que en la dentina y el hueso. Dentina Es un tejido de menor dureza que el esmalte. los ameloblastos reabsorben la matriz orgánica. principalmente debido a que no contiene fibras de colágeno. durante la formación de ambos tejidos. y conforme se van formando más cristales. Los ameloblastos sufren cambios morfológicos entre los estados de secreción de la matriz orgánica y la maduración del esmalte. En una radiografía se observa de color blanco. También contiene agua. En el esmalte. La concentración de flúor es mayor en la superficie del esmalte. flúor y agua. También se encuentran las proteínas amelinas o ameloblastinas. No es tan minerali- . y su cantidad es mucho mayor que en los otros tejidos (alrededor de un millón en el esmalte). pero en el caso del esmalte tiende a penetrar de una forma más lenta.10 V. La porción más mineralizada del esmalte es la que se encuentra en la superficie. sin embargo. y se denomina hidroxiapatita. dentina. En la mineralización del esmalte participan los ameloblastos derivados del epitelio bucal. a diferencia del esmalte maduro. Tiene un sistema de túbulos dentinarios que están comunicados con otro tejido en el centro del órgano dentario denominado pulpa dental. La dentina madura se caracteriza por conservar los odontoblastos y por la presencia de la matriz del colágeno mineralizada. la genética del individuo. zada como el esmalte. Los odontoblastos son las células que participan en la mineralización de la dentina. Los odontoblastos segregan los complejos proteínas-glucosaminoglucanos sobre las fibras de colágeno. Las células que forman la dentina se llaman odontoblastos. y una elasticidad mayor con respecto al esmalte. fracturas. La dentina puede verse afectada por caries. En la dentina humana se calcula que el contenido de colágeno corresponde al 18 % de su peso. La dentina y la pulpa están íntimamente ligadas. y es celular. que se forman antes de la diferenciación de los odontoblastos (fig. las sodas. 4).11 Bioquímica dental Polimerización de fibrillas de colágeno Dentina Odontoblasto dentinogénicamente activo Predentina Tropocolágeno (α1 [I]) α2 Procolágeno peptidasa Secreción de unidades de procolágeno (α1 [I]) α2 Maduración del procolágeno (α1 [I]) α2 Síntesis proteica de cadenas α1 y α2 ADN ARNm para cada cadena α Figura 4 Síntesis de colágeno en un odontoblasto. como el té. Esta última va encerrando estructuras tubulares que en ocasiones contienen prolongaciones nerviosas provenientes de los odontoblastos. situados en la periferia de la . descalcificaciones y también por la enfermedad periodontal. La matriz de la dentina es rica en fibras de colágeno. Tiene una permeabilidad elevada a través de los túbulos dentinarios. el café. En la radiografía se observa menos radiopaca que el esmalte dental. la mineralización y los pigmentos provenientes de los alimentos. Las fibras de colágeno formarán parte de la matriz orgánica de la dentina. El color de la dentina es blanco amarillento y varía según la edad. dando lugar a la matriz orgánica de la dentina. etc. Recubre la raíz del órgano dentario. y va desde la unión de la predentina. Debido a que no está preparado para estar en contacto con el medio bucal. y va adelgazándose a medida que se aleja rumbo a la dentina más mineralizada. D. 3. 4. Debido a que esta capa fasicular es una lámina dura. Capa hipomineralizada externa. Células mesenquimatosas SACO DENTARIO Un corte transversal de la dentina muestra 5 capas: 1. y tiene presencia de células y de gran materia orgánica. y agua. cristales medianos y hexagonales. derivado de la capa celular ectomesenquimatosa del saco o folículo dentario que rodea al germen dentario. C. formada por hueso compacto que contiene fibras de Sharpey del ligamento periodontal. De esta manera nos damos cuenta de que se trata de un tejido vivo. Ubicada en el interior del túbulo dentinario. que presenta numerosas perforaciones por donde circulan vasos y nervios y que recibe el nombre de placa cribosa. un 50 % a 55 % de material orgánico (colágeno y mucopolisacáridos). cemento y hueso alveolar pulpa o en las profundidades de la dentina. con sus prolongaciones nerviosas y la notable cercanía a la pulpa dental (fig. lo que causa molestias sumamente sensibles y dolorosas al tener expuesta la dentina. y cristales pequeños. hasta llegar a la dentina más madura. entre fibras de colágeno. La composición química en un adulto es de aproximadamente un 45 % a 50 % de sustancias inorgánicas (fosfatos de calcio en forma de hidroxiapatita). Prolongación dentinaria del odontoblasto. Dentina intertubular (colágeno mineralizado). El componente inorgánico es la hidroxiapatita. es decir. Esta estructura mineralizada protege la pulpa dental y forma propiamente la dentina. y es muy característico que sus cristales tengan diferentes tamaños localizados en diferentes sitios: cristales grandes y planos. conserva algunos orgánulos citoplasmáticos. Dentina peritubular. Hueso alveolar Es el hueso de los maxilares que contiene los alvéolos para los dientes. Cemento dental Es un tejido conectivo mineralizado. y c) una capa fasicular que rodea la capa externa. 5). PAPILA 2. pasando por dentina. Vaina de Hertwig Dentina Predentina Odontoblastos Disgregación de la vaina Odontoblastos Restos epiteliales Preodontoblastos Vaina de Hertwig Dentina Predentina Cemento Odontoblasto Disgregación de la vaina Vaina de Hertwig Figura 5 Etapas de la cementogénesis. . 5. que llenan los espacios que quedan entre las fibrillas de colágeno. se origina a partir del mesodermo. Capa hipomineralizada interna. hacia la superficie del diente. Composición química del esmalte. En la zona de la predentina. dentina. en ocasiones sufre abrasiones y deja expuesta la dentina. b) una capa interna. que ocupa la zona central y está formada por hueso esponjoso o trabecular. que enlazan fibras de tropocolágeno. y en muchas ocasiones llega a obliterarse por completo. como el retículo endoplásmico y mitocondrias. la prolongación del odontoblasto es de unas 5 µ. tanto en su porción de la corona como en la porción de la raíz del órgano dental.12 V. Constantemente durante toda la vida del diente se sigue depositando dentina peritubular. en estudios radiológicos se observa como una zona radiopaca. Está formado por: a) una capa externa. compuesta por hueso compacto. En algunas ocasiones queda expuesto a la cavidad oral cuando hay recesión gingival. RESISTENCIA A LA CARIES DENTAL En 1890. la cual está formada por agua. osteoplastos. En cambio. . esclerosando los túbulos dentinarios. El órgano del esmalte.13 Bioquímica dental TABLA 2 COMPOSICIÓN DEL HUESO. la dentina sí reacciona. la lesión avanza y puede llegar a la pulpa dental. sin embargo. La pulpa dental tiene dos formas de reaccionar ante la agresión: una es mineralizándose.8 0.6 18 0. Dicho aumento favorece la dilución y la penetración de los ácidos a partir de la placa dental que se fija a la superficie del esmalte.35 1 0. la cual sirve a numerosas bacterias para adherirse. si la agresión de ácidos y bacterias persiste.6 Colágeno Otras proteínas 18. que indica un aumento de la porosidad.2 0. mediante una reacción irreversible que terminará por causar la muerte del tejido pulpar en el interior del diente. la matriz orgánica del hueso es muy similar a la de la dentina. el cual disuelve el esmalte debido a la permeabilidad que existe en superficie y al recambio iónico. osteoclastos. e intenta mineralizarse para limitar el avance de la agresión. lo que le otorga las propiedades de dureza y resistencia. que afectan a la matriz del esmalte y disuelven el colágeno de la dentina. glucoproteínas y glucosaminoglucanos. con la disminución del pH. que se encuentra encerrada dentro de tejidos duros que constituyen el diente. Sus principales células son: osteoblastos. y la otra es inflamándose.15 3. osteocitos y canalículos óseos. desde el punto de vista estructural.4 1. El componente inorgánico también es el mismo que en la dentina. La cantidad de cristales en dentina y hueso alveolar es de alrededor de 2 000 unidades.05 El hueso alveolar es. VI. También existe la teoría proteolítica. Como se puede apreciar en la tabla 2. en la cual el ataque es debido a enzimas proteolíticas producidas por las bacterias. Hay un proceso de síntesis y degradación continuo. similar al hueso del resto del organismo. Miller propuso la teoría en la cual los microorganismos depositados en la superficie del diente producen ácidos orgánicos. El primer indicio de una afección de caries es una mancha blanca. Existe hidroxiapatita entre y dentro de las fibras de colágeno. ya que está formado por células. con los tres tipos de cristales. fibras y sustancia fundamental. LA DENTINA Y EL ESMALTE Componente Hueso (%) Dentina (%) Esmalte (%) Agua 8 5 4 Material mineral 70 75 95 Material orgánico 22 20 0. principalmente ácido láctico. tratando de construir una barrera.03 2.05 Densidad 2. ya que no es un tejido vivo. una vez ha sido penetrado. no puede defenderse del ataque.2 Otras biomoléculas 2. Contiene fibras de colágeno enmascaradas por sustancia fundamental. Los oligoelementos que se encuentran en el agua. y que reblandece el esmalte y la dentina. en la que los iones de calcio de la hidroxiapatita son sustituidos por iones de hidrógeno. saliva o soluciones remineralizantes Figura 6 Proceso de desmineralización favorecido por la presencia de flúor. Factores genéticos. Además. depositándose. al recambiarse por el OH de la hidroxiapatita convirtiéndose en fluorapatita. según la cual grupos fosfato ácidos son absorbidos en la hidroxiapatita microcristalina del esmalte. La incidencia de caries puede variar de un individuo a otro y obedece a distintos factores (fig.14 VI. Los cristales de calcificación con presencia de flúor son más grandes y perfectos. La apatita tiene intercambio iónico. como son: 1. desplazando el grupo OH y transformándose en fluorapatita.03-0. reducen las caries dentales. que puede provenir tanto de las distintas bacterias como de restos de alimento. existe un constante recambio de iones. Resistencia a la caries dental Existe una teoría de absorción.08 ppm de flúor en la película. 2. 7). Desmineralización + F Sacarosa 10Ca + 6PO4 + 2F– 10Ca + 6PO4 + 2OH Sacarosa Ácido HA Ca10(PO4)6(OH)2 H+ 10Ca + 6PO4 + 2OH 10Ca HF + + 6PO4 2F HF Ca10(PO4)6F2 FA pH 10 5 0 0 20 40 Tiempo pH PLACA SALIVA DIENTE Concentración favorecedora de remineralización: 0. por lo que en caries incipientes puede detener el proceso de caries dental. Pero la presencia de flúor no es permanente. entre otros. como el flúor. En un tejido con caries inicial existen fisuras a través de las cuales puede entrar ácido del medio bucal. La velocidad de remineralización aumenta en presencia de este mineral. de una dureza superior a la de la hidroxiapatita (lo que explicaría la recomendación de aplicaciones de fluoruro y las pastas dentales con fluoruro). . Otra teoría es la del defecto por falta de calcio. La relación Ca-P es más baja en el esmalte cariado que en el sano. y en un medio alcalino se desplaza en sentido opuesto. lo mismo con el ion fluoruro. 6). La fluorapatita tiene una tasa de dilución por ácidos más baja. En soluciones que contienen fosfato de calcio existe un intercambio con este mineral. Los dientes con un contenido más alto de flúor en el esmalte son más resistentes a la dilución de ácidos. el flúor inhibe el crecimiento de las bacterias productoras de ácido (fig. Factores nutricionales. La apatita es soluble en un medio ácido (se desplaza tratando de neutralizar la zona). lo que hace más resistente al esmalte dental. Los problemas periodontales disminuyen el carbonato de los dientes. sustancia amorfa. Factores dietéticos y del medio bucal. Lefevre y Hodge dieron a conocer los resultados de los análisis químicos de los dientes. macrófagos. Su dieta era eminentemente fibrosa y proteica. lo que influía en la baja incidencia de caries en esos individuos. f) Propiedades protectoras de la saliva. e) Bacterias orales que protegen los tejidos orales. Hay poca diferencia entre un diente cariado y un diente sano excepto en la humedad. 4. Es un tejido conectivo laxo y poco diferenciado. y sus carbohidratos provenían de las frutas y no de carbohidratos refinados como hoy en día. fibroblastos y elastina (en . Pulpa dental La pulpa dental ocupa la cámara pulpar y el conducto radicular. 2. 4. d) Microbiología de la placa bacteriana incapaz de producir descalcificación. a) Dientes con resistencia a la caries dental. La diferencia en la composición química de los dientes entre hombres y mujeres es escasa. Higiene dental. c) Ausencia de carbohidratos fermentables en la dieta. ácido hialurónico. Las poblaciones primitivas no ingerían azúcares refinados. En 1937. Los dientes temporales tienen más humedad y menos sustancia inorgánica. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA PULPA DENTAL Y EL LIGAMENTO PERIODONTAL A. b) Resistencia adquirida por modificación del esmalte (como las aplicaciones de fluoruro). El calcio y el fósforo disminuyen en el diente cariado. VII. 3.15 Bioquímica dental • Microorganismos • Dieta • Tiempo • Huésped • Saliva • Aplicación de flúor • Buena higiene oral Factores favorables a evitar caries dental Factores favorables a desarrollar caries dental Figura 7 Factores de incidencia de caries. 6. y concluyeron que: 1. 3. La edad no causa cambios en la composición química de los dientes. Posee fibras de colágeno. 5. que por medio de sus fibras une la dentina al hueso alveolar que lo aloja. siendo el tipo I el más abundante. Está compuesto por un conjunto de fibras de colágeno. Por ejemplo. por un lado. VIII. Es un tejido conjuntivo fibrilar que presenta una alta densidad celular. y donde predominan los fibroblastos como componentes principales. La pulpa se conecta con el exterior por el foramen apical del diente y por los conductos accesorios (que pueden ser aberrantes). • G rupo horizontal: se extienden horizontalmente desde el diente hacia el hueso alveolar. por un lado. y según la edad y el estado funcional. que constituyen el 90 % de la fracción proteica de este tejido. las intrínsecas . como resorción y aposición de la misma. la matriz orgánica del cemento está formada por fibras de colágeno de tipo I. • G rupo apical: se extienden desde el ápice hacia el hueso alveolar. La materia orgánica está formada por proteínas: colágeno. y por otro en la placa cribosa del hueso alveolar. Es altamente vascularizada y presenta una inervación con la que se comunica con la dentina. Los extremos de los haces de fibras se introducen.16 VII. Es aquí donde se encuentran dos clases de fibras. también llenos de pulpa. Contiene aproximadamente de un 46 % a un 50% de materia inorgánica. • G rupo oblicuo: se extienden oblicuamente desde el cemento hacia el hueso alveolar. III. elastina. y por proteoglucanos y glucoproteínas. gracias a su contenido en macromoléculas.15-0. rodeando las células y confiriéndoles soporte. Por tanto. de aproximadamente 0. y por otro en el hueso alveolar. IV. formando un complejo pulpodentinario. Las fibras de colágeno del ligamento periodontal pueden clasificarse en distintos grupos: • G rupo de la cresta alveolar: se extienden desde el cuello del diente hacia la cresta alveolar. permitiendo que el diente tenga cierta movilidad. cualquier problema que afecte a la pulpa compromete al ligamento periodontal. en el cemento. Sus funciones son unir el diente al hueso alveolar y amortiguar las fuerzas de la masticación. en el cemento. un 22 % de materia orgánica y un 32 % de agua. Su estructura es gelatinosa y viscosa. estas fibras reciben el nombre de fibras de Sharpey.38 mm de anchura. VI y XII. La pulpa se comunica con el espacio que ocupa el ligamento periodontal. según el tercio de cada uno de los dientes. Varía según los diferentes dientes. MATRIZ ORGÁNICA La matriz extracelular (MEC) se encuentra entre las fibras del tejido conectivo laxo. Sus fibras principales se insertan. fibrina. Ligamento periodontal Es una delgada capa de tejido conectivo fibroso. fibronectina y laminina. • G rupo interradicular: se encuentran entre las raíces de los dientes multirradiculares. Composición química de la pulpa dental y el ligamento periodontal las paredes de los vasos sanguíneos). V. La comunicación se produce cuando estímulos agresivos ocasionan cambios en la dentina. El principal componente inorgánico es la hidroxiapatita. B. elásticas y de oxitalán. Los tipos de colágeno presentes en el ligamento periodontal son el I. de los que el tipo I es el más abundante. no dará el soporte necesario a los dientes en el alvéolo. Tienen la capacidad de unir grandes cantidades de agua y producir la matriz gelatinosa. IX. enrojecido y sangrante.Bioquímica dental y las extrínsecas. como resultado de la absorción de proteínas y glucoproteínas contenidas en la saliva y el líquido crevicular. A. así como también de otras provenientes de productos microbianos y celulares. no podrán formarse los puentes de hidrógeno que estabilizan la triple hélice de colágeno. pues al no haber grupos OH. Tienden a fijarse cerca de los espacios de colágeno. por lo que. entrelazadas. donde aproximadamente más del 95 % de su peso son carbohidratos. La vitamina C (ácido ascórbico) actúa como un agente reductor en estas reacciones de hidroxilación. En tal caso no se podrá formar una triple hélice estable. Colágeno El colágeno es la proteína más abundante en el organismo humano. seguido por los tipos II. compuestas por una proteína unida covalentemente a alguna sustancia que contiene ácido fosfórico. El colágeno carecerá de propiedades como la elasticidad. por ejemplo. B. respectivamente. por haces de fibras del ligamento periodontal. su función es limitar el crecimiento lateral de las fibras de colágeno para prevenir su fusión lateral e inhibir su mineralización. Tienen una gran afinidad por el calcio. COMPONENTES INORGÁNICOS A. Está formado por tres cadenas polipeptídicas. Fosfoproteínas Las fosfoproteínas son proteínas complejas. con giros hacia la izquierda. dando lugar a los sitios de nucleación durante el proceso de mineralización. elastina) y proteínas adhesivas (fibronectina) constituyen la MEC. en boca. Existen alrededor de 20 tipos de colágeno. entre los que se encuentra la hidroxilación del colágeno. el tejido conectivo (encía y ligamento periodontal) será laxo. Película adquirida Es una delgada membrana biológica que se deposita en la superficie de los elementos dentarios. con el que forman un complejo que se une al fosfato. La síntesis de colágeno se lleva a cabo en 7 pasos. por lo que en caso de carencia de vitamina C (generalmente a causa de deficiencia nutricional). las enzimas no pueden catalizar estas reacciones. La interacción de las triples hélices a del colágeno forma fibrillas. III y IV. que junto con las proteínas fibrosas (colágeno. las primeras están formadas por cementoblastos. C. que proporcionan resistencia y elasticidad al tejido conectivo. proceso en el que se añaden grupos hidroxilo (OH) a la prolina y la lisina para formar hidroxiprolina e hidroxilisina. La absorción de dichas biomoléculas no ocurre exclusivamente sobre tejido 17 13 . Proteoglucanos Los proteoglucanos son moléculas formadas por la unión de glucosaminoglucanos (cadenas de heteropolisacáridos con carga negativa) a una pequeña cantidad de proteína. y las segundas. En el ligamento periodontal. y en casos graves habrá pérdida de piezas dentales. de manera que este integumento resultaría de la unión no sólo de proteínas intactas (simples y conjugadas). Así. Componentes inorgánicos adamantino. histatinas. los lípidos podrían prevenir la desmineralización por la doble propiedad de regular la difusión de los ácidos originados por la fermentación bacteriana de azúcares y a la vez modular la colonización de la superficie dental. mucosas. La extracción de la fracción lipídica reduce casi a la mitad la capacidad de la película de retardar la difusión de ácido láctico. la IgG. diversos componentes salivales adsorbidos en un primer momento a la hidroxiapatita son rápidamente degradados. Debido al carácter hidrófobo de sus moléculas. galactosamina). Las proteínas más susceptibles de . Los lípidos representan alrededor del 20 % del peso seco de la película adquirida. existen indicios que los involucran en el proceso de colonización. aparatos protésicos y restauraciones. algunas de ellas al estado fosforilado o glucosilado. razón por la que no aparecen en el integumento que ha madurado por algún tiempo. la IgM. de las células epiteliales descamadas y de leucocitos polimorfonucleares neutrófilos que ingresan a la cavidad bucal transportados por el líquido gingival.18 IX. la composición de la «película natural» es significativamente distinta de la película formada in vitro. fucosa) y aminoazúcares (glucosamina. dado que muchas de las adhesinas de la superficie microbiana se unen a la porción glúcida de los receptores localizados en la película adquirida. Entre los principales componentes proteicos se encuentran mucinas de alto peso molecular. la anhidrasa carbónica. En menor proporción participan también la seroalbúmina. y la fracción restante a fosfolípidos (fosfoglicéridos y esfingomielinas). mediante el cual se absorben determinadas proteínas y glucoproteínas procedentes de los fluidos bucales. El integumento formado en un primer momento se modifica merced al procesamiento que llevan a cabo las enzimas contenidas en la saliva provenientes de las bacterias. La naturaleza de la superficie sobre la que se deposita la película adquirida influye en la composición del integumento. este efecto se revierte prácticamente en su totalidad al reincorporar los lípidos de la película adquirida. pequeñas diferencias en la composición química de los sólidos con los que contactan las proteínas salivales pueden causar importantes desigualdades en la composición de la película adquirida. Por ello. galactosa. cada una de ellas con una composición química diferente. epitelio bucal queratinizado y no queratinizado). diversas fracciones del complemento y glucosiltransferasa de origen microbiano. cistatinas. el 15 % a lípidos neutros (glicéridos y colesterol) y ácidos grasos libres. sino que existe película adquirida en todas las superficies bucales (cemento. Existen evidencias de que varias proteínas presentes en la saliva total son enzimáticamente degradadas. de naturaleza selectiva. De esta manera. Aunque la función de los carbohidratos presentes en la película no está totalmente aclarada. sino también de fragmentos producidos por la proteólisis parcial de esas mismas macromoléculas. inmunoglobulina (Ig) A secretora y a-amilasa. como el ácido siálico. Los carbohidratos de la película adquirida comprenden principalmente azúcares neutros (glucosa. originando péptidos que tienen afinidad por la hidroxiapatita adamantina. La composición de la película no permanece constante en todos los estadios de su formación. Aproximadamente el 80 % corresponde a glucolípidos. La retención de biomoléculas por parte del esmalte dentario es un fenómeno muy rápido. diversas proteínas ácidas ricas en prolina. en menor proporción participan también otros glúcidos derivados. la a-amilasa y otras proteínas ricas en prolina son más resistentes y persisten en la película adquirida. El mecanismo químico responsable de esta asociación son interacciones electrostáticas entre aminoácidos ácidos y básicos de las glucoproteínas y los iones que forman parte de la hidroxiapatita (fig. Las proteínas ricas en prolina son fosfoproteínas que pueden unirse a la hidroxiapatita por sus grupos fosfato. aumento de la concentración de calcio. estaterinas e histatinas.Bioquímica dental 19 degradación enzimática son algunas proteínas ricas en prolina. H + HAP F– 10Ca** + HPO4” + H2O F– H + FAP 10 Ca** + PO4”’ + 2F”’ . aerobia y anaerobia. Por ejemplo. Su presencia puede estar asociada a la salud. La incorporación de este tipo de proteínas se produce en competencia con Matriz intracelular Placa dentobacteriana F– Adherencia Bacterias F– Carbohidratos Figura 8 Formación de la placa dentobacteriana. lo cual da lugar a su insolubilización y posterior precipitación. El espesor de la película va aumentando tras la incorporación de otros componentes de origen salival a las proteínas inicialmente adsorbidas a la hidroxiapatita. pero si los microorganismos consiguen los sustratos necesarios para sobrevivir y persisten durante mucho tiempo sobre la superficie dental. La placa dentobacteriana está compuesta principalmente por proteínas y glucoproteínas salivales (estaterinas. Diversos factores pueden incidir en la precipitación de las proteínas: pérdida de grupos terminales de ácido siálico. la neuraminidasa hidroliza el ácido siálico de los extremos de las cadenas hidrocarbonadas de la mucina. 8). Estos microorganismos pueden adherirse o depositarse sobre las paredes de las piezas dentarias. es una acumulación heterogénea de una comunidad microbiana variada. gingivitis o enfermedad periodontal (enfermedad de las encías). rodeada por una matriz intercelular de polímeros de origen salival y microbiano. fragmentos de pared celular y moléculas de membrana). formando una delgada lámina. debido a la actuación de proteasas y/o glucosidasas. Algunas de estas proteínas están en forma modificada. y componentes bacterianos (enzimas. Su formación se debe a que algunas glucoproteínas son adsorbidas a la hidroxiapatita. mucinas. lo que facilita la unión de la proteína a la película. mientras que las cistatinas. disminución de la concentración de fosfato y del pH. pueden organizarse y causar caries. biofilm oral o placa bacteriana. proteínas ricas en prolina). Placa dentobacteriana Denominada también placa dental. B. Murray R.81(4):519. En cuanto a la parte inorgánica. Keller H. En las primeras etapas de la calcificación pueden verse cristales tanto en el exterior como en el interior de las bacterias. Tienden a acumularse principalmente en las caras vestibulares de los molares superiores. Calvete JJ. 1995-1997. 75.20 IX. en el caso de los cálculos subgingivales. cobre. Proteómica: conceptos y metodologías. Cox JR. Novo JVJ. D. fósforo. cerca de los conductos de las glándulas submaxilar y sublingual.F. J Chem Educ. Review of chemistry for today: General. Un enfoque básico aplicado a las ciencias de la vida. 2006. polisacáridos. 7. Universidad de Barcelona. D. La saliva es la principal fuente de calcio y fosfato para los cálculos supragingivales. Maldonado AM. 2010. Núñez DP. The proteomics stock market project.F. Bioquímica de la caries dental. Se clasifican en cálculos supragingivales y subgingivales.9(2):90-95. 2007.: Manual Moderno. Bioquímica de Harper. D. organic.: Interamericana. Bioquímica dental. magnesio y pequeñas cantidades de cinc. 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Defensinas humanas: ¿profilaxis y terapia contra el VIH? Gac Méd Méx. por lo que ésta podría ser la explicación del efecto inhibidor atribuido al fosfato en la formación de la placa dental. 1994. las sales las obtienen en su mayoría a partir del fluido del surco gingival. células epiteliales descamadas y bacterias orales.ª ed. García-Garduño MV. como resultado de la mineralización de la placa dentobactariana.F. Juárez Oropeza MA. Elliott J. 2006. dióxido de carbono.142(5):431-433. 1978. México. p. N J Chem Educ. D. 2004. and biochemistry. Estudio celular y molecular en cultivos de fibroblastos tratados con fármacos inductores de agrandamiento gingival [tesis doctoral. 2008. García Bacallao L. Cálculo dental También conocido como sarro dental o tártaro dental. Lazzari E. estroncio. México.