neural crest lineage segregation: a blueprint for periodontal regeneration
TRANSCRIPT
Biología Oral II
Residente: Dougely Rodríguez P.Periodoncia y Medicina Oral.
Neural Crest Lineage Segregation: a Blueprint for Periodontal Regeneration, X.
Luan, S. Dangaria, Y. Ito,C.G. Walker, T. Jin, M.K.
Schmidt,M.T. Galang, and R. Druzinsky,
J Dent Res 88(9): 781-791, 2009.
Profesor: Dr. Juan Carlos Munévar N
Desde la cresta neural hasta la región periodontal: sobre los progenitores periodontales
Todos los tejidos de la región cráneo-facial, incluyendo el esqueleto facial, los dientes y los tejidos correspondientes, se derivan de una población de células migratorias multipotentes (células de la cresta neural) formadas en las regiones fronterizas de la placa neural y el ectodermo en el embrión a través de una transición de epitelio a mesenquima.
Desarrollo de la cabeza
Cél. De la cresta neural facial
Migran desde el cerebro medio posterior y las regiones posteriores del cerebro
hacia Los arcos branquiales
Donde habitan casi todo el mesénquima
adyacente al epitelio oral
Las interacciones de las células de la
cresta neural ectomesenquimat
osas
Tej. circundant
esCon
Ectodermo
Endodermo
Mesodermo
Indu
ce
Diferenciación en osteoblastos, condrocitos, odontoblastos y
cementoblastos y conducir a la formación de los huesos maxilar y mandibular, cartílagos, dentina,
cemento y otros tejidos conjuntivos.
Factores de transcripción importantes para la células de la cresta neural Odontogénicas son:
Miembros de la familia Dlx (Qiu et al., 1997; Acampora et al., 1999; Ferguson et al., 2000).
Msx (Satokata and Maas, 1994).
Goosecoid (Rivera-Perez et al., 1999).
Barx 1 (Barlow et al., 1999)
Función de estos Factores de transcripción
Sincronización y deposición espacial de las proteína
estructurales.
Las cuales definen el desarrollo y forma de los tejidos
odontogénicos.
Incluyendo la diferenciación de la cresta neural deribado de las
células madres y de la deposición de tejido específico
de la matriz extracelular.
Origen de la cresta neural y la especificación de linaje de los progenitores periodontales.
(A,B) Migra la cresta neural craneal en la
periferia craneofacial y contribuye a la formación de
los huesos, los cartílagos y
dientes .
La cresta neural
odontogénica da lugar a dos poblaciones intermedias progenitoras pluripotentes,
papila dental y el folículo
dental.
Los factores ambientales de la matriz extracelular
o factores de señalización son
disparadores subsecuentes de la diferenciación de
los progenitores del folículo dental en osteoblastos del
hueso alveolar, los fibroblastos LP y cementoblastos
La unión fibrosa del la raíz al hueso es manrenida
por los fibroblastos
LP. El Alveolo contiene
osteoblastos y osteocitos involucrados en su mto.
La inmunotinción del filamento intermedio y de la cresta neural con el marcador Nestin provee evidencia por la cresta neural para el origen del folículo
dental
E) Ligamento periodontal (pdl), F)
osteoblastos del hueso alveolar (ab) y
odontoblastos (od), G) Ameloblastos (am), órgano del esmalte
(en), dentina de raíz (rde), hueso alveolar
(av), predentina (pd), y dentina (de), fueron
etiquetados para fines de orientación.
H) Señales por nestin, I) Tejido mineralizado marcado con Runx2
fueron detectados en DF, DP y células PDL por RT-PCR, J) Control
interno GAPDH.
Combinando la expresión de Nestin y
RUNX2 sugiere que los progenitores DF, DP, y
células LDP fueron progenitores derivados
de la cresta neural, pero ya se han
comprometido a un linaje relacionado con el tejido mineralizado.
Las uniones entre el cemento
radicular y el hueso alveolar que lo rodea se lleva a cavo por:
Fibras del ligamento periodont
al
Fibras de
Sharpey
REGENERACIÓN
Es el objetivo de la ingeniería de tejidos
periodontales.
Jerarquía en el linaje de las células de la cresta neural como una
herramienta para la INGIENERÍA DE LOS TEJIDOS
Las células de la cresta neural encuentro una plétora de las señales del medio ambiente en su camino hacia la periferia craneofacial
Estas señales afectan el progreso de la migración de las células de la cresta neural hacia la especificación del linaje y provocar la formación de los tejidos diana únicos, tales como dientes y tejidos periodontales
Esto es controlado por la expresión de genes
Se han identificado células madres en
pulpa dental, ligamento
periodontal y procesos
mandibulares
El Runx-2 es un regulador de la esqueletogénesis que controla la autorenovación y la transdiferenciación del FD y PDL y cementoblastos progenitores
Jerarquía en el linaje de las células de la cresta neural como una
herramienta para l a INGIENERÍA DE LOS TEJIDOSLas diferencias entre los estados de diferenciación entre DF,
PDL, y las células progenitoras cementoblastos contribuirá a su utilidad para aplicaciones específicas en ingeniería de los tejidos periodontales
Jerárquica modelo de segregación de linaje periodontalcresta neural migratorias a través de intermediarios folículo dental
células madre pluripotentesIntermedios progenitores pluripotentesprecursores comprometidos
Poblaciones precursoras y progenitoras para la
regeneración periodontalEl folículo dental forma un tejido conectivo denso la vaina que rodea el diente en desarrollo
el folículo dental da lugar a el hueso alveolar, cemento radicular, ligamento periodontal
Se identificó a un segundo grupo de
progenitores
Juegan un papel en la renovación de los tejidos periodontales después de la finalización de la formación de raíces
Las células madre mesenquimales de la médula ósea (BMMSCs)
cementoblastoprogenitores (CBS)
Poblaciones precursoras y progenitoras para la
regeneración periodontal
Dental células progenitoras del folículo (DFPCs)
El folículo dental (DF) es un saco tejido conectivo transitorio que rodea al órgano dental en desarrollo y da lugar a los tejidos periodontales como: cemento, hueso alveolar,y el ligamento periodontal
Células de la cresta neural
Las DFPCs forman depósitos mineralizados cuando son implantadas dentro de hidrogeles y después cultivadas bajo condiciones osteogénicas (A,C), pero fueron menos susceptibles a la inducción osteogénica que BMMSCs o PDLPGs
Células Progenitoras del ligamento periodontal
(PDLPGs)
Las células progenitoras PDLPGsson mas adecuadas para formar matrices extracelulares como el hueso alveolar y el cemento
“Estos estudios indican que las células progenitoras que residen en el interior del periodonto tienen la capacidad para diferenciar y formar los tejidos periodontales, tales como cemento radicular o el hueso alveolar”.
PDLPGS tratadas en condiciones osteogénicase implantadas subcutáneamente conservaban su capacidad para formar depósitos de minerales como se visualiza por Von Kossa (B,D), mientras que DF las células sometidas a las mismas condiciones no (A,C).
Células precursoras del cemento (CPCs)
Desde la perspectiva de la ingeniería de tejidos, el cemento acelular y el cemento celular pueden tener diferencias en su composición bioquímica, cada una de las células requieren factores únicos para imitar su función biológica.
La expresión de genes asociados a minerales en cementoblastos está regulada por factores de crecimiento como IGF-1, PDGF-BB, TGF-β
Factores para la regeneración periodontal
Células de la cresta neural
Sometidas
factores de crecimientoy diversas
superficies de la matriz extracelular
Influye en su linaje y
diferenciación
Estos factores también han demostrado efectos significativos sobre la regeneraciónde los tejidos periodontalesEl espesor del
ligamento periodontal sigue siendo
eficaz sin cambios durante el movimiento
dentario y disminuye en forma gradual con la edad
Los cambios en genes tales
como ank1 o ameloblastin
Pueden alterar la anchura y el estado de
mineralización del ligamento
Factor de Crecimiento derivado de plaquetas
PDGFsPertenecen a una familia decistina de factores de crecimiento que incluye varias isoformas de PDGF y la subfamilia VEGF (factor de crecimiento vascular endotelial)
Ha sido uno de los factores de crecimiento implicados en primera reparación de la herida periodontal y puede ser uno de los más significativos
poderoso potencial en la regeneración de los tejidos periodontales perdidos
Durante su aplicación en la regeneracion de tejidos tiene efectos
similares al desarrollo
Ya que afecta la expresión génica, la proliferación celular, los nervios, migración de las células de la cresta y angiogénesis
Factor de crecimiento fibroblastico FGFs
Son citoquinas con potentes funciones relacionadas con la migración y proliferación celular
Inhibe la inducción de la actividad de la fosfatasa alcalina y la formación de nódulos mineralizados por las células del ligamento periodontal
su papel en la angiogénesis y la promoción de la cicatrización de heridas
su efecto sobre el crecimiento de las células del ligamento periodontal inmaduro
Favorece a la regeneración de tejidos por medio de 2
mecanismos
Factor de crecimiento de tejido conectivo (CTGF)
Desempeña un papel en el desarrollo del germen dental, remodelación del tejido periodontal, regeneración de los tejidos mesenquimales, y la curación de heridas
Es un miembro de la recientemente descritaCCN familia de genes (factor de crecimiento del tejido conectivo, Cyr61 /cef10, y el gen sobreexpresado neuroblastoma) y actúa para promover la proliferación de fibroblastos, la migración, adhesión, y extracelular formación de la matriz
Se ha sugerido que la expresión de CTGF está regulado por TGF-β1/BMP-2
En condrocitos y desempeña un papel importante en la angiogénesis
Factor de crecimiento transformante Beta TGF-β
Es una superfamilia de factores de crecimiento y diferenciación que incluye la subfamilia de TGF-b, de la subfamilia activina y proteínas morfogenéticas óseas
Suelen afectar a la regulación transcripcional de genes diana mediante la activación de SMAD (proteínas relacionadas con las vías de señalización intracelular)
Sus efectos en la proliferación y diferenciación celular, es una posición ideal para facilitar la ingeniería de tejidos
BMP-2 y BMP-7
Son capaces de inducir la formación de nuevo
hueso alveolar y el cemento
Derivados de la matriz de Esmalte (EMD)
Se ha utilizado la matriz del esmalte porcinaextractos (EMD, Emdogain ®) con el fin de periodontal regeneración
Se sugiere que las células epiteliales secretan
proteínas que contribuyen a
cementogénesis
Estudios biológicos de la célula han demostrado que EMD cambió el linaje de las células mesenquimales hacia osteoblasto y / o chondroblasto, regula la osteopontina, mientras que disminuye la regulación de osteocalcina y afecta la síntesis de proteoglicanos de la matriz (VS, biglicán, decorina)
No está claro en qué medidaEMD realmente imita el entorno periodontal
Actúan como intermediarios de la matriz extracelular en el crecimiento y diferenciación de los tejidos odontogénicos
Andamios para la regeneración periodontal
La matriz extracelular (MEC)
es una red de proteínas intercelulares
que ejerce un profundo control sobre las células mediante la
regulación de genesexpresión asociada con el
crecimiento celular, el apego, la diferenciación,
y la supervivencia
contribuye a la orientación de las células cresta neural.
Estudios recientes han establecido que la composición química y la superficie microtopográfica ejercen el control sobre los perfiles de expresión génica y el compromiso de linaje de poblaciones de células madre
Para imitar la diversidad biológica de los materiales de andamio como la MEC, los avances en ingeniería química han dado lugar a unaplétora de nuevos materiales y técnicas de fabricación del andamio
Colágeno, quitosano, y otros andamios
Las matrices extracelulares Naturales Como ventaja Incluyen una presentación de los
indicadores fisiológicos para la inducción y mantenimiento de los componentes de la maquinaria celular y una capacidad de degradar enzimáticamente a lo largo de las vías naturales.
Como desventaja algunos ECMs sufren de inmunogenicidad y débiles propiedades mecánicas
Se han fabricado polímeros sintéticos / andamios colágeno híbrido y compuestos nano-hydroxyapatite/collagen
El colágeno es una de las principales proteínas de la
matriz extracelularel periodonto, y como resultado, los andamios de gel de colágeno
proporcionan pistas de reconocimiento biológico,
importantes para la supervivencia celular
BiocompatibilidadFuerza mecánica.Idoneidad como soporte para la liberación del factor de crecimiento
Polisacárido derivado originalmentede las conchas de invertebrados
La quitina, el material de partida para el quitosano, se encuentra en los exoesqueletos de invertebrados como crustáceos,moluscos y insectos
Propiedades antimicrobianas, libera factores de
crecimiento y mejora la
formación de hueso y cemento
Seda y andamios de fibroína /seda se utilizan para guiar regeneración ósea y como material de sutura
Andamio de Fosfato de calcio
Cementos de fosfato de cálcio (CPC)
Han sido usados en reparación
ósea
Andamios de nanohydroxyapatit
e /quitosano
Se ha desarrollado como un sustrato para la ingeniería de
tejidos periodontales
En estudios, los bloques de hidroxiapatita-fosfato tricálcico (HAP-TCP) fueron un adecuado andamio para el crecimiento tanto de folículo dental como para células progenitoras periodontales
Andamios de polímeros sintéticos
Tiene como ventaja que pueden ser diseñadas individualmente para adaptarse a una amplia variedad de aplicaciones.
Los poliésteres (por ejemplo,ácido poliglicólico, PGA, ácido poliláctico, PLA, polylacticco, El ácido glicólico, PLGA) han proporcionado materiales populares andamio para la ingeniería de tejidos, debido a la facilidad de la degradación.
Existe probabilidad de problemas de biocompatibilidad y causas de inflamación
El concepto de uso de filtros Millipore como unbarrera entre los tipos de tejido adyacente se aplicó en el primer informe de éxito en la regeneración guiada de tejido periodontal
Para evitar la segunda cirugía debido a las membranas no reabsorbibles, los investigadores introdujeron innovadoras membranas reabsorbibles, utilizando una variedad de la diversidad biológica y materiales de polímeros sintéticos, se han utilizado con éxito para tisular guiada periodontal aplicaciones de la regeneración
RGD Péptidosvarios estudios se han centrado en las integrinas como mediadores moleculares de la inserción periodontal
Los altos niveles de las subunidades de la integrina α1-5, α11, β1, β5, β8 se encuentran en fibroblastos del ligamento periodontal
imita activar varias funciones relacionadas con la integrina en los sistemas biológicos, incluyendo la migración celular, el crecimiento, la diferenciación, la apoptosis y adhesión
Entrega de FactoresLos factores de crecimiento
son generalmente conjugados
a las matrices, y como resultado, varios sistemas
de entrega han sido desarrollados de
factores de crecimientoHan desarrollado
micropartículas de liberación controlada que ayudan a
afinar lamomento y la dosis de una
serie de factores en los tejidos vivos
En la terapia periodontal, las técnicas de transferencia de genes han sido exitosamenteutilizados para transducir células derivadas del periodonto y promover la actividad biológica mediante el uso de un adenovirus recombinante codificación PDGF-AA
PERSPECTIVAUn acercamiento de sistemas a la
regeneración periodontal basado en la segregación del linaje de la cresta neural.
Estrategias basadas en bioinformática para la regeneración periodontal, el establecimiento de una genómica sólida y la expresión de base de datos del perfil proteómico para el desarrollo periodontal sería altamente deseable. Las estrategias de la viruta-viruta y
de cálculo se puede utilizar para analizar los elementos en cis-genes conocidos e identificados recientemente
Es posible inferir molecularmente basados en la red de estrategias para la regeneración periodontal en una forma sistemática,y aplicar esta información hacia factor controlado y su liberación durante la regeneración de tejidos
la tecnología computacional puede ser de gran utilidad para optimizar enfoques para la regeneración periodontal mediante la identificación y el uso de marcadores de superficie para la clasificación de poblaciones de células para la regeneración de los únicos linajes periodontales.
Matrices de microfluídos celular se puede utilizar para generar datos a gran escala sobre condiciones óptimas para inducir la diferenciación en linajes para la regeneración de tejido periodontal
Regeneración en la enfermedad periodontal
La presente revisión arroja luz sobre las múltiples facetas de periodontal regeneración de tejidos desde una perspectiva de la biología del desarrolloal representar el periodonto como un tejido derivado de la cresta neural sometidos a una multitud de factores y superficies.
En la actualidad, la mayoría dede estos enfoques están orientados a la regeneración de unaperiodonto ideal, no inflamado.
En los últimos años, se ha prestado mayor atenciónal desarrollo de estrategias que reducen esta inflamación como requisito previo para el éxito de la terapia periodontal y la regeneración de tejidos.
Entre los agentes anti-inflamatorios recientemente desarrollados: ácido eicosapentanoico derivado resolvin 1 y los mediadores de lípidos antiinflamatorios han demostrado ser prometedores.
Juntos con la mejora de los factores de crecimiento y la combinación de los materiales los mediadores antiinflamatorios nuevos en gran medida podría mejorar en la clínica los resultados de los tratamientos regenerativos periodontales.