Mineralização biológica e componentes do dente (bioquímica oral)

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Bioquímica Oral
Mineralização biológica
 
Conceito : consiste numa sequência de eventos na qual células especializadas formam uma matriz orgânica com depósitos de fosfato e de cálcio insolúvel. 
Funções Comuns dos Tecidos Mineralizados:
mecanismos de proteção e defesa
locomoção
reservatório de íons
Tecidos mineralizados do homem:
osso
cemento
esmalte
dentina
Componente Orgânico dos tecidos Mineralizados:
Matriz orgânica - primeira matriz a ser formada durante a mineralização biológica (orienta e modela o processo de mineralização)
Colágeno: 
principal proteína constituinte da matriz orgânica 
constitui a estrutura de suporte dos tecidos conjuntivos mineralizados
EXCEÇÃO - esmalte ( não apresenta colágeno - apresenta amelogenina
Outros componentes orgânicos:
proteoglicanos
glicoproteínas
enzimas
Componente Inorgânico:
seres unicelulares e vegetais - sais *CaCo3 - carbonato de cálcio
animais superiores - sais *Ca3(PO4)2 - fosfato de cálcio
Obs: Fosfato de Cálcio pode formar diferentes compostos
fosfato de monocálcio
fosfato de dicálcio
fosfato de cálcio di-hidratado
fosfato tricálcio
bioapatíta (hidroxipatita,fluorpatita,carbonatopatita,magnésivapatita)
Hidroxipatita: (Htp)
principal sal de fost=fato de cálcio encontrado nos mamíferos 
Ca10(PO4)6(OH)2
Cristais de Apatita:
prisma hexagonal
são envolvidos por uma camada de íons adsorvidos (Encontrados nos fluidos bucais e na camada de hidratação que envolve os cristais)
*Reação de simples troca
positivamente carregados trocam com cálcio
negativamente trocam com a hidroxila ou fosfato
OBS: Para que um material cristalino insolúvel se forme é necessário que íons estejam bem próximos e contenham energia de colisão e orientação adequada para a formação de núcleos críticos de precipitação ( menor combinação estável de íons com a estrutura do material cristalino em solução - o processo de formação de núcleo crítico chama-se NUCLEAÇÃO)
Uma vez formado o núcleo crítico, a adição de mais íons resulta no crescimento do cristal.
CATALISADORES: químicos/agitação
INIBIDORES: magnésio e carbonato
Hipóteses da deposição de cálcio na matriz orgânica:
fosfato de cálcio se precipita na forma de hidroxiapatita na matriz orgânica
fenômeno ocorre em várias etapas começando com a precipitação de fosfato de cálcio amorfo, que é transformado em fosfato de octacálcio e por fim é transformado em hidroxiapatita.
OBS: De acordo com a segunda hipótese, com a ação de fosfatase alcalina, uma hexose-fosfato libera íons fosfato para o meio, que se ligam ao cálcio, se depositando na forma de fosfato tricálcio amorfo. Isto sendo que 10 unidades de fosfato tricálcio originam 3 hidroxiapatita liberando hidrogênio e 2 fosfatos.
Teorias da Mineralização
Vesículas de Matriz: Está relacionado ao início do processo de mineralização, sendo a vesícula uma pequena estrutura rodeada por membrana que brota da célula para formar uma unidade independente dentro da matriz orgânica dos tecidos mineralizados (previamente formada - ou seja, encontrada nos tecidos pré mineralizados tmb! - ex: osso/cartilagem/dentina) 
Nucleação Heterogênea - estabelece processos que ocorrem durante a síntese da matriz
*é catalizada a disposição de cristais de hepatita e então ocorrência de processo de nucleação
*nenhum desses mecanismos está envolvido na mineralização do esmalte*
OBS: o colágeno organiza o crescimento dos cristais, sendo que os vários tipos existentes possibilitam a não mineralização de tecidos como pele e tendões.
Osso:
Células Ósseas (osteogênicas - formam e mantém o osso / osteoclastos - reabsorvem o osso)
OSTEOBLASTOS - produtoras de tecido ( quando se agregam ao tecido são chamadas de osteócitos)
OSTEOCLASTOS - produzidas pelos próprios osteoclastos, são capazes de desmineralizar o osso por meio de bombas de prótons (H) que deixam o microambiente ácido, na sequência degradam a matriz exposta.
 Lacunas de howship: presentes nas depressões das superfícies ósseas, produzidas pelos osteoclastos.
Matriz Orgânica:
Os osteoblastos produzem a matriz (subst osteóide), ricam em colágeno tipo 1 (fibrina muito justaposta, sendo que seu arranjo muda conforme o tipo de osso - o que implica na quantidade de proteínas q o mesmo abriga)
Zona Osteóide - polimerização de moléculas de colágeno em fibras, ricas em proteoglicanos ácidos
Minerais:
Para formar a Matriz os osteoblastos captam os íons cálcio e fosfato a partir do contato com vasos sanguíneos, armazenando os mesmos em mitocôndrias. Com o acúmulo, ocorre o brotamento das vesículas, que tmb contém enzimas para a liberação do fosfato.
Osteoblasto se tornam osteócitos: perda de água e de proteínas (osso maduro - 70% HAP e 30% fosfato de cálcio amorfo)
Esmalte e Dentina
Tecidos mineralizados do organismo : osso, dentina, cemento e esmalte
Obs: Esmalte - recobre toda coroa do dente tendo logo abaixo a dentina
Obs2: Defeitos no esmalte e dentina, podem afetar diretamente a composição/estrutura/anatomia e consequentemente a função dos tecidos.
Esmalte
tecido + mineralizado e duro (com alta resistência abrasiva)
acelular/não pode ser reparado/ sem fibras colágenas/ incolor
Proteína predominante: Amelogenina ( encontrada na lâmina basal que separa ameloblastos e odontoblastos)
Produção = ameloblastos (encontrados apenas antes da erupção do dente)
Alto conteúdo mineral - rico em hidroxiapatita (espessura do esmalte determina cor)
Componentes inorgânicos: hidroxiapatita (86 - 90%)
A hidroxiapatita se apresenta na forma de cristalitos (caracterizados por serem muito largos) tendo formato hexagonal, tendo como arranjo molecular um grupo hidroxila rodeado por 3 íons cálcio, que por sua vez são rodeados por 3 íons fosfato. Cristais consistem nesse arranjo lado a lado e empilhado em camadas.
Mesmo sendo acelular o esmalte faz muitas trocas de íons com o meio externo ( os íons cálcio, fosfato e hidroxila que compõem a apatita podem ser trocados por diferentes íons.(Mg-Ca/F-OH)
Componentes Orgânicos: água ( porosidade do tecido)
 amelogeninas 
 não amelogeninas (amelonlastina/enamielina)
 enzimas (proteasse enamelisina/ proteinasse serina da matriz do esmalte)
Obs: As proteínas têm alta ligação com os minerais e por isso são encontradas principalmente nos limites da região prismáticas e interprismáticas, sendo sua concentração maior prox a junção amelo dentinária.
Estrutura: Prisma! + formato cilíndrico (esmalte interprismático = desvío de 40º para 60º - aumentar a porosidade da região)
OBS: prisma = bastão/ interprismático= cauda
LINHAS INCREMENTAIS: ameloblastos ligam e desligam - dá ao prisma estrias com formato de anel.
Rápido : Estrias cruzadas ( linhas transversais que representam o ritmo de formação do esmalte - representa deposição diária de esmalte)
Lento: Estrias de Esmalte (Retzius) observadas em cortes longitudinais, correndo circunferencialmente ( representam a deposição a cada 5 a 10 dias)
Superfície: +dura e radiopaca / - porosa e solúvel > por conta da riqueza em flúor e pobreza em carbonato
JUNÇÃO AMELO DENTINÁRIA: junção entre esmalte e dentina de padrão ondulado em áreas de esforço mastigatório e liso nas superfícies laterais da coroa. Nesta área podem ser encontradas lamelas, espículas e tufos de esmalte.
Espículas = penetram esmalte, resultado de processo odontoblástico durante a odontogênese
Tufos de esmalte = estruturas juncionais, parecem colunas, encontradas no esmalte interprismático, associados a bainha prismática que envolve o prisma (acredita-se que sejam falhas na matriz do esmalte)
Lamelas = defeitos lineares, hipomineralizadas e espaçadas
IMPLICAÇÕES CLÍNICAS = Ataques Ácidos - distúrbio durante amelogênese (clareamento pode causar desmineralização{de dentro pra fora} - estrias = áreas de sensibilidade/ Cárie tmb causa desmineralização)
Dentina
Tecido conjuntivo mineralizado 
encontrada na coroa e na raiz 
cor = amarelada
Composição: 70% sais - magnésio=mineral/ carbonato=cristais HAP
 colágeno tipo 1,3,5 (90%)
 ácidos/colesterol/lipídios
rígida e elástica = + dura que osso e cemento
dividida em: Pré Dentina (matriz orgânica não mineralizada prox a polpa)
 Dentina do Manto ( camada mais externa)
 Dentina Circumpulpar (peritubular e intertubular
DENTINA CIRCUMPULPAR: Peritubular = fina camada que rodeia os túbulos dentinários. ( diferença para Intertubular = sem fibras de colágeno e é mais mineralizada )
Odontoblastos: responsáveis pela síntese da dentina ( feita na coroa e na raiz do dente) produz durante toda vida do indivíduo e TURNOVER não ocorre na dentina - ou seja a baixa no cálcio não afeta a dentina
ESTRUTURA: Túbulos Dentinários = apresentam curso curvado (curvatura primária e secundário formando um S) sendo evidentes entre a dentina primária e secundária. Estes túbulos contém processos de odontoblastos, lâminas limitantes de parede e fluido extra cel (força positiva para exterior - limita progresso de componentes químicos e toxinas para polpa),em alguns casos com terminações nervosas.
Bainha de Neuman = espaço entre processo odontoblastico e parede da dentina tubular.
LINHAS ESTRUTURAIS : linhas aproximadamente perpendiculares aos túbulos de dentina
Linhas de Owen = curvatura secundária dos túbulos (descreve deficiência na mineralização)
Von Ebner = deposição de matriz e mineralização (períodos curtos de deposição)
FORMAÇÃO DA DENTINA: As dentinas secundária e terciária são formadas pós erupção dos dentes, sendo que a primeira apresenta estrutura similar a primária (diferenciadas pelas mudanças nas direções dos túbulos e a deposição secundária tmb é mais lenta que a primária) a dentina terciária é formada por estímulos como cárie ou trauma, variando muito em aparência ( devido a produção de novas cel mesenquimais diferenciadas que são semelhantes a odontoblastos - osteodentina)
Tipos de dentina Terciária: formação por odontoblastos pré existentes (patológica) / novos odontoblastos diferenciados devido a morte dos anteriores (reparadora) ( morte = túbulos dentinários vazios ou dentina peritubular oclui os túbulos)
DENTINOGÊNESE IMPERFEITA - má formação hereditária da dentina.
Composição: 70% sais - cálcio/fósforo/magnésio
 colágeno tipo 1,3,5
 ácidos/colesterol/lipídios
Periodonto
Conceito: conjunto de tecidos de suporte/sustentação e proteção para os dentes. ( remodelação constante, menos cemento)
Proteção: gengiva ( papilar/livre/inserida/marginal)
Sustentação: cemento, ligamento periodontal, e osso alveolar.
OBS: O LP é o principal componente responsável por transferir forças aos osso alveolar e permitir que este se remodele em resposta.
Periodonto Sadio:
Gengiva = tecido epitelial + conjuntivo
Epitelial: região oral, sulcular e juncional (QUERATINÓCITOS)
O epitélio apresenta Laminina, que ajuda na adesão das cels epiteliais com o colágeno tipo 4 por meio de receptores proteicos. Da mesma maneira, esses receptores interagem com o cemento promovendo a adesão do tecido gengival ao dente e impedindo a invasão de células estranhas no ligamento periodontal.0
Conjuntivo: compartimentos celular e extracelular (fibroblastos/ macrófagos/mastócitos/cels inflamatórias)
Quanto ao componente extra cel é composto basicamente por colágeno tipo 1 ( tipo 4 associado aos vasos sanguíneos / 5 e 6 distribuição filamentosa)
Ligamento Periodontal = tecido conjuntivo ( entre raiz e osso alveolar - GONFOSE)
Suas fibras promovem força tênsil, enquanto a substância básica é capaz de dissipar as forças de compressão.
Apresenta várias células:
Progenitoras: potencial para se diferenciar em fibroblastos/cementoblastos/osteoblastos
Fibroblastos: produzem matriz do ligamento e orientam fibras.
Cels Epiteliais: secretam prostaglandinas e interleucina promovendo a manutenção do espaço do ligamento e regeneração.
Cementoblastos: manutenção e reparo do cemento
Cels sistema sensorial: papel importante no mecanismo de resposta às forças mecânicas.
Subs Fundamental: 
Glicoproteínas: ligadas aos glicosaminoglicanos ( ex: ac hialurônico - absorvente mecânico {não é proteoglicana pq tem apenas glicosaminoglicanas)
Proteoglicanas: manutenção da integridade estrutural dos tecidos conjuntivos (incluindo desenvolvimento/remodelação/reparo) também estão envolvidas com a inibição da mineralização no LP. (PROTEÍNA + GLICOSAMINO)
FIBRONECTINAS = glicoproteínas que permitem ancoragem de fibroblastos, promovendo ligação/ espalhamento/migração
Fibras: colágeno (suporte) + elastina 
Cemento: 
mineralizado sem vascularização/inervação
cobre raízes dos dentes ligando dentina radicular ao LP
Cementoblastos: responsáveis pela síntese de cemento, trabalham durante toda vida do dente.
Pérolas de Esmalte: depósitos de material produzido por células aderidas a raiz semelhante a esmalte 
Composição: Hepatita
 Colágeno tipo 1,3 e12
 glicasaminoglicanos - medidor de mineralização (por se ligarem ao cálcio inibindo mineralização)
 fofoproteinas
 osteocalcinas
 osteonectina
 osteopontinina - regulação do crescimento mineral
 sialoproteina - promove formação mineral sobre superfície da raiz
Osso alveolar:
cels Osteogênicas = formam e mantêm o osso
osteoclastos = reabsorção 
Periodonto Doente:
Em geral envolve destruição do colágeno da matriz extracel com aparecimento de edema e inflamação, aumentando o sulco gengival, fluxo de fluido gengival, vascularização, perda de selamento e de osso alveolar.
As bactérias que compõem o biofilme subgengival relacionadas com a destruição do tecido são as anaeróbicas gram negativas
Inicialmente, os produtos bacterianos do biofilme induzem o aumento dos espaços intercelulares do epitélio juncional e a destruição parcial da membrana basal durante a inflamação. 
Entre as alterações mais significativas há a perda de osso alveolar, que está associada a regulação do sistema RANK (receptor)/RANKL (ligante) /OPG (osteoprotegenina)
O receptor é expresso em precursores osteoclásticos e em osteoclastos maduros, enquanto seu ligante é uma proteína transmembrana, expresso em osteoblastos em condições homeostáticas e ativado por linfócitos T. A interação de ambos é necessária para diferenciação e ativação de osteoclastos, evento regulado por OPG, que tem atração pelo ligante, impedindo a ativação dos osteoclastos e consequentemente a absorção óssea, por inibir a ligação RANK-RANKL.
OBS = fibroblastos produzem OPG em resposta a toxinas bacterianas.