HISTOLOGA Y FISIOLOGA DEL TEJIDO SEO / MECANOBIOLOGA DE LA
INTERFASE HUESO IMPLANTE DENTAL
HISTOLOGA Y FISIOLOGA DEL TEJIDO SEODentro de nuestro organismo
tenemos diversos tipos de tejidos, pero uno de ellos destaca por
tener la posibilidad de regenerarse: el tejido seo. Esto es
permitido por la actividad dinmica que tiene el hueso de constante
formacin y reabsorcin, la cual es una actividad equilibrada y se
denominada proceso de remodelado. Este proceso consiste en la
reabsorcin de una cantidad determinada de hueso (llevada a cabo por
osteoclastos) y en la formacin de la matriz osteoide (por los
osteoblastos) y su posterior mineralizacin. Este proceso se lleva a
cabo en las unidades bsicas de remodelado seo.El hueso es un tejido
conjuntivo mineralizado muy vascularizado e inervado, estructurado
por laminillas de matriz osteoide calcificada. Estas laminillas
pueden estar recubriendo conductos de Havers en disposicin
concntrica donde se sitan los osteocitos (hueso cortical), o pueden
estar en formacin de red delimitando cavidades areolares en cuyo
interior se encuentre mdula sea (hueso esponjoso). Es as como
dependiendo de dicha estructuracin pueden diferenciarse el hueso
cortical y esponjoso o trabecular. Ambos tipos de hueso contienen
clulas especializadas, matriz orgnica y fase mineral.1) Clulas
Especializadas:Dichas clulas se encuentran dentro del propio tejido
seo o en el estroma conjuntivo de la mdula sea rico en clulas
mesenquimales pluripotenciales indiferenciadas, las cuales pueden
dar origen a 5 estirpes celulares: fibroblastos, osteoblastos,
condroblastos, adipocitos y mioblastos, en respuesta a distintas
seales moleculares que inician la cascada de activacin de
diferentes genes. El Osteoblasto:Son clulas grandes (20-30 micras)
de forma polidrica que proceden de las clulas mesenquimales
pluripotenciales de la mdula sae, endostio, periostio y pericitos
perivasculares. Se comunican con los ostecitos mediante protenas
transmenbrana o integrinas y mediante prolongaciones citoplasmticas
dirigidas hacia la red de osteocitos. Sintetizan la matriz orgnica
o sustancia osteoide a un ritmo de 2-3 micras por da y expresan una
enzima caracterstica: la fosfatasa alcalina (ALP), que permite la
mineralizacin a un ritmo de 1-2 micras por da. Tambin sintetizan
protenas colgenas y no colgenas de la matriz orgnica del huezo,
dirigen la disposicin de las fibrillas de la matriz extracelular,
contribuyen a la mineralizacin de la sustancia osteoide, influyen
en la reabsorcin llevada a cabo por los osteoclastos a travs de la
sntesis de citoquinas y sintetizan factores de crecimiento.Tienen
una vida media de 1 a 10 semanas para luego desaparecer por
apoptosis o se transforman en clulas limitantes (o de
revestimiento) o en osteocitosUn dato importante, actualmente
aceptado y que merece ser conocido, es saber que la diferenciacin
hacia la estirpe osteoblstica est controlada por genes
pertenecientes a la familia Hedgehog (Ihh y Shh). Tambin es
importante la labor del factor de transcripcin Cbfal y las protenas
morfogenticas seas BMPs, que constituyen los reguladores ms
potentes de la diferenciacin osteoblstica desde las clulas
mesenquimales pluripotenciales. En los estadios finales de dicha
diferenciacin osteoblstica resalta la funcin de la sialoprotena sea
(BSP) y la osteocalcina (OCN), que son marcadores de diferenciacin
del pre-osteoblasto al osteoblasto y aparecen cuando se inicia la
mineralizacin.Otro dato importante es respecto a la
osteoclastognesis, en la cual los osteoblastos son fundamentales
para la formacin de osteoclastos, debido a que son los primeros los
encargados de producir el factor estimulante de las colonias de
macrfagos, el cual es requerido en las primeras fases de la
osteoclastognesis.
El Osteocito:Se producen cuando osteoblastos se quedan atrapados
dentro de la matriz una vez mineralizada. Son las clulas ms
abundantes del hueso y se sitan dentro de lagunas u osteoplasmas,
comunicndose entre s a travs de los conductos calcforos y formando
entonces un sincitio de clulas interconectadas (nica estructura).
Su funcin principal es controlar el remodelado seo. En cuanto a su
reproduccin, son incapaces de renovarse.
El Osteoclasto:Son clulas de 100 micras aprox. encargadas de la
reabsorcin y son multinucleadas (ricas en mitocondrias y vacuolas).
Proceden de clulas madre hematopoyticas medulares (Unidades
Formadoras de Colonias de Granulocitos y Macrfagos /
CFU-GM).Histolgicamente presentan un borde en cepillo, que es donde
realizan la reabsorcin y una zona clara, rica en microfilamentos,
con integrinas que sirven de anclaje a la matriz. La reabsorcin la
realizan mediante la solubilizacin de la matriz orgnica primero y
de la mineral despus, esto es permitido por la segregacin de cidos
luego de la adherencia del osteoclasto mediante su ribete en
cepillo.
2) Matriz OrgnicaRepresenta un tercio del peso seo, formada
fundamentalmente por protenas (casi 90% protenas colgenas). Sus
funciones son: reservorio de calcio y fsforo, reserva de protenas
que participan en la regulacin de la diferenciacin celular y en la
integridad y funcin del tejido seo.a. El colgeno: Constituye el 90%
de la matriz extracelular, del cual ms del 95% es colgeno tipo I y
poco menos del 5% es tipo V.
b. Protenas no colgenas: Se encuentran : Proteoglicanos:
Constituyen el 10% de las protenas no colgenas. En la matriz
osteoide hay cuatro tipos: Hialuronano, Contritn sulfato
(intervienen en las etapas inciales de la morfognesis sea),
Biglicano y Decorina (intervienen en las fases siguientes de la
formacin sea). Protenas con cido y-carboxi-glutmico: Son la
osteocalcina (OCN) y la protena de la matriz con cido
y-carboxi-glutmico.La osteocalcina es sintetizada pos osteoblastos
y plaquetas, dependiente de las vitaminas D y K, que representa el
15% de las protenas no colgenas de la matriz. Se relacionan con el
nmero y actividad de los osteoblastos. Glicoprotenas: Son la
osteonectina, las fosfatasa alcalina y las protenas con el
tripptido RGD (Arg-Gly-Asp)La ostenectina tiene afinidad por el
colgeno tipo I, por el calcio y por la hidroxiapatita. Representa
el 25% de las protenas no colgenas y se cree que interviene en la
regulacin de la adhesin celular entre la matriz y las clulas.La
fosfatasa alcalina es una enzima que libera fosfato inorgnico
necesario para la mineralizacin.Las protenas con el tripptido RGD
son fundamentales para los procesos de remodelado y regeneracin
sea, y tambin actan como receptores de superficie de clulas seas
permitiendo la adhesin de ellas a la matriz extracelular y
activando seales. Protenas procedentes del plasma: Son la albmina y
la a2-SH-glicoprotena, probablemente relacionadas con la
incorporacin del calcio a la matriz osteoide. Factores de
crecimiento: Son polipptidos sintetizados en el hueso que
intervienen en la diferenciacin, crecimiento y proliferacin de
clulas de forma autocrina o paracrina.
3) Fase MineralEl componente mineral representa el 65% del peso
seo y est formado por calcio, fosfato y carbonato en forma de
pequeos cristales de hidroxiapatita, y en menor proporcin hay
magnesio, sodio, potasio, manganeso y flor. Las protenas con
capacidad adhesiva favorecen la mineralizacin, mientras los
proteoglicanos, magnesio, ATP y pirofosfato la inhiben.4)
Regeneracin seaEs la respuesta que se consigue en el tejido seo
luego de un trauma, formando un tejido igual al original perdido.
Luego del trauma se forma un hematoma inicial y conlleva a la
formacin de un cogulo, este luego libera interleuquinas y factores
de crecimiento, originando la migracin de precursores de
osteoclastos y clulas mesenquimales pluripotenciales para despus
producirse la diferenciacin mediante seales moleculares, dando
origen a la formacin de nuevos tejidos. En este proceso es
fundamental el aporte vascular, la sntesis proteica y la
mineralizacin.
MECANOBIOLOGA DE LA INTERFASE HUESO IMPLANTE DENTALSe conoce a
la osteointegracin como la conexin firme, estable y duradera
(estructural y funcional) entre el hueso y un implante, crendose
una interfase entre ambas estructuras (zona de unin). La
cicatrizacin de esta interfase depende de: condiciones biolgicas
del hueso, caractersticas de diseo del implante y la distribucin de
cargas entre el hueso e implante. Una adecuada osteointegracin est
sujeta a la aceptacin del implante por parte de los tejidos vivos
sin la formacin de tejido fibroso en la interfase hueso-implante y
con ausencia de sntomas de inflamacin severa.La composicin del
hueso (matriz extracelular compuesta por fibras de colgeno, iones
de calcio y fosfato y proteoglicanos, depositados en forma de
hidroxiapatita y glicoprotenas) permite que soporte cargas, brinde
proteccin contra cargas externas a rganos sensibles como el cerebro
y la mdula espinal, y proporcione la reserva corporal de minerales
involucrados en procesos homeostticos. Debido a estas funciones del
hueso, este debe tener una constante dinmica de crecimiento,
resorcin y deposicin; esta dinmica permite que se pueda recuperar
luego de una lesin por ejemplo, condicionada a la direccin de
cargas externas a la que es sometido, y a esta recuperacin se le
conoce como proceso de cicatrizacin sea, mientras que la ley que
gobierna la adaptacin del hueso a las cargas externas se le conoce
como Ley de Wolf.La cicatrizacin sea es activada por cualquier
lesin de la matriz mineralizada del hueso, como por ejemplo la
insercin de un implante dental, logrndose por medio de procesos de
diferenciacin. La suma de los factores biolgicos asociados con la
recuperacin de los tejidos biolgicos y la serie de eventos mecnicos
que modulan su formacin y adaptacin biofsica es lo que se conoce
como mecanobiologa.Cicatrizacin de la interfase hueso-implante
dentalTras una lesin, como la producida por la insercin de un
implante dental, la matriz sea mineralizada se recupera siguiendo
cuatro etapas:1. Formacin del hematoma (sangrado y
coagulacin)Durante la insercin del implante, la sangre conducida
por vasos sanguneos averiados se infiltra en el sitio de
implantacin. Los leucocitos de la sangre son los encargados de
iniciar la respuesta inmunolgica, las plaquetas se encargan de
detener el flujo de sangre y los hemates del transporte de oxgeno.
Las plaquetas contienen un amplio nmero de glicoprotenas, un denso
sistema tubular y dos tipos de grnulos: densos y grnulos a. Estos
ltimos grnulos son los que contienen componentes sumamente
necesarios para la realizacin de la coagulacin (factores de
coagulacin, factores de crecimiento y protenas).Con el sangrado
inician los eventos biolgicos que culminan con la cicatrizacin de
la herida. La primera parte de esta cicatrizacin comienza con la
constriccin de los vasos sanguneos averiados y la formacin de un
tapn de plaquetas que detiene el flujo de sangre. Este tapn
temporal es el inicio de una cascada de eventos que finaliza con la
coagulacin de la sangre y la formacin de un tapn hemosttico. Este
cambio de tapn se produce por la conversin del fibringeno soluble
en el plasma sanguneo en una protena insoluble denominada fibrina,
esto es mediado por molculas presentes en la sangre que son los
factores de la coagulacin que entre s convierten el fibringeno en
monmeros de fibrina que luego son ensamblados en una red de
fibrinas insolubles.Aunque la formacin de este cogulo o hemostasis
es crucial en la fase inicial de la cicatrizacin, es necesario su
remocin para la formacin de nuevo tejido, por tanto al tercer da
despus de la insercin del implante, el cogulo comienza a ser
destruido por la fibrinlisis2. Degradacin del coguloLa fibrinlisis
se encarga de retirar el exceso de fibrina presente en las
inmediaciones de los vasos lesionados mediante la accin enzimtica
de la plasmina (protena presente en forma inactiva en la sangre
como plasmingeno). Esta protena tambin estimula la activacin en las
clulas endoteliales de las metaloproteinasas de la matriz. En ese
mismo momento de la degradacin se aumenta la presencia de
neutrfilos y macrfagos que se encargan de eliminar los desechos en
que se transforma la fibrina. Para activar la siguiente fase deben
ser eliminados todos los desechos biolgicos y tambin es necesaria
la formacin de nuevos capilares y el reclutamiento de clulas
fibrognicas.3. Formacin del tejido granularAlrededor del cuarto da
de cicatrizacin un proceso conocido como fibroplasia reemplaza el
cogulo de fibrina por una nueva matriz extracelular compuesta por
nuevos capilares, macrfagos, fibroblastos y tejido conectivo laxo,
la cual facilita la migracin de las clulas osteoprogenitoras. A
medida que el proceso avanza, la matriz provisional de fibrina es
cambiada por una nueva matriz rica en colgeno y fibronectina
sintetizada por los fobroblastos que migran dentro de la herida.
Entre el da 7-10 de cicatrizacin algunos fibroblastos en la herida
se transforman en mioblastos y permiten generar las fuerzas
contrctiles responsables de la contraccin de la herida. Tambin se
inicia un proceso paralelo a la fibroplasia denominado angiognesis,
permitiendo la formacin de vasos sangrneos, los cuales proporcionan
el oxgeno y nutrientes necesarios para el creciente nmero de clulas
en el nuevo tejido.
4. Modelado seoLa recuperacin del tejido seo inicia unos 21 das
despus de la lesin alrededor de la nueva estructura vascular, pero
las clulas osteoprogenitoras aparecen desde incluso el 3er da. La
matriz se compone de un 90% de protenas colgenas y un 10% de
protenas no colgenas. Durante el proceso de diferenciacin de los
osteoblastos se pueden distinguir 4 tipos de clulas:
preosteoblastos, clulas de recubrimiento, osteoblastos y
osteocitos.La formacin de hueso comienza a partir de las
estructuras vasculares. Las clulas osteoprogenitoras migran y se
renen en las cercanas de un capilar donde comienzan a diferenciarse
en osteoblastos y secretan las primeras fibras de colgeno. A medida
que esto sucede, algunos osteoblastos se convierten en osteocitos
que comienzan a secretar factores de inhibicin que disminuyen la
tasa de formacin de hueso. Cuando la deposicin alcanza unos 20 mm
de altura comienza la mineralizacin (24 a 74 horas despus de su
formacin). El proceso de osteognesis y recuperacin sea puede tomar
entre 2 a 6 meses.En los implantes dentales, la sntesis de nuevo
osteoide y su mineralizacin estn relacionadas con la topografa
superficial del implante, los cuales en su superficie deben tener
la habilidad de soportar las tenciones ejercidas por las clulas que
migran sobre la red de fibrina y colgeno y que restauran los
tejidos lesionados. Se ha identificado que esta superficie debe
tener una topografa a nivel micro y nano escala que semeje la
superficie natural del hueso.Actividad mecnica en la interfase
hueso-implante dentalDesde el punto de vista biolgico, la formacin
de la interfase hueso-implante dental incluye una serie de
respuestas tisulares y celulares que permiten la recuperacin de los
tejidos lesionados y la formacin de nuevo hueso alrededor del
implante.a) Fenmenos de adhesinSon producidos por la fijacin de las
clulas a un sustrato (superficie del implante, los tejidos
existentes o los tejidos en formacin). Se caracterizan por la
presencia de tensiones entre el citoplasma de las clulas y el
sustrato al cual se adhieren. Se divide en dos fases: fase de
acercamiento en la que las fuerzas inicas y fuerzas de Van der
Waals gobiernan la interaccin fsico-qumica entre las clulas y la
superficie, y una fase de adhesin que dura varias horas en las que
ocurre la interaccin proteica entre la clula y el sustratob)
Fenmenos de contraccinLA contraccin es un fenmeno mecnico producido
por las clulas al desplazarse (debido a gradientes de concentracin
en las sustancias quimiotractantes especficas para un contingente
celular) sobre el sustrato. Durante la cicatrizacin de la interfase
hueso-implante dental, la contraccin es consecuencia de la migracin
celular durante la fibroplasia, la angiognesis y el modelado. c)
Fenmenos de activacinSon aquellos que en presencia de una carga
externa inducen la actividad metablica necesaria para producir
cambios estructurales en la matriz extracelular. Constituyen la
mecanotransduccin sea, proceso mediante el cual las clulas de la
matriz sea censan los estmulos mecnicos externos que producen como
respuesta una serie de seales biolgicas que estimulan la produccin
o degradacin de la matriz. Las clulas encargadas de controlar esta
sealizacin son los osteocitos y en general, la red de interconexin
generada entre ellos que proporciona la estructura celular
necesaria para el censado de los estmulos mecnicos.
