Biología del Movimiento Dental Ortodóntico @munevarjuan

2. CONTENIDO
1. Generalidades
2. Remodelado óseo
3. Mecanismos de movimiento
dental
1. Presión - Tensión
2. Bone bending
3. Señales bioeléctricas
4. Procesos celulares y
moleculares
1. El proceso inflamatorio
2. Transducción de señales
Conclusiones.

3. Introducción
El propósito del tratamiento dental ortodóntico es desplazar los dientes
lo mas eficientemente posible con los mínimos efectos adversos
posibles para el diente y los tejidos de soporte
Durante los últimos 100 años se
han publicado muchos estudios
relacionados con el movimiento
dental ortodóntico y las
reacciones celulares, tisulares y
moleculares.
Krishnan and Davidovitch, 2006; Masella and Meister,
2006; Meikle, 2006; Wise and King, 2008
Martina von Bohl y Anne Marie Kuijpers-Jagtman (2008) . European Journal of Otrthodontics. 31: 30 - 36

4. GENERALIDADES
El movimiento dental fisiológico es el desplazamiento realizado por
el diente para mantener su posición funcional; asociado a
erupción, crecimiento dental y movimientos por fuerzas externas.
El movimiento dental por aplicación de fuerzas ortodónticas se
caracteriza por el remodelado en los tejidos dentales y
periodontales
• Complejo dentinopulpar
• Periodonto
El ligamento periodontal y el hueso alveolar
resisten el movimiento dental.
Krishnan V, Davidovitch Z (2006) Am J Orthod Dentofacial Orthop 129, 469 e.1 – 469 e.26

5. El movimiento dental fisiológico es un proceso lento que ocurre
principalmente en dirección vestibular gracias a regiones de tensión – presión
en el periodonto
El movimiento ortodóntico puede ocurrir rápida o lentamente según las
características físicas de la fuerza aplicada y la respuesta biológica del
ligamento periodontal (PDL):
‫ ﭳ‬Alteraciones de la vascularización del
PDL.
‫ ﭳ‬Alteraciones hemodinámicas y de la
permeabilidad vascular.
‫ ﭳ‬Síntesis y liberación de mediadores
bioquímicos y factores solubles.
Neuropéptidos, citocinas, factores de crecimiento y
metabolitos del ácido araquidónico
Reitan K. (1960) Am J Ortho. 46 881 - 890 .

6. Movimiento ortodóntico / Movimiento ortopédico
• La fuerza ortodóntica:
Fuerza aplicada al diente con el propósito de efectuar un
movimiento dental, con una magnitud de 20 – 150 g / diente.
Tratamiento ortodóntico para efectuar el movimiento dental
mediante el remodelado y cambios adaptativos en el
periodonto.
• La fuerza ortopédica:
Fuerza destinada a producir un efecto esquelético en el
complejo maxilofacial, con una magnitud de > 300 g.
Ortopedia craneofacial para modificar la forma de los huesos
craneofaciales.

7. Fuerza ortodóntica óptima
• “La fuerza que permite un cambio en la presión tisular
similar a la presión sanguínea de los vasos capilares, para
prevenir su oclusión en las regiones de compresión del
ligamento periodontal”
Schwarz A. Int J Orthod.1932. 18: 331- 352.
• Estímulos mecánicos extrínsecos que evocan una
respuesta celular que busca restaurar la homeostasis
mediante el remodelado de los tejidos periodontales de
soporte.
Proffit W. R. Biologic basis of orthodontic therapy. 3 ed. 2000. Mosby
Carga mecánica que permite el máximo movimiento dental con
mínimo daño irreversible a la raíz, PDL y hueso alveolar
(150 – 200 G. Oppenheim & Reitan; Storey & Smith)

8. Mecanismos de movimiento dental
Principales mecanismos propuestos:
‫ ﭳ‬Teoría “PRESION – TENSION”
‫ ﭳ‬BONE BENDING
‫ ﭳ‬SEÑALES BIOELECTRICAS
Masella R, Meister M. (2006) American Journal Of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics 129: 458 – 468.

9. TEORIA PRESION TENSION
Sandstet (1904); Oppenheim (1911); Schwarz (1932)
‫ ﺶ‬ZONA PRESION:
Desorganización del PDL,
disminución celular y de la producción de
fibras, contracción vascular, reducción del
flujo sanguíneo, hipoxia, reabsorción ósea
‫ ﺶ‬ZONA TENSION:
Estiramiento del PDL, aumento del
número de células, incremento en la
producción de fibras colágenas, inducción
de la actividad osteoblástica
‫ ﻱ‬Reabsorción en áreas de presión y reabsorción indirecta o socavante
(hialinización) en los espacios adyacentes de la medula ósea.

10. HIALINIZACION
HISTOLOGIA
‫ ﻱ‬Presencia de núcleos picnóticos,
‫ ﻱ‬Zona acelular en el PDL.
‫ ﻱ‬Pérdida de la arquitectura tisular
‫ ﻱ‬Coloración eosinofila (hialina)
‫ ﻱ‬Células fagocitarias periféricas.
‫ ﻱ‬Actividad osteoclástica
‫ ﻱ‬Resorción ósea.
Las fuerzas ortodónticas no deben exceder la
presión del lecho vascular capilar
(20 -25 g/cm2 de superficie radicular)

11. HIALINIZACION
Se asume que un sistema de
fuerzas óptimo es importante para
producir una respuesta biológica
adecuada en el periodonto
• Tipo y magnitud de la fuerza
Storey and Smith, 1952; Reitan 1985; Maltha y col/2004
• Duración del tratamiento
Pilon y col/1996
• Respuesta individual
Von Bohl y Kuijpers, 2008
• Estado de salud del paciente

12. BONE BENDING
Farrar J N, 1888; Baumrind S, 1969.
El PDL es un sistema hidrostático continuo
El flexionamiento del hueso alveolar juega un papel
importante en el movimiento ortodóntico.
Farrar J N, 1888. New York, De Vinne Press. 658
‫ ﺶ‬Cualquier fuerza distribuida a lo largo del
PDL debería transmitirse equitativamente a
lo largo de todas sus regiones
Las fibras del PDL no afectan la
distribución por estar inmersas en la
sustancia fundamental.
Baumrind S (1969) American Journal Of Orthodontics. 55: 12 – 22

13. SEÑALES BIOELECTRICAS
Basset CAL & Becker RO, Science. 1962
La aplicación de fuerzas mecánicas genera potenciales eléctricos en
los tejidos implicados
‫ ﺶ‬Se generan cargas en las
macromoléculas que interactúan en sitios
específicos o mobiliza iones a lo largo de las
membrana celular.
El lado cóncavo del hueso sometido a tratamiento
ortodóntico es ELECTRONEGATIVO y favorece la
actividad osteoblástica.
Las superficies convexas son ELECTROPOSITIVAS /
NEUTRAS muestran elevada actividad osteoclástica.
Zengo AN, Basset CA et al (1974) American Journal Of Orthodontics. In vivo bioelectric potentials in the dentoalveolar complex. 66: 130 – 139

14. REMODELADO
OSEO

15. MATRIZ EXTRACELULAR
SIBLINGS
Small Integrin Binding Ligand, N-
Linked Glycoprotein
Fracción inorgánica: 65%. Cristales de Hidroxiapatita (Ca10 (PO4)6 (OH)2.
Calcio, Fosfato y Carbonato. Proporción de 10:6:1
Fernández-Tresguerres I. (2006) Med Oral, Patol Oral, Cir Buc.11; 47 – 51.

16. CELULAS IMPLICADAS
• FIBROBLASTOS
• ENDOTELIO
• OSTEOBLASTOS
• OSTEOCITOS
• OSTEOCLASTOS
• CELULAS DE REVESTIMIENTO
(linning cells)
• OTRAS

17. REMODELADO OSEO
Renovación continua de la matriz orgánica y mineral del hueso que involucra
en primer lugar un aumento en la resorción y mas tarde reactiva la formación
ósea que se efectúa en sitios especificos de actividad celular ciclica (BMU).
Permite la renovación de un 5% del hueso cortical y un 20 % del trabecular al año.
La tasa de renovación es de un 5-10% del hueso total al año. El remodelado óseo
existe toda la vida, pero sólo hasta la tercera década el balance es positivo.
Frost, H.M., 1963. Bone Remodeling Dynamics, Charles C. Thomas, Springfield,

18. Fernández-Tresguerres I. (2006) Med Oral, Patol Oral, Cir Buc.11; 151 – 57.

19. MODELADO OSEO
El proceso de modelado óseo (los huesos aumentan de longitud y diametro)
carece de actividades ciclicas localizadas de acoplamiento entre resorción y
formación sobre la superficie ósea en modelado.
La resorción y la aposición óseas en el modelado óseo ocurren en
superficies separadas; por lo tanto la activación en el modelado óseo puede
efectuarse por resorción o formación óseas
(Frost, 1973; Burr and Martin, 1989)

20. • Inhibe la resorción ósea CALCITONINA •Excreción renal de Ca2+
VIT. D 3
PTH HORMONAS CALCIOTROPAS
(Calcitriol)
•Estimula la resorción ósea
• Favorece la mineralización.
•Adsorción intestinal y renal de Ca2+
•Absorción intestinal y renal de Ca2+
REGULACION
ENDOCRINA
ESTROGENOS HORMONAS INESPECIFICAS GLUCOCORTICOIDES
TIROXINA

21. PROCESOS CELULARES Y
MOLECULARES

22. PROCESO INFLAMATORIO
3 FASES DEL MOVIMIENTO DENTAL: Inicial, estacionaria, post estacionaria
ALTERACIONES:
• Hemodinámicas
• Permeabilidad vascular
• Celulares
Mediadores bioquímicos

23. La respuesta inflamatoria causa destrucción tisular
Activación de linfocitos B, Linfocitos T, síntesis y liberación de
mediadores químicos de la inflamación.
Citocinas pro inflamatorias y factores de crecimiento
asociados con la reabsorción ósea:
IL-1
TNF-α
REMODELADO OSEO -
Depósito
Resorción
Teng YT. (2003) Crit Rev Oral Biolo Med. 14: 237 - 252

24. Pérdida del tejido conectivo
Elevada actividad de remodelado del colágeno en el ligamento periodontal
 La perturbación de la función de los fibroblastos durante el proceso inflamatorio
Aumento de la expresión de MMP’s que degradan colágeno
Bloqueo de mecanismos que controlan la destrucción tisular:
Inhibidores Tisulares de las Metaloproteinasas de la Matriz

25. Factores solubles moduladores del
remodelado óseo

26. Prostaglandinas, citocinas,
IL’s y vitamina D
E2 T TGFβ
Estroma/osteoblastos GCs IFNγ
T
T
OPG, RANKL, M- TNFα, IL-1, IL-6,
CSF IL-7, otras IL’s RANKL
TNFα
HSC
M-CSF M-CSF
+ Dentina
c-Fms- c-Fms+ c-Fms+ RANKL
RANK- RANK- RANK+ OPG Hueso

27. Osteoclastos
FENOTIPO
1. Célula Gigante Multinucleada.
2. Características ultra estructurales.
3. Actividad TRAP (+)
4. Responde a Calcitonina.
5. Expresión de RANK.
6. Integrina αvß3
M.E.C
M.E.C

28. Osteoclastos
HCO Cl-
RANK - RANK
3
C-Fms C-Fms
H+ HCO3- Cl-
Cat K
αvβ
Borde
Zona H Cl
+ -
rugoso 3
clara M.E. Zona clara
C
M.E.C
M.E.C

29. HCO Cl
- -
3
Cat K
H+ HCO3 Cl-
-
αvβ3 Núcleo
H+ Cl-
M.E.
C
:: Microtúbulos
xxx
::
x
xxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxx
xxxx
::
xxxxx
::
xxxx xxxx
xxxx
xxx
:: ::
xxx
xxxxxxx
x
xxxxx
xxx
x
Estímulos
xxxxx
:: Borde en
:: :: ::
cepillo .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. .............................
. . .
αvβ3
M.E.C.

30. Diferenciación y destino
CSF-GM
PTH, IL1, Vit. D
Célula Stem Fusión
Proliferación
Diferenciación
Apoptosis Adhesión
Polarización
Resorción

31. © American Society for Bone and Mineral Research. Primer, F. Patrick Ross, Ph.D.

32. Resorción ósea.

33. RECEPTORES FAMILIA TNF
RANK-L = OSTEOBLASTOS, CELULAS
ESTROMALES DE LA MEDULA ÓSEA,
FIBROBLASTOS OPG = CELULAS DEL ESTROMA
DE MEDULA OSEA,
OSTEOBLASTOS, FIBROBLASTOS
DEL LIGAMENTO PERIODONTAL
Inhibidor de la activación y la
diferenciación osteoclástica
La interferencia con el sistema
RANK/RANKL/OPG podría
desencadenar el desequilibrio óseo:
 >Formación ósea
 > Resorción ósea.
RANK = PRECURSORES DE
OSTEOCLASTOS, OSTEOCLASTOS

34. REGULACION DEL SISTEMA
RANKL/OPG/RANK.

35. REMODELADO OSEO ALTERADO
RANK (Receptor of Nuclear Factor Kappa) y su ligando RANK-L:
Diferenciación de preosteoclastos
Activación y mantenimiento de osteoclastos.
Goldring S R. (2003) inflammatory mediators as essential elements in bone remodeling. Calcif Tissue Int 73: 97-100

36. OSTEOCLASTOGENESIS

38. TRANSDUCCION DE
SEÑALES

39. Mecanismo por el cual una célula responde a los
estímulos que recibe del medio ambiente mediante
difusión de esas señales hacia sus compartimentos
internos.
Juan Carlos Munévar N

40. ETAPAS DE LA COMUNICACIÓN CELULAR
POR SEÑALES EXTRACELULARES
• Sintesís de la molécula señal.
• Liberación de la molécula señal
• Transporte de la señal a la célula blanco
• Deteccción de la señal por una proteína receptora especifica.
• Cambio en el metabolismo celular, en la función, o desarrollo
desencadenado por el complejo señal – receptor.
• Remoción de la señal, lo cual termina usualmente la
respuesta celular

45. RANK // RANKL
RANK RANKL
RANK
• MyD88
(adaptador)
• IRAKs
(IL-1RI associated kinases)
• TAK1
(TGFB activated kinase)
• TAB1 / 2
(TAK binding protein)
• TRAF6
(TNF receptor associated factor 6)

46. c-Fms RANK TNFR1
α vβ 3 IL1-R1
p38 Ca++
ERKs c-src ERKs JNK c-src IKKβ JNK IRAK
CaM
PI3K PI3K
CN
E2F Mitf AP1 NFκB AP1 NFκB
AKT AKT
NFATc1 NFATc1
P C S D D C S D D D
= Cinasa P = Proliferación
C = Reorganización del citoesqueleto
= Factor de
S = Supervivencia
Transcripción
D = Diferenciación

49. REGULACION DE LA EXPRESION DE GENES.
1. Estructura de la cromatina
2. Inicio de la transcripción
3. Procesamiento y modificación del transcrito
4. Transporte del ARNm
5. Estabilidad del transcrito
6. Inicio de la traducción
7. Modificaciones post - traduccionales
8. Transporte de proteínas
9. Control de la estabilidad proteíca

50. Factor de Transcripción activado por: Heterodímero inactivo en el citosol:
Citocinas
Citocinas 2 subunidades p50 / p65
asociado con un inhibidor Iκ B
Esteres de forbol
Esteres de forbol
Factores de crecimiento
Factores de crecimiento
Lipopolisacáridos
Lipopolisacáridos
TNF
TNF
Ácido Okadaico
Ácido Okadaico
Análogos de AMPc
Análogos de AMPc
p50 / p65
Poseen dominios que reconocen motivos
específicos de ADN.

51. Factor de Transcripción con dominios que
reconocen motivos específicos de ADN.
La disociación del complejo p50 / /p65 / /IkB::
La disociación del complejo p50 p65 IkB Iκ B
Inactivado por PKC / PKA
Fosforilación / Desfosforilación
NFkB se transloque al núcleo
NFkB se transloque al núcleo
Motivo κ B en el ADN
Motivo κ B en el ADN
5’-GGGPuNNPiPiCC-3’
Secuencias promotoras / enhancers

52. Genes con motivo κ B
•• IL-6
IL-6
Regula: Linfocitos T y B
Linfocitos T y B
♣ Expresión de citocinas
•• Interferón Β
Interferón Β
•Proliferación celular Actividad antiviral //antiproliferativa
Actividad antiviral antiproliferativa
• Diferenciación celular
•• GM-CSF
GM-CSF
• Respuesta inflamatoria
• Respuesta inmune Activación de neutrófilos, macrófagos
Activación de neutrófilos, macrófagos
Sensible a estímulos que señalan un proceso
inflamatorio

53. La transcripción de genes activados por el
AMPc está regulada por FACTORES DE
TRANSCRIPCION que se unen al elemento de
respuesta CRE en el ADN.
CRE: AMPc response element.

54. GENES CON MOTIVO C.R.E.
1. Tiroxina hidroxilasa
2. Somatostatina
1. Enzimas metabolismo intermedio
2. Péptidos Bioactivos.
3. Fibronectina plasmática.
4. Proto oncogen c-fos

55. MOTIVO C.R.E.
Elementos de respuesta Motivos octaméricos
al AMPc del ADN Secuencia CONSENSUS:
5’-TGACGTCA - 3’
Localización:
CREB: CRE BINDING PROTEINS.
1. Núcleo celular.
Factores de transcripción de genes
2. Fosforilados por PKA
que poseen el motivo C.R.E.

56. MECANISMO DE ACCION.
> [cAMP]° inducen la translocación de la
subunidad catalítica P.K. A
1. La P.K. A fosforila las proteínas CREB.
2. Factores de Transcripción se une a C.R.E.
3. TRANSCRIPCION DE GEN ESPECIFICO

57. EXPRESION DE GENES.
Los factores de transcripción C.R.E.B pueden ser
fosforilados por:
1. P.K.A (Células mesenquimatosas.)
2. Quinasas I y II Ca2/Calmodulina (Neuronas.)
Transcripción de genes distintos.

58. FACTOR MOTIVO INFORMACION
C-Myc: oncogen retroviral, se asocia
C-Myc / Max CACGTG
con Max.
Oncogenes retrovirales
c-Fos / c-Jun TGAC/GTC/AA
Factor AP-1
Une a CRE, familia de al menos 10
CREB TGACGC/7C/AG/A
factores, dímeros con c-Jun
Oncogen retroviral, miembro de la
C-ErbA; (TR: Receptor de la
G/CA/CGGAA/TGT/C superfamilia de receptores
hormona Tiroidea)
hormonales esteroides/tiroides
Oncogen retroviral predominante en
C-Ets G/CA/CGGAA/TGT7C
células B y T
Familia de factores específicos de
GATA T/AGATA
líneas eritroides
Oncogen retroviral, factor especifico
C-Myb T/CAACG/TG
de células hematopoyéticas
c-Rel: Oncogen retroviral,
NFkB & c-Rel GGGAA/CTNT/CCC
predominan en células B y T
Une elementos RARES, así como
RAR ACGTCATGACCT
sitios c-Jun / c-Fos
Presente en genes inducibles por
GGATGTTCCATATTAGGA
SRF (Serum response factor) factores de crecimiento presentes
CATCT
en suero
Activación por proteínas quinasa. El motivo
ISGF3 (Interferon α stimulated gene factor 3) A/GGAAAA/GNGAAACT ISRE presente en genes de respuesta antiviral y
antitumoral

60. FORMACION
OSEA

61. OSTEOBLASTOS
1. Célula Polarizada, diferenciada y FENOTIPO
especializada
2. Vesículas matriciales.
3. Cbfa-1 (Runx-1/2)
4. Actividad PAL (+)
5. Responde a PTH
6. Expresión de RANKL.
7. Sintesís de OPG, proteínas
colágenas y no colágenas óseas
http://depts.washington.edu/bonebio/ASBMRed/cells.html#oclasts

62. Osteoblastos Mesenquima
Osteoblasto
Producción
MEC
Mineralización/
Osteoide
maduración
~10días
Osteocito
Apoptosis
Alberts et al. Mol Bio. Cell, 4th Ed.

63. Factores solubles
Endocrina Paracrina Autocrina
Hormona Paratiroidea Proteína relacionada PTH TGFβ1, 2, 3
(PTH) ( resorción ósea*)
Vitamina D Factores de crecimiento FGF 1, 2
( resorción ósea*) transformante (TGF)
β1,2,3
Calcitonina Factor de crecimiento IGF´s
( resorción ósea*) fibroblástico (FGF) 1, 2
Glucocorticoides IGF’s PDGF’s
Esteroides (E, T) Proteínas óseas BMP 2-7
morfogéneticas (BMP) 2-7
Insulina (PDGF’s)
OTROS Interleucina-6

64. BIOMINERALIZACION

65. BIOMINERALIZACION
DEFINICIÓN
Precipitación de sales insolubles de fosfato de Calcio
inducida por los productos de metabolismo celular.
ETAPAS:
Mineralización Controlada:
1 .Nucleación 2. Crecimiento Cristalino
 Intracelular (Vesículas)
 Epicelular ( Bacterias)
Ca Ca
 Extracelular ( M.E.C) Ca Ca Ca Ca
Ca Ca
Ca
Ca
Ca Ca
Ca Ca Ca
Ca
Ca

66. •Químicamente
Mecanismos Controlados
• Biológicamente
Control Químico Control Biológico
Paso de iones a través de la Presencia de proteínas de M.E.C
membrana. Son sitios de nucleación o controlan la
Regulación enzimatica. (Anhidrasa talla y morfología de los cristales.
Carbónica) Mecanismos Físico Químicos
Aporte de iones exteriores Regulan la especificidad de los tejidos
Agua formados

67. En todo sistema biológico encontramos dos fases químicas
diferentes (Fase Orgánica y una Fase Inorgánica).
EQUILIBRIO NUCLEACION
La concentración de las Ruptura de equilibrio
dos fases Transformación de masas
Tejidos Conectivos, Sobresaturación
epitelio, Etc.
Las partículas neoformadas crecen hasta un tamaño critico en
donde los núcleos no podrán disolverse

68. FASES
MINERALES
• Numerosos fenómenos biológicos de mineralización
tisular.
• Los tipos de minerales implicados son restringidos.
Calcita
Aragonita
TEJIDOS DUROS Ácido sílico
Minerales en forma cristalina coelestina
apatita
witlockite

69. FASES
MINERALES
Calcita CaC03,
Aragonita Moluscos, artrópodos,
Ácido silico Diatomeas.
coelestina Radiolares
apatita Dientes, esqueleto
witlockite Calcificaciones patológicas.
Fosfato octacálcico
Los fosfatos de calcio poco solubles (apatita) son de gran interes por
ser componentes del esqueleto y la dentina

70. TEORIAS
•La formación de la fase mineral en un tejido calcificado no es
un fenómeno biológico fortuito.
Correlación entre precipitación mineral & desarrollo tisular general
Ej: PRECIPTACION DENSA,
cristales HA alrededor de la trama
colágena del hueso compacto
• Coincidencia entre el depósito mineral, la presencia de
células y eventos metabólicos específicos
Macromoléculas no colágenas (osteocalcina,
fosfoproteínas, fosfatasa alcalina, amelogeninas)
¿Las interacciones moleculares y los procesos físico-químicos...?

71. MECANISMOS
Posición del problema
a). Tipo de mineral:
•Gran número de compuestos fosfocálcicos que pueden ser
sintetizados, aislados y estudiados (métodos analíticos y
estructurales)
•Compuestos inestables a pH 7, recristalizan en medio acuoso a un
estado sólido termodinámicamente estable = Hidroxiapatita.
b). Los hechos:
•Iones circulantes en mamíferos permanecen en rápido intercambio
con el esqueleto.
La concentración plásmatica: Ca2 = 1,3 mM
HPO42- = 1 mM

72. • SISTEMA DE CONTROL SELECCIONADO POR EL
PROCESO DE EVOLUCION
flexible y controlable por la actividad celular
•La solubilidad del hueso es constante y en equilibrio con el plasma sanguíneo.
•[Ca2+], [HPO 2-], [OH-] interrelacionadas e influenciadas por la alimentación.
4
• Las concentraciones permanecen en límites
Exigencias biológicas estrechos
(metabolismo de órganos y células)
• La fase mineral del esqueleto constituye un
tampón para esos iones
(homeostasis intestinal y renal)
• Durante el crecimiento la mineralización se
produce en zonas nuevas

73. DEFINICIONES
• NUCLEACION: Paso de una fase líquida al estado sólido.
Formación del primer núcleo sólido o germen.
• NUCLEACION HOMOGENÉA: Cuando el medio mineralizable
está LIBRE de cualquier elemento diferente al calcio o fosfato.
• NUCLEACION HETEROGENÉA: Cuando el medio mineralizable
CONTIENE partículas o elementos diferentes al calcio o fosfato que
poseen un efecto catalizador
•Nucleación Primaria: Es la nucleación homogénea y heterogénea.
•Nucleación Secundaria: Es aquella que se produce en presencia de un cristal que
ya está en solución.
• EPITAXIA: Crecimiento de un cristal en contacto de otro material
cristalino que actúa como un esbozo.

74. NUCLEACION
La sobresaturación del medio y el aumento de la energía dominan
la biomineralización.
En los sistemas biológicos la nucleación se efectúa a
temperaturas moderadas en interfases heterogéneas
Matriz inducida Matriz Mediada
Sistema biológicos primitivos Tejidos Calcificados
M.E.C sirve de sitio de nucleación
y dirige la orientación de los cristales
La preorganización de la matriz es
de varios tipos:
 Polimerización Controlada
 Ensamble de proteínas

75. NUCLEACION
NUCLEACIÓN HOMOGÉNEA
Aumento local de iones
orgánicos, para permitir la
precipitación espontánea del
los cristales. Ca Ca
NUCLEACIÓN HETEROGENEA Ca Ca Ca Ca Ca Ca
Ca Ca
Ca
Ca Ca
Ca
La presencia de sustancias Ca
Ca
Ca Ca
Ca
de nucleacion (sustancias
que disminuyen el aporte de Ca
energía necesario para la
mineralización) también
puede llevar a la formación
de cristales en ausencia de
un incremento local de la
concentración de iones.

76. INICIO DE LA MINERALIZACION
¿Como a partir de una solución iónica por debajo del
producto de solubilidad se puede constituir una fase sólida?
MECANISMO BOOSTER (DRIENSSENS 1982)
Por medio del cual se produce un aumento del producto
iónico por encima del nivel de precipitación espontánea.
•COMPARTIMENTOS
(sitios donde aumenta la concentración de iones)
1. COMPARTIMENTOS VERDADEROS
A. VESICULAS MATRICIALES B. MITOCONDRIAS
2. ZONAS ASIMILABLES A COMPARTIMENTOS

77. COMPARTIMENTOS
(sitios donde aumenta la concentración de iones)
1. VERDADEROS
•Organelos membranosos intracelulares de
25 - 200 nm de diámetro, PAS +.
• Los primeros depósitos minerales se
• Contienen glucoproteínas, lípidos,
localizan dentro y alrededor de las
proteoglucanos, y una fuerte actividad PAL
vesículas.
• Las membranas concentran Ca2+
• Los agregados crecen hasta formar
NODULOS DE CALCIFICACION.
• Presentes alrededor de condrocitos, en
el hueso esponjoso medular, no se
observan en ESMALTE dental .
B. MITOCONDRIAS
• Concentran Ca2+ para liberarlo súbitamente y que reaccione con el
fósforo inorgánico abundante en el citosol. (FOSFATO DE CALCIO).

78. COMPARTIMENTOS
2. ZONAS ASIMILABLES A COMPARTIMENTOS
• ESPACIOS DE COLAGENO (grupos químicos reactivos)
+ Los iones se acumulan a lo largo de las fibras colágeno.
+ Existe una estrecha relación entre las fibrillas de colágeno
y las sustancias inorgánicas desde las primeras etapas de la
mineralización.
LAS FIBRILLAS SE CONSIDERAN INDUCTORES Y
GLIMCHER, 1976
REGULADORES DE LA MINERALIZACION.
+ El inicio de la nucleación se podría hacer a partir de pequeños nódulos
cristalinos desprendidos de los cristales HA existentes.
+ Esos nódulos quedan atrapados en los espacios colágenos para permitir el
crecimiento del cristal.

79. INICIO DE LA MINERALIZACION
¿Como a partir de una solución iónica por debajo del
producto de solubilidad se puede constituir una fase sólida?
INTERVENCION DE INICIADORES MOLECULAS ORGÁNICAS
A. FOSFOPROTEINAS
•Fuerte afinidad por el Ca2, para formar un complejo
terciario con el Ca2 y P04 (SITIOS DE NUCLEACION).
Se fijan cerca de los espacios de colágeno.
B. PROTEINAS ACIDAS
• La Osteocalcina (proteína ácido γ carboxiglutámico
se observan en donde los cristales HA se orientan a lo
largo de la matriz colágeno)
C. FOSFOLIPIDOS ACIDOS
•Inducen in vitro la formación de HA en una solución
saturada de fosfato de calcio. (fosfatidilserina / Inositol)
D. COLAGENO
• En tejidos duros contiene fosfato, potenciales sitios
de inicio de la mineralización. Las proteínas ligadas al
colageno tienen fuerte afinidad por las APATITAS.

80. INICIO DE LA MINERALIZACION
¿Por qué los tejidos que contienen nucleadores potenciales NO se mineralizan o
bien por qué la mineralización se produce en momentos específicos?
INTERVENCION DE INHIBIDORES
• Al bloqueo de sitios de nucleación
• A la competencia con iones indispensables, impidiendo la precipitación
de fosfato de calcio, el crecimiento y agregación de cristales.
A. PIROFOSFATOS
• Los iones P2O7 ocupan los sitios del fosfato HPO2- inhibiendo a baja [ ]º la
precipitación de fosfato de calcio. La PAL presenta actividad pirofosfatasica.
B. MAGNESIO & CITRATO
• Impiden la evolución de la fase amorfa mineral hacia la morfología cristalina.
C. PROTEOGLICANOS
• Son un obstáculo, al despolimerizarse se desactiva la inhibición.

81. EPITAXIA
Formación de una nueva fase cristalina en la superficie de un cristal
Fenómeno que facilita la formación de un 2do cristal
CRECIMIENTO CRISTALINO
Predominio de la interfase 1. Creación de reactivos
sólida a la liquida 2. Transporte de iones
3. Adsorción a la superficie
6 Etapas: cristalina
4. Nucleación
5. Crecimiento del cristal
6. Eliminación de iones
superfluos

82. CRECIMIENTO DEL CRISTAL
Aumento de la masa mineral que determina la NATURALEZA, NUMERO,
TALLA Y FORMA de los cristales.
Los procesos de regulación involucran:
♠ INTERACCIONES CON MOLECULAS ORGANICAS O MINERALES:
-
ATP, PPi, Mg2+, F , fosfoproteínas, proteínas séricas,
proteínas ácidas, fosfolípidos ácidos, colágeno.
♠ AUMENTO DEL ESPACIO DISPONIBLE DEBIDO A LA
DEGRADACIÓN DE PROTEOGLICANOS O AMELOGENINAS.
FASES:
(Ca2+) + (Pi) Brushita Fosfato de calcio amorfo
HIDROXIAPATITA Fosfato octocálcico.
• FASE TERMINAL ESTABLE

83. CRECIMIENTO DEL CRISTAL
TEORIAS
1. Control de la velocidad y repartición del crecimiento en cuanto a la
talla y número de cristales.
Diferencia en el crecimiento en longitud y espesor de
un cristal (ESMALTE DENTAL)
2. Control del cese de crecimiento; cuando se define la talla y forma de
los cristales se observa la detención del crecimiento.
Los parámetros físico-químicos no son los únicos que controlan el
crecimiento del cristal.
In vitro # In vivo CONTROL PROTEICO

84. BIOMINERALIZACION DENTAL
TEJIDOS DENTALES ESTRUCTURA DENTAL
MINERALIZADOS : MINERALIZADA :
•Dentina
•Esmalte
•Cemento
• Proceso común
de algunos tejidos • Proceso de • Proceso exclusivo
mineralización del organismo
conectivos.
especifico
Colágeno, Proteínas Proteínas específicas
no colágenas
•Proceso de
PULPA DENTAL envejecimiento.
• Patologías

85. BIOMINERALIZACIO
DENTINA N
• Intertubular.
• Peritubular CEMENTO
• Circumpulpar
• Manto
•El proceso de
mineralización es
especifico
• Microestructuras derivadas de la célula
• Vesículas matriciales.
• Debris celulares.
• M.E.C. secretada por la célula
El PO4 y Ca2+ se acumulan, se combinan y estabilizan para
formar HIDROXIAPATITA

86. Estructura derivada de
Tejido dental Componentes implicados
la célula o la matriz
Fosfolípidos mb.
Vesículas matriciales Manto dentina Proteoglicanos.
Microestructuras
Cemento acelular
celulares Mineralizaciones Anexina I.
intracelulares
Fosfolípidos mb.
Débris celulares Pulpolitos Proteoglicanos.
M.E.C.
Colágenos I,V,VI
Mineralización inducida Proteínas colagenas Dentina Intertubular
P. Fosforiladas
por la M.E.C. no colagenas
DSP no fosforilada
Cemento celular
Proteoglicanos
acelular
Proteína GLA
fosfolípidos
Proteínas séricas
Factores de
crecimiento
Amelogeninas
proteínas no colagenas
Dentina Peritubular Enamelinas
M.E.C.
Lípidos
Esmalte Proteoglicanos
Glicoproteínas

87. MICROESTRUCTURAS DERIVADAS DE LA
CELULA
ENZIMAS
1. Vesículas matriciales
•PAL y Pirofosfatasa
2. Débris celulares
•Adenosintrifosfatas
• Protrusiones /fragmentaciones celulares, que se a
observan al inicio de mineralización.
•Nucleótido-3fosfato
(Dentina de Manto, inicio de cementogénesis) pirofosfohidrolasa.
•Organelos asociados a la membrana celular,
trilaminados, 30-200 nm de diámetro. •Metaloproteinasas
(lugares iniciales de mineralización.)
FOSFOLIPIDOS
• Composición y propiedades químicas específicas • Fosfatidilserina.
diferentes a la membrana celular. ANEXINA II.
• Esfingomielina.
(se originan de la membrana celular)
(Calcio y fosfato inorgánico) • Glucoesfingolípidos
• Colesterol libre

88. • Estas enzimas producen un ↑↑ de la concentración de
fosfato orgánico dentro de la vesículas matriciales.
– Anexina II (proteína dependiente de fosfolípidos y
fijadoras de Ca++)
– Los fosfolípidos son distintos de aquellos de la
membrana celular
∀↑ ↑ fosfatidilserina
• Esfingomielina
• Glucoesfingolípidos
• Colesterol libre
• No poseen fosfatidilcolina

89. • Grandes cantidades de Ca++ y
fosfato inorgánico presentes
en las vesículas matriciales
• En los períodos iniciales de
calcificación se observa en el
cartílago en crecimiento
dentro de las vesículas
matriciales. (Fosfato octacálcico)
• En etapas tardías el mineral
cristalino adopta la apariencia
de la H.A.
(Bonucci, 1967; Anderson 1967)

90. BIOMINERALIZACION
¿Porque los fluidos tisulares sobresaturados en iones de
Fosfato y de calcio no se mineralizan?
1. Por la presencia de macromoléculas que inhiben la formación de cristales.
2. Por el porcentaje de iones necesarios para formar nódulos mineralizados
es inestable
3. La formación de los nódulos requieren el consumo de energía
4. Inhibidores de la mineralización aumenta la energía requerida.

91. BIOMINERALIZACION
En los tejidos conectivos calcificados existen dos mecanismos para la mineralización
Vesículas Matriciales
Pequeño organelo intracelular membranoso
donde se observa la primera evidencia morfológica
de un cristal
Nucleacion Heterogénea
Este es un proceso altamente controlado.
Esta mineralización no solo envuelve el colágeno como sustrato sino que también
proteínas no colágenas ( son iniciadoras de la mineralización) de la matriz secretadas al
frente de mineralización.

92. BIOMINERALIZACION
Los iniciadores de la mineralización:
PROTEOGLUCANOS
Estas moléculas se depositan en los espacios
localizados entre las fibras de colágeno.
Los proteoglucanos unen el calcio extracelular
Las proteoglucanasas eliminan a los
proteoglucanos, dejando el calcio depositado
entre las fibras colágenas
Las fosfoproteinas se unen al colágeno
Presencia de una actividad fosfatasa alcalina
( PAL +)
* Desfosforilacion de las
fosfoproteinas
* Aporte adicional de iones fosfato
( necesarios para la nucleacion y
crecimiento cristalino)

93. BIOMINERALIZACION
Localización:
En la membrana celular de osteoblastos,
odontoblastos, cementoblastos,
en los vasos sanguíneos, en la matriz orgánica,
en las vesículas matriciales.
FOSFATASA ALCALINA
Asociada con la formación de Función:
tejidos mineralizados Hidroliza iones fosfato de radicales orgánicos
a pH alcalino.
El papel en la mineralización no esta claro:
a. El termino PAL+ no es especifico.
b. Las enzimas tienen más de una
función en la mineralización.
Desempeña un papel en transporte de iones.
Provee iones fosfato a los sitios de mineralización
Participa en el crecimiento cristalino.

94. COMO LLEGA EL MINERAL AL SITIO
DE MINERALIZACIÓN
1. Papel de proteoglicanos
2. Síntesis de colágeno
3. Vía de iones inorgánicos entre
células. Presumiblemente unidas a
macromoléculas
4. Vía iones inorgánicos dentro de la
célula.
5. Participación mitocondrial

95. CONCLUSIONES
‫ ﻵ‬Los avances en biología nos permiten
comprender mejor los mecanismos celulares,
moleculares y genéticos involucrados en el
movimiento dental ortodóntico.
‫ ﻵ‬Este estado del arte en el conocimiento
científico permitirá desarrollar tratamientos
ortodonticos óptimos y eficientes sin causar
daño a los dientes y tejidos periodontales, ni
molestias al paciente.

96. Dr. Juan Carlos Munévar N.
INSTITUTO U.I.B.O.
FACULTAD DE ODONTOLOGIA