Biología del Esmalte Dental Humano

Profesor: Dr. Juan Carlos Munévar

BIOLOGIA ORAL

DIFERENCIAS DE PROCESOS DE
CRECIMIENTO EN DIENTES DEL
HOMO ERECTUS Y HOMININS
CON EL HOMBRE MODERNO

www.naute.evolution.com

Growth processes in Teeth distinguish
modern humans from Homo erectus and early
Hominins

Christopher Dean
Meave Leaky
Donald Ried

Departamento de Antropología . George Washington U.
Departamento de Paleontología. Nairobi, Kenia
Unidad de Anatomia Evolutivo. University College London
Biología oral. Escuela de odontología. Reino Unido
2002

FILOGENIA : Es el estudio del desarrollo
Evolucionario de una especie que incluye
toda su historia a través de los años.

RANGO TAXONOMICO : Es el término que se
Le da a cada organismo dentro de una
Clasificación específica.

www.es.wikipedia.org/wiki/cells.com

CLASIFICACION DE Lineo ó de Linaje

Padre de la Filogenia
CARLOS
LINNEO
Autor de la clasificación
Taxonómica

Sentó las bases de la
Taxonomía moderna

www.eswikipediaorg/wiki/carlos_linneo.com

CLASIFICACION DE LINEO DEL
HOMBRE MODERNO

REINO ANIMALIA
FILUM CHORDATA
SUBFILUM VERTEBRATA
CLASE MAMALIA
SUBCLASE PLACENTALIA
ORDEN PRIMATES
FAMILIA HOMINIDAE 1
TRIBU HOMININ 2

GENERO HOMO 5

ESPECIE SAPIENS
Human Anthropology. OAS. Washington D.C. 1995

EVOLUCION DEL HOMBRE

Homo
neanderthal

1.8-300.000

200.000 1.9-1.3 2-1.3
2-1.6
2.6-1.8

3.8-2.8

www. Evolution times/modernman/gov.com

EVOLUCION DEL HOMO SAPIENS

250.000-30.000
años

www. Science or/evolution/ descent.com

Diferencias del crecimiento de esmalte de
fósiles de HOMO y HOMININS con el
hombre moderno

Tiempo de formación coronal del esmalte
Frecuencia de crecimiento del esmalte
Edad de erupción de primeros molares

DIENTES DE FOSILES ESTUDIADOS
3.8 - 2.8

• Muchos fósiles
www.archaeologyinfo.com

• Tamaño de cerebro una
tercera parte del hombre
actual 500 c.c
• Maxilares y dientes de
gran tamaño
• Esmalte grueso
• Alimentación
dura/frutas/hojas
GENERO Australopithecus
• Africa - Etiopía
ESPECIE afarensis
www.org/maps/africa.com


2.6-1.8
• Cerebro más grande
750 c.c.
• Cara más plana
• Este de Africa

KNM- ER 1590
Homo rudolfensis
www.Die evolution del Mieshen.com
www.Magicaleast africa.com

2.0 -1.3
• Mismo tamaño de cerebro que
Australopithecus
• Fuerza masticatoria potente
• Esmalte grueso.
• Alimentación abrasiva +
• Alimentación frutas, nueces,
insectos.
• Sur Africa

GENERO Paranthropus
ESPECIE robustus
National evolution of Man Museum.


• Primera especie del
género Homo
• Cerebro más grande 2.0 – 1.6
que Australopithecus
• Cerebro 600 c.c.
• Hombre “hábil”
• Utensilios de piedra
• Kenya y Tanzania
KNM-808
Homo habilis
www.britannica.com

1.9 - 1.3
• Versión africana de
del HOMO erectus
• Características muy
www.primatesapiens.com

parecidas al H. erectus
• Parecidos al hombre
moderno estatura
extremidades

• Más robustos
• Cerebro 700-800 c.c.
KNM- ER 820
Homo ergaster

NIÑO NARIOKOTOME 1.8 – 300.000
www.nariokotome boy/homo species.com

PRIMEROS EN
USAR
FUEGO

KNM-WT 15000
GENERO homo kenia
ESPECIE ergaster ó erectus de Africa www.Magicalkenia.com


1.8 – 300.000

Cerebro:
Asia 900-1100 c.c.
Sangiran 4
Hombre Java
Geografical maps. Microsoft Tech. Homo erectus

250.000 – 30.000

• El más cercano al
Homo sapiens
• Adaptabilidad a
climas frios
• Cerebro mismo
GENERO homo tamaño al hombre
ESPECIE Neanderthalensis moderno 1450 c.c.
• Robustos. 1.65 m
www.wikipedia.org/wiki.org/wiki/.com


• 23-14 millones de años
• Antepasados de
primates actuales
• Caninos grandes
Molares pequeños
• Dieta a base de frutas
Familia proconsulidae
Subfamilia proconsulidae• No tenía dieta abrasiva
Género Proconsul

Frecuencia en la formación de esmalte

Tomaron los incrementos diarios del esmalte
para calcular la frecuencia de formación del
esmalte

Australopithecus
Homos

EXISTIA UNA TRAYECTORIA RAPIDA EN LA
FORMACION DEL ESMALTE

PERIQUEMATIA

Los ameloblastos secretan
La matriz adamantino cada
24 horas.
Actúa como un cronómetro
Para conocer el crecimiento
Del esmalte
Antoine,D.S.in Dental Morphology.1998. 48-55

Frecuencia en la formación de esmalte

Humano moderno

Crecimiento de
Esmalte LENTO

CONCLUYEN
El desarrollo del tejido dental moderno aparece
relativamente tarde en la evolución humana

En todos los especimenes
La formación de
Esmalte más rápida

Influye en la frecuencia de la formación de esmalte

Las variaciones de frecuencia de cada taxón resultó de
los diferentes grados de la decusación prismática

Entre – decusación mayor rapidez de formación
Hombre moderno: mayor decusación prismática
Risnes,S. Growth Tracks in enamel.J. Human Evol.35.331-350.1998

TRAYECTORIA DE FRECUENCIA DE
FORMACION DE ESMALTE
GROSOR DE ESMALTE μm

DIAS DE FORMACION DE ESMALTE

CONCLUSIONES FRECUENCIA DE LA
FORMACION DE ESMALTE

El proceso de desarrollo del esmalte de los
Antepasados es diferente al hombre moderno

Australopithecus y los homo “iniciales” tienen una
Trayectoria rápida

Neanderthal es el único que se asemeja a hombre
moderno y es con ellos la primera manifestación de cambio de la
frecuencia de la formación de esmalte.

Los Homo se parecen a los simios actuales

australopithecus
Grueso

No homólogos

delgado
FUTURO
delgado
Esmalte grueso y delgado

Schwartz,G. Taxonomic and funcional aspects of the
Patterning of enamel thicknessdistribution.Am J. Phys
.111, 221-240(2000)Antropol

PERIQUEMATIA COMO INDICADOR
DE CRECIMIENTO DE ESMALTE

Periocidad : es de 9 días
En simios y humanos modernos.

Proveen un registro de la
cantidad de esmalte forma-
do lateralmente en altura después
De la formación del esmalte Oclusal

TIEMPO DE
+ = FORMACION
CORONAL
TOTAL

FORMACION PERIKY TOTAL
TAXON OCLUSAL MATIAS DIAS
DIAS DIAS FORM
HOMO SAPIENS 300.000 289 (282-296) 151(18) 1601

HOMO ERECTUS 1.8- 273(220-324) 138 1515
SANGUIRAN 4 JAVA 300.000
HOMO RUDOLFENSIS 246 (199-291) 120 133O
KNM- ER 1590 1.9
AUSTRALOPITHECUS 3.8 - 172 (134-205) 122(13) 1275
2.3
HOMO ERGASTER 162 (133-191) 113 1179
2-1.3
KNM- ER 820
NARIOKOTOME 1.8- 211 (169-256) 98 1093
HOMO ERGASTER 300.000
HOMO HABILIS 2.4 -1.4 207 (169-244) 97 1080

PARANTHROPUS 2-1.2 172 (134-205) 91(10) 999
ROBUSTUS

CON LA EVOLUCION
LA FORMACION DE ESMALTE MAS LENTA
DISMINUCION DE MORTALIDAD

LONGEVIDAD DE VIDA 75

HABILIDADES
+ COGNITIVAS

1550 c.c.

Allman,J.Brains maturation times,and parenting. Smith.BH.Dental Development as a measure
Neurobio.Aging.20,447-454(1999) Of lifehistpry in primates.Evolution.43.683-688(1999)

HABILIDADES COGNITIVAS

• Atención alternada: La habilidad de concentrarse en dos estímulos
al tiempo y responder adecuadamente a los dos.
• Velocidad de procesamiento: Es la velocidad de percibir un
estímulo, procesarlo, interpretarlo y dar una respuesta adecuada.
• Razonamiento conceptual: Capacidad de analizar relaciones entre
objetos
• Abstracción: Habilidad de pensar en símbolos.
• Lógica deductiva: Aplicar conceptos en toma de decisiones.
• Lógica inductiva: Es la capacidad de retroalimentación.
• Motricidad fina: Habilidad de tener pequeños
movimientos coordinados.

Boyle,J.Therapists Guide to Learning and attention. Chap 14,1999 www.brainscience/fuses.com

OTROS FACTORES EN EL AUMENTO DE
LA LONGEVIDAD DE LA VIDA

1.8 millones de años
Homo erectus: fuego

Cambios climáticos

Avances médicos

A MAYOR EVOLUCION
MAYOR LONGEVIDAD DE VIDA

MAS LENTA LA TRAYECTORIA
DE ESMALTE

SECRECION DE INCREMENTOS
DE ESMALTE SON MENORES EN
PERIODOS MAS PROLONGADOS

CONCLUSION

DESARROLLO
DE
+ HABILIDADES
COGNITIVAS
DISMINUCIÓN
FRECUENCIA
EN LA FORMACION
DE ESMALTE
Smith.BH.Dental Development as a measure Allman,J.Brains maturation times,and parenting.
Of lifehistpry in primates.Evolution.43.683-688(1999) Neurobio.Aging.20,447-454(1999)

ERUPCION PRIMEROS MOLARES

4.5 AÑOS 6 AÑOS FUTURO ?

Walker,A.The Nariokotome homo erectus Skeleton(Harvard
Univ.Massachusettes,1993

EVOLUCION TERCEROS MOLARES

Dr. Mauricio Restrepo.
Laboratory/homoJavamolars.com Laboratory/homoJavamolars.com


DIETA ABRASIVA DESCUBRIMIENTO
DIETA BLANDA FUEGO HOMO ERECTUS

www.stylosmagazine/com


UTENSILIOS
HERRAMIENTAS

CAPACIDAD
DE CORTAR


• El tamaño de los maxilares han
disminuido más rápidamente que la
desaparición de los terceros molares.

• Este proceso está activo
13 % no se desarrollan
9 – 24 % impactados

Jerry Bergman. Are Wisdom Teeth vestiges of
Human evolution. J.T.12 (3) 297- 304. Ced. 1998


• Homo erectus
Primero y Segundo molares Más pequeños
Tercero molar Más grandes
• Homo moderno
Segundo molar Más grande
Tercer molar Más pequeño

Jerry Bergman. Are Wisdom Teeth vestiges of
Human evolution. J.T.12 (3) 297- 304. Ced. 1998

The Structural Biology of the Developing Dental
Enamel Matrix
A.G.Fincham, J Moradian-Oldak
Journal of Structural Biology 126, 270-299

BIOMINERALIZACION DE LA MATRIZ
DEL ESMALTE DENTAL

HIDROXIAPATITA CARBONATADA :
EJEMPLO TEJIDO MINERALIZADO DE
LOS VERTEBRADOS

AMELOGENINAS TUFTELINAS

PROTEINA
AMELOBLASTINAS

ENAMELINAS S PROTEINASAS

HIDROXIAPATITA
CARBONATADA

Repuestos para el Cuerpo Humano: Maria Vallet Regí. Real Academia de Ingeniería

HIDROXIAPATITA

CORTESIA :TEKNIMED INNOVATION IN BIOMATERIALS

HIDROXIAPATITA CARBONATADA

Cortesía: Repuestos para el Cuerpo Humano: Maria Vallet Regí. Real Academia de
Ingeniería

ALTAMENTE MINERALIZADO
ESTRÉS MECANICO ESTRÉS ABRASIVO

ALTAMENTE MINERALIZADO

 No colágeno

 Origen epitelial
 No reabsorción
Thesleff, I. (1995) Differentiation of ameloblasts and its
 No Remodelación regulation pp. 1–22, CRC Press, Boca Raton, FL

ESMALTE Y ESMALTOIDE

CAPA MAS ALTAMENTE
MINERALIZADA DEL ORGANISMO

CONSUMO ALIMENTOS
Fearnhead, 1979

ESMALTE Y ESMALTOIDE
B
ESMALTE MADURO
I
O
APATITA DE M CRISTALES
CALCIO VERTEBRADO DENTRO DE LA
I S MATRIZ
CARBONATADA EXTRACELULAR
N
E
R ESMALTOIDE
A MADURO

L

Organización del esmalte dental de rata. SEM. Superf. Grabada con
ácido. Cada estructura es considerada como el producto secretado
dentro del ameloblasto del epitelio interno del esmalte.
Cortesía Dr W.Luo.

ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL

PRISMAS DEL
ESMALTE
PENACHOS

AMELOBLASTO

Célula alta y delgada, con su base atada a
las células del estrato intermedio. Los
procesos de Tomes ricos en vacuolas
secretoras que contienen proteínas de la
matríz orgánica y numerosos microtúbulos.
Cada Proceso de Tomes tiene a su
alrededor un pequeño citoplasma que lo
rodea. Este también produce esmalte pero
los prismas del esmalte principales se
producen en los Procesos de Tomes

AMELOBLASTOS

FORMACION DENTAL: SEM. Sección congelada y fracturada de un
diente, muestra las células formadoras del esmalte.

Poole 1967- Fearnhead 1983

ESMALTE
APRISMATICO

ESMALTOIDE
 Contenido de colágeno
 Vesículas en la matríz
 Fases minerales : fluorapatita carbonatada en
peces, tiburones

PRESENCIA O AUSENCIA DE
PROTEINAS AMELOGENINAS EN
LA MATRIZ DE LOS ESMALTOIDES

E AL E COM UNA M RIZ DE
SM T O AT
BIOM RAL
INE IZACION
B Block & Boiling 1952
I
Análisis de amino ácidos : matríz protéica del
O esmalte : euqueratina como en hueso y dentina,
M posiblemente un colágeno
I
N Deakins 1942
E
Matríz Biomineralizada
R
A John Hunter ( 1979 )
L
E “ Esmalte dental : materiales diferentes
S fuera de su porción mineral”

E AL E COM UNA M RIZ DE
SM T O AT
BIOM RAL
INE IZACION
B
LOWENSTAM & WEINER ( 1989 )
I
O DELIMITACION DEL ESPACIO
M
I EXISTENCIA DE UNA MATRIZ ORGANICA PREFORMADA

N CREACION DE UNA SOLUCION IONICA SATURADA
E
R CONTROL SOBRE LA NUCLEACION DE LOS CRISTALES

A
L CONTROL SOBRE EL CRECIMIENTO DE LOS CRISTALES

E
CESE DEL CRECIMIENTO DE LOS CRISTALES
S

E AL E COM UNA M R DE B
SM T O AT IZ IOM R IZACION
INE AL

AMELOBLASTOS ( Procesos de Tomes ), DELIMITACION
DEL ESPACIO DEL ESMALTE UAC

37°C pH: 7.4

AMELOGENINAS SECRETADAS : SE REUNEN

CALCIO
FOSFATO

INE AL

CALCOSFERITA : DEPOSITO GRANULAR O LAMINAR DE CALCIO

INE AL

SALES DE CALCIO Y
FOSFORO
EMBEBIDOS EN LA MATRÍZ

COM ONE E DE L M RIZ
P NT S A AT

HIDROXIAPATITA

PIEZ : 1960 ANALISIS AMINOACIDOS :
Proteína soluble en solución descalcificante
CALCIO
FOSFATO
HIDROXIPROLINA NO HIDROXILISINA

COM ONE E DE L M RIZ
P NT S A AT

HIDROXIAPATITA
1961. William Astbury
EASTOE 1963
COMPOSICION UNICA

PROLINA
CALCIO GLUTAMINA
FOSFATO
LEUCINA HISTIDINA

AMELOGENINA

AISL IE O DE L
AM NT AS
P OT INAS DE L M RIZ
R E A AT

1970 CARACTERIZACION DE LAS AMELOGENINAS

 PROCEDIMIENTOS QUIMICOS
 EXCLUSION POR TAMAÑO
CALCIO
 CROMATOGRAFIA PARA INTERCAMBIO IONICO
FOSFATO
 ELECTROFORESIS

AMELOGENINAS

 PUNTO CRITICO EN LA FORMACION NORMAL
DEL ESMALTE
 SE EXPRESA EN UN 10 % CROMOSOMA Y
 SE EXPRESA DE UN GEN SIMPLE DEL
CROMOSOMA X
CALCIO
FOSFATO

AMELOGENESIS
IMPERFECTA

ESTRUCTURA Y FUNCION DE LA
MATRIZ DEL ESMALTE

EASTOE 1965

“NUTRIENTES” DE LA MATRIZ
CRECIMIENTO DE LOS CRISTALES

UNION AMELO-DENTINAL
SE EXTIENDEN A TRAVES DE LA MATRIZ
POR MEDIO DE IONES TRASPORTADOS
POR LOS AMELOBLASTOS HACIA LOS
CRISTALES

ESTRUCTURA Y FUNCION DE LA
MATRIZ DEL ESMALTE

NUCLEACION DE LOS CRISTALES

DENTINA PROTEINAS ACIDICAS NUCLEADORE
PREEXISTENTE S MINERALES
DE LA MATRIZ

ENAMELINAS, TUFTELINAS,
AMELOGENINAS, AMELOBLASTINAS,
SIALOFOSFOPROTEINAS DE LA DENTINA

ESMALTE

Uno de los procesos biológico más importante para la vida
de los organismos
CALCIFICACIÓN

Control de la homeostasis del Calcio

Funciones celulares Ensamblaje de las estructuras duras

Movimiento, Protección y Soporte de los
tejidos blandos

Ermanno Bonucci. Calcification in biological systems. 1992

ESMALTE

Uno de los primeros tejidos
biológicos a ser examinado en
el microscopio de luz
(Boyde, A., 1989)

Proliferación y diferenciación Complejidad Endocitosis
celular

Sintesís y secreción de Transporte de ión Mineralización
proteínas Calcio

Degradación proteíca lisosomal


ESMALTE

Eventos celulares inusuales
Reversión de la polaridad Destrucción de proteínas
secretoria del ameloblasto secretadas por los
ameloblastos

Formación y destrucción de la lámina
basal a lo largo de la superficie

base embrionaria

Preameloblasto  Ameloblasto


ESMALTE

Estadío Presecretorio Diferenciación del Ameloblasto

Fenotipo
Estadío de Maduración
Prepara para segregar la
matriz orgánica del
Modulan y transportan iones
esmalte
específicos para la agregación de
minerales

Elaboran proteínas y el grosor
completo del esmalte por una
aposición de crecimiento y
Estadío organización en la región
Secretorio interprismática
.


ESMALTE

Theslleff Irma. Quintessence Int. Vol 34 #8 Sep 2003

BIOLOGÍA ESTRUCTURAL
DEL DESARROLLO DE LA
MATRIZ DEL ESMALTE

PROTEÍNAS DE LA MATRIZ
EXTRACELULAR
• Proteínas de la matriz extracelular controlan la
formación del componente inorgánico de los tejidos
duros

Amelogenina PROTEÍN Enamelina
AS
Ameloblastina Amelotina

Biglycan

John D. Bartlett, Bernhard Ganss, Michel Goldberg, Janet Moradian‐Oldak, Michael L. Paine, Malcolm L. Snead, Xin Wen, Shane N.
White, and Yan L. Zhou. Protein–Protein Interactions of the Developing Enamel Matrix. Current Topics in Developmental Biology,
Vol. 74, Copyright 2006, Elsevier Inc.

ESMALTE
PROTEÍNAS DE LA MATRIZ EXTRACELULAR

20% 0,36%

Reabsorbe total o
parcialmente las proteína
directamente desde el
esmalte maduro y las
deposita en los lisosomas

Colin Robinson et al., The Chemistry of Enamel Development. Int. J. Dev. Biol. 39: 145‐152 (1995)

EXTRACELULAR
• Interacciones específicas proteína-proteína 
Matriz capaz de dirigir la alta estructura
organizada de los cristales del esmalte

• El ensamblaje extracelular de la matriz orgánica
del esmalte y el proceso de biomineralización,
ocurre en el espacio extracelular limitado por los
ameloblastos y los odontoblastos o dentina

John D. Bartlett, Bernhard Ganss, Michel Goldberg, Janet Moradian‐Oldak, Michael L. Paine, Malcolm L. Snead, Xin Wen, Shane N. White,
and Yan L. Zhou. Protein–Protein Interactions of the Developing Enamel Matrix. Current Topics in Developmental Biology, Vol. 74,
Copyright 2006, Elsevier Inc.

EXTRACELULAR

• Proteínas de la matriz del esmalte interactúa 
proteínas de membrana integrales  el
ameloblasto (Wang et al., 2005, in press)

White, and Yan L. Zhou. Protein–Protein Interactions of the Developing Enamel Matrix. Current Topics in Developmental Biology, Vol.
74, Copyright 2006, Elsevier Inc.

ESMALTE

Cd63 Lamp1

A2

EXTRACELULAR
• Los ameloblastos se mueven a través de la
matriz en formación con deposición mineral
simultánea (Simmer and Fincham, 1995; Smith,
1998)

• El esmalte ha madurado  el ameloblasto se
mantiene latente hasta que el diente erupciona
tiempo en el cual este se pierde

White, and Yan L. Zhou. Protein–Protein Interactions of the Developing Enamel Matrix. Current Topics in Developmental Biology,
Vol. 74, Copyright 2006, Elsevier Inc.

DEL ESMALTE

EXTRACELULAR
• Para definir la composición química del esmalte en
formación
Resina Cromatográfica

Aislaron proteínas ácido – solubles de incisivos centrales
(Eastoe, 1960, 1964)

• Proteínas del esmalte son únicas y no contienen
colágeno (Eastoe, 1960)
John D. Bartlett, Bernhard Ganss, Michel Goldberg, Janet Moradian‐Oldak, Michael L. Paine, Malcolm L. Snead, Xin Wen, Shane N. White, and
Yan L. Zhou. Protein–Protein Interactions of the Developing Enamel Matrix. Current Topics in Developmental Biology, Vol. 74, Copyright 2006,
Elsevier Inc.

ESMALTE
PROTEÍNAS DE LA MATRIZ EXTRACELULAR

• Prolina fue atribuida  25% de el total de aminoácidos
en el extracto de esmalte

Hoy se relaciona con el 28% de la prolina contenida
en la amelogenina humana

Elsevier Inc.

EXTRACELULAR
• Componente ácido – soluble de la matriz del esmalte en
formación  proteína amelogenina. Entra en la literatura
en 1965 (Eastoe, 1965a,b, 1966)
20 años después

• Amelogenina  Representaba la única clase de
proteína del esmalte

• Se descubrió la secuencia del ADNc  amelogenina del
ratón. Homologa para todas las especies mamíferas
(Snead et al., 1983, 1985)

Elsevier Inc.

EXTRACELULAR
• Descubrimiento
Ameloblastina (Cerny et al., 1996; Fong et al., 1996;
Lee et al., 1996)
Enamelina (Hu et al., 1997a)
Amelotina (Iwasaki et al., 2005).

Biglycan (Bgn) gene (Xu et al., 1998b; Young et al.,
2002)

Elsevier Inc.

PROTEÍNAS DE LA MATRIZ DEL
ESMALTE
Ha sido propuesto que los genes de enamelina, ameloblastina y
amelogenina provienen de un gen ancestral común (Iwase et al., 2003;
Kawasaki and Weiss, 2003; Sire et al., 2005).

Jean‐Yves Sire, Sidney Delgado, Delphine Fromentin, Marc Girondot. Amelogenin: lessons from evolution.
Archives of oral Biology (2005) 50, 205‐212

ESMALTE
PROTEÍNAS DE LA MATRIZ DEL ESMALTE
• Enamelin (ENAM), Ameloblastin (AMBN). Ubicados en
el región corta del brazo q del cromosoma 4 humano
(4q13) (Huq et al., 2005).

Yan L. Zhou. Protein–Protein Interactions of the Developing Enamel Matrix. Current Topics in Developmental Biology, Vol. 74, Copyright 2006
Elsevier Inc


ESMALTE
AMELOGENINA ESMALTE
• Proteína de la M.E.C
más abundante

• Localización
AMELX: locus Xp22.3‐
p22.1
AMELY: locus Yp11 (Lau
et al.,1989).

• Esencial para el
ensamblaje de la M.E.C.
orgánica del esmalte

Elsevier Inc

ESMALTE

AMELOGENINA

• En hombres, AMELY es expresado en bajos niveles (Salido E,
Yen P, Koprivnikar K, at al., 1992)

• AMELX es el principal  Organización y estructura del esmalte
MUTACIÓN

LOS PACIENTES CON AMELOGENESIS IMPERFECTA PRESENTAN ALTERACIONES EN EL
GEN AMELX AFECTANDO LA EXPRESION DE AMELOGENINA (AIH1). CON FENOTIPOS DE
HIPOPLASIA E HIPOMINERALIZACIÓN

Béatrice Richard, Sidney Delgado, Philippe Gorry, Jean‐Yves Sire. A study of polymorphism in human AMELX. Archives of
oral Biology 52 (2007) 1026 ‐ 1031

ESMALTE
AMELOGENINA


ESMALTE

El ensamblaje supramolecular  Nanoesferas (Du et al., 2005; Fincham and
Moradian‐Oldak, 1995; Veis, 2005)


ESMALTE
AMELOGENINA

A. G. Fincham et al., The Structural Biology of the Developing Dental Enamel Matrix.
Journal of Structural Bilogy 126, 270‐299 (1999)

ESMALTE
ENAMELINA
• Gen humano para ENAMELIN (ENAM)
Localizado cromosoma 4q21 (Dong et al., 2000; Hu et al.,
2000a),


ESMALTE
ENAMELINA

ESMALTE
ENAMELINA
Es la proteína más larga en el desarrollo de la matriz del esmalte
dental y comprende el 5% del total de las proteínas de la matriz
del esmalte maduro (supplied by OMIM)

• Gen  9 exones
• Secretado como una glucoproteína fosforilada precursora 186KDa
• Una vez secretada sufre una serie de cambios proteolíticos
(Fukae et al., 1996; Hu et al., 1997, 2000)

Elsevier Inc

ESMALTE
ENAMELINA
• ENAM  Exon largo 10 es variable (Hu and Yamakoshi,
2003; Sire et al., unpublished results)

• Comparaban secuencias de ENAM entre humano y
chimpance

• Se encontraron 30 variaciones, de las cuales 10 eran no
sinónimos

Béatrice Richard, Sidney Delgado, Philippe Gorry, Jean‐Yves Sire. A study of polymorphism in human AMELX. Archives of oral Biology 52 (2007)
1026 ‐ 1031

ESMALTE
ENAMELINA
Rajpar et al. (2001) Kida et al., 2002; Kim et al., 2005 Mardh et al. (2002)

Analizaron una familia autosómica dominante con una forma de
hipoplasia de Amelogenésis Imperfecta ( AIH2)
Gen enamelin tuvo una mutación en el intron 7 de enamelina

Mutación en el gen enamelina en el límite del exón-intrón
AIH2

Mutación en la región N-terminal del gen enamelina
AIH2

Elsevier Inc

ESMALTE
ENAMELINA
• Rol particular que tiene está proteína en la amelogenésis
está todavía por establecerse ( Hu and Yamakoshi, 2003 )
SUGIERE
• Rol de enamelina  Elongación de los cristales. Es ácida
 Se une al Calcio de la
Hidroxiapatita.
BASADOS
Presencia intacta y madura de la enamelina en el frente de
mineralización del esmalte ( Hu et al., 1997a; Kim et al.,2005 )

Elsevier Inc

ESMALTE
ENAMELINA
• Masuya et al.,. ENU‐induced mouse mutants as models for different
clinical subtypes of human amelogenesis imperfecta (AI). Hum. Mol.
Genet. 14, 575–583. (2005)

• Agente químico N- etil - N- nitrosourea (ENU)  generar líneas
mutantes en el ratón  Mutación en el gen Enamelina

• Alteraciones en el ensamblaje del esmalte en los casos clínicos de
Amelogenésis Imperfecta

Elsevier Inc

ESMALTE

ENAMELINA

Enamelinas son parcialmente degradadas y se mantienen
asociadas con los cristales en el esmalte maduro

Amelogeninas, llenan los espacios entre los cristales en
crecimeinto. Son degradadas y removidas completamente
de el esmalte maduro


ESMALTE

ENAMELINA ES UN COMPONENTE ESENCIAL DE LA
MATRIZ DEL ESMALTE Y ES NECESARIO PARA LA
CORRECTA BIOMINERALIZACIÓN DE LA MATRIZ
DEL ESMALTE Y SU MADURACIÓN

Elsevier Inc

ESMALTE
AMELOBLASTINA
Gen AMBN. Localizado en el cromosoma 4q21 y tiene
13 exones

ESMALTE
AMELOBLASTINA
AMBN 422 Aminoácidos. Proteína 45 KD

15.2% Prolina Glicine 9.9% Leucine 9.9%

ESMALTE

AMELOBLASTINA

Glucoproteína específica dental, expresada
Ameloblastos secretores

Expresión durante la maduración del esmalte

Caracterizada en estudios realizados en incisivos de ratas y
porcinos
Cerny et al., 1996; Fonget al., 1996; Krebsbach et al., 1996. Hu et al.,1997

John D. Bartlett, Bernhard Ganss, Michel Goldberg, Janet Moradian‐Oldak, Michael L. Paine, Malcolm L. Snead, Xin Wen,
Shane N. White, and Yan L. Zhou. Protein–Protein Interactions of the Developing Enamel Matrix. Current Topics in
Developmental Biology, Vol. 74, Copyright 2006, Elsevier Inc

ESMALTE

AMELOBLASTINA

Estudios inmunohistoquímicos (Hu et al., 1997b; Nanci et al., 1998)

Distribución dentro de la matriz extracelular del esmalte
por fuera del ameloblasto, en forma de red. (Snead, 1996)


ESMALTE

AMELOBLASTINA
Se ha sugerido que sirve como núcleos de cristalización

Expresados en los sitios de iniciación de mineralización
dentro del esmalte
(Dhamija and Krebsbach, 2001; Nanci et al., 1998)


ESMALTE

AMELOTINA

Iwasaki et al., 2005

Identificaron el gen de AMTN, por análisis de reacción en
cadena polimerasa (PCR) de varios tipos celulares del
órgano dental de un incisivo de ratón de 10 días


ESMALTE

AMELOTINA

Análisis de bases de datos

Identificarón AMTN humana  Proteína de 209 aminoácidos.
60% idéntico a los 213 aminoácidos de la proteína del ratón


ESMALTE

AMELOTINA
Gen AMTN ubicado en el cromosoma 4q13.3 proximal a los
genes AMBN y ENAM. Tiene 9 exones y 8 intrones

Elsevier Inc

ESMALTE

AMELOTINA
Análisis de Hibridización in situ
Desarrollo dental en ratones

AMTN es expresada específicamente en el estadío de
maduración de los ameloblastos
(Iwasaki et al., 2005)


ESMALTE

BIGLYCAN
Gen BGN Humano localizado en el cromosoma Xq28. Contienen 8 exones
Se expresa en los dientes incluyendo dentina y esmalte ( Septier et al.,
2001)

ESMALTE

BIGLYCAN
Estudios en ratas transgénicas  Anulaba gen BGN (Xu et al., 1998)

Goldberg et al., (2002, 2005). Dentina y Esmalte se afectaban por la
anulación de gen BGN.

Expresaba en los Ameloblastos y está presente en la M.E.C
del esmalte

Elsevier Inc

ESMALTE
BIGLYCAN
Paine et al., 2001; Wang et al., 2005

Sugiere que los tejidos como el esmalte en formación

Contribuye a regular la organización tridimensional de los
componentes de la matriz por interacción con otras
moléculas de la matriz

Elsevier Inc

ESMALTE

OTRAS PROTEÍNAS DEL ESMALTE
Proteínas TUFT del esmalte

TUFTELIN ((Deutsch et al., 1987, 2002; Robinson et al.,1975, 1989)

(TFIP11)
Tuftelin‐Interacting Protein 11 (TFIP11) (Paine et al., 2000a; Wen
et al., 2005)

Proteínas “no amelogeninas” sulfatadas y glicosiladas de 65 KD
(Nanci et al., 1996b, 1998; Smith and Nanci, 1996; Smith et al., 1995)

Elsevier Inc

ESMALTE

TUFTELIN
Gen Tuftelin humano  cromosoma 1q21

Proteína ácida. Está presente en el desarrollo y maduración
del esmalte extracelular
(Deutsch et al., 1991)

Elsevier Inc

ESMALTE

TUFTELIN

Producto de un rango de tipos celulares

Células responsables de la mineralización de
tejidos duros

Células responsables de los tejidos no
mineralizados

(Bashir et al., 1998; Deutsch et al., 2002; Luo et al., 2004; MacDougall et al.,1998; Mao et al.,
2001; Paine et al., 2000a; Saarikoski et al., 2002).

Elsevier Inc

ESMALTE

ENZIMAS PROTEOLÍTICAS DE LA MATRIZ DEL ESMALTE

Matriz Metaloproteinasa 20 Kalikreína – 4 (KLK4)
(MMP20)

Descubiertas en el organo del esmalte porcino
(Bartlett et al., 1996; Simmer et al., 1998)

Elsevier Inc

ESMALTE

ENZIMAS PROTEOLÍTICAS DE LA MATRIZ DEL
ESMALTE
Matriz Metaloproteinasa 20  10 exones
(MMP20)

Forma parte del gen MMP localizado en el cromosoma humano
11q22.3

Degradación de la Matriz Extracelular en los procesos fisiológicos
normales  Desarrollo embrionario y Remodelación de Tejidos

Elsevier Inc

ESMALTE
ENZIMAS PROTEOLÍTICAS DE LA MATRIZ DEL
ESMALTE
Expresión de la MMP20 en tejidos fisiológicos normales es
limitada al diente (Hu et al., 2002)

Western Blot demostró que es secretada dentro de la matriz
del esmalte (Fukae et al., 1998)

Mutación de la MMP20  Esmalte blando

Elsevier Inc

ESMALTE

Kalikreína – 4 (KLK4)
Gen localizado en el cromosoma 19q13.41

Descubiertas en dientes
(Simmer et al., 1998)

Producida por los odontoblastos y por los ameloblastos
en el estadío post‐secretorio y de maduración
(Hu et al., 2000; Ryu et al., 2002).

Elsevier Inc

ESMALTE

Kalikreína – 4 (KLK4)

Expresión KLK4

Desaparición de las proteínas del esmalte (amelogeninas)
desde la matriz del esmalte

Mutación KLK4  Amelogenésis Imperfecta
(Hart et al., 2004)

Elsevier Inc

CARACTERISTICAS DEL ESMALTE
• Dureza por su contenido mineral

• Frágil por alta dureza

• Requiere de la dentina para mantener su integridad

• Espesor máximo de 2.5 mm en superficies de alto
trabajo.

• El espesor hace que varié su color por la dentina que se
transparenta
Histología y embriología bucodental, Maria E. Gómez de Ferraris, A. Campos Muñoz, 2002

COMPONENTES CARACTERISTICAS
VARILLAS DEL •Esmalte es una masa de cristales
ESMALTE de hidroxiapatita.
•Su estructura es el resultado de un
patrón organizado de orientación
cristalina
•Están compuestas por cristales y
son de forma cilíndrica.
•La disposición se debe a la síntesis
y formación del esmalte por parte de
los ameloblastos
•Distancia entre cristales ocupada
por la sustancia orgánica es de 2 a 3
nm


ESTRIAS DE •Aparecen en los preparados por
RETZIUS desgaste en forma de bandas de
color parduzco o castaño con la luz
trasmitida y claras con la luz
reflejada.
Periquimatias
•Estría mas sobresaliente y que
coincide con el nacimiento: línea
Estrías de retzius
neonatal (línea de Rushton – orban)
•Marcan la aposicion de capas de
tejido durante la formación de la
corona. (líneas incrementales).
–Relacionados con periodos de reposo
durante la mineralización.


PENACHOS •Semejantes a las microfisuras del
ADAMANTINOS O esmalte.
DE LINDERER •Se extienden en el tercio interno del
esmalte y se despliegan desde el
limite amelodentinario en forma de
arbusto.
•Solo en el tercio interno del esmalte.
•Se forman durante el desarrollo
debido a cambios bruscos en la
dirección en los grupos de los
prismas.


BANDAS DE •Bandas claras y oscuras
HUNTER- denominadas respectivamente
SCHREGER parazonias y diazonias.
•Ocupan las 4/5 partes del esmalte.
•Su origen no esta absolutamente
explicado, sugiriéndose que se trata
del fenómeno que resulta del distinto
plano de corte de los prismas.


ESMALTE NUDOSO •Esmalte prismático que se localiza
en las regiones de las cúspides
dentarias.
•Formado por una compleja
interrelación de prismas o bastones
adamantinos.
•Su origen radica en que los planos
circunferenciales de los prismas con
sus ondulaciones se interrelacionan
íntimamente y estrechamente.
•El entrecruzamiento de los prismas
aumenta la resistencia del esmalte.


UNION •Zona de relación entre esmalte y
AMELODENTINARIA dentina.
•Constituye un nivel estructural para
la retención firme del esmalte sobre
la dentina.
•Su origen se establece en los
primeros estadios de la
morfogénesis dentaria y señala la
ubicación de la lamina basal
existente entre odontoblastos y
ameloblastos antes de la
mineralización.
•Un espesor de 11.8 micrómetros.


HUSOS •Estructuras con aspecto de clavas
ADAMANTINOS irregulares a nivel de las conexiones
amelodentinarias.
•Formaciones tubulares que tienen
en su interior la prolongaciones del
odontoblasto
•La mayoría solo contiene fluido
dentinario.
•Su función se relaciona con la
transmisión de los estímulos.



PERIQUIMATIAS •Formaciones relacionadas con las
estrías de Retzius por una parte y
con la periferia medioambiental por
la otra.
•Son mas marcadas en los dientes
permanentes recién erupcionados.


LAMINILLAS O •Microfisuras finas y delgadas que se
MICROFISURAS extienden de forma rectilínea desde la
superficie del esmalte hasta la dentina o
pueden penetrar en ella.
•Hay microfisuras primarias y
secundarias.
•Las primarias están constituidas por
matriz del esmalte no mineralizada o
células que proceden del órgano del
esmalte.
•Las secundarias se generan por
trauma y cambios rápidos de
temperatura en ese lugar.
•Se clasifican en tipo A, B, C.


2 D Mapping of texture and
lattice parameters of dental
enamel

ScienceDirect, biomaterials 28 (2007) 2908-2914

INTRODUCCION
• El esmalte es tejido biológico altamente mineralizado y
duro de origen ectodérmico.

• Compuesto por 96% de minerales, 3% de agua, 1%
material orgánico.

• Los cristales de hidroxiapatita se disponen
transversalmente.

(1) Deakins M, Volker IF. Amount of organic matter in enamel from several types of human teeth. J
Dent Res 1941;20(2):117–21

INTRODUCCION
• Tiene una dimensión de 50 nm a 25 nm y hasta 1mm de longitud.
(1)

• Los agregados de nano varillas conocidas como prismas contienen
alrededor de 1000 cristales. (2)

• Los cristales pueden tener 5 micrómetros de diámetro y pueden
tener varios mm de longitud.(2)

1.Johansen E. In: Stack MV, Fearnhead RW, editors. Tooth enamel: its composition, properties, and fundamental
structure. Bristol: I Wright and Sons; 1965. p. 177–81.
2. Young RA, Mackie PE. Crystallography of human tooth enamel:Initial structure refinement. Mat Res Bull
1980;15(1):17–29.
. Wilson RM, Elliott JC, Dowker SEP, Smith RI. Rietveld structure refinement of precipitated carbonate apatite using
neutron diffraction data. Biomaterials 2004;25(11):2205–13.

INTRODUCCCION
• Los cristales, la mayoría son dispuestos en un eje
longitudinal y aproximadamente a 90 grados con la
unión esmalte dentina..

• El microscopio electrónico es una técnica cualitativa
pero no permite información sobre el grado de
alineación en las diferentes parte del diente. Solo nos
permite determinar la forma y tamaño en un plano
particular del esmalte.

Young RA, Mackie PE. Crystallography of human tooth enamel:Initial structure refinement. Mat Res Bull 1980;15(1):17–
29.
Wilson RM, Elliott JC, Dowker SEP, Smith RI. Rietveld structure refinement of precipitated carbonate apatite using neutron
diffraction data. Biomaterials 2004;25(11):2205–13.

INTRODUCCION
• Se ha utilizado difracción de Rayos x en esmalte dental
para establecer el espacio por grupo y las capas.

• Previos estudios utilizaron la difracción de RX sobre el
esmalte dental humano, estableciendo el agrupamiento
espacial y parámetros de capa.

Young RA, Mackie PE. Crystallography of human tooth enamel:Initial structure refinement. Mat Res Bull 1980;15(1):17–
29.
Wilson RM, Elliott JC, Dowker SEP, Smith RI. Rietveld structure refinement of precipitated carbonate apatite using
neutron diffraction data. Biomaterials 2004;25(11):2205–13 .

INTRODUCCION
• Con la difracción de rayos X de 2D puede ser usada
para determinar los parámetros básicos de la
cristalografía de los cristales de hidroxiapatita,
permitiendo explorar la composición y textura sobre la
escala longitudinal del submilimetro.. Caracterizar la
orientación, distribución de los cristales de apatita,
ayuda a entender el crecimiento y formación del esmalte
dental

Maisoon Al-Jawada,, Axel Steuwerb, Susan H. Kilcoynec, Roger C. Shorea,Robert Cywinskid, David
J. Wooda. 2D mapping of texture and lattice parameters of dental enamel. Biomaterials 28 (2007)
2908–2914

DIFRACCION DE RX
DEFINICION
Es una técnica consistente en hacer
pasar un haz de rayos X a través
de un cristal de la sustancia sujeta
a estudio. El haz se dispersa en
varias direcciones debido a la
simetría de la agrupación de
átomos y por difracción, da lugar a
un patrón de intensidades que
pueden interpretarse según la
ubicación de los átomos en el
cristal. Una de las mas usadas en
la comunidad científica por para
dilucidar estructuras cristalinas,
debido a su precisión

Wikipedia

DIFRACCION DE RAYOS X

Atlas of Optical Transforms (G. Harburn, C.A. Taylor, T.R. Welberry; Ed. G. Bell and
Sons,

RESULTADOS
• Cortes de 500
micrómetros en segundos
premolares mandibulares
• Cada cuadricula mide
150 micrómetros
• Parte oscura dentina
• Parte clara esmalte

Maisoon Al-Jawada,, Axel Steuwerb, Susan H. Kilcoynec, Roger C. Shorea,Robert Cywinskid, David J. Wooda. 2D
mapping of texture and lattice parameters of dental enamel. Biomaterials 28 (2007) 2908–2914

RESULTADOS
• Difracciones de diferentes
partes del diente, ilustrando
los cambios de textura en las
diferentes direcciones dentro
del esmalte.(a,b,c)
• Las variaciones en la
intensidad muestran la
textura.
• b muestra el patrón de
difracción de la dentina. Aquí
los niveles son mucho mas
amplios indicando que los
cristales son mas pequeños y
menos texturizada.

RESULTADOS
• Áreas con coeficiente de textura baja, los
cristales son menos alineados

DISPOSICION DE LOS CRISTALES
DE HIDROXIAPATITA

DISCUSION
• Este estudio demostró que los cristales de hidroxiapatita
son mas alineados en las cúspides: En la cúspide bucal
en ambos lados y en la lingual es altamente alineado
hacia el interior de la cúspide.
• Fuera de las cúspides los cristales son menos
ordenados.
• Las superficies de alta alineación de cristales en los
segundos premolares inferiores, son las superficies
oclusales, esto pude sugerir un desarrollo evolutivo
donde los sitios de mayor carga son mas fuertes.*

* Berkovitz BKB, Holland GR, Moxham BJ. Oral anatomy, embryology and histology. 3rd ed. New York: Mosby; 2002.

DISCUSION
• Es probable que el grado evolución del alineamiento de
los cristales en las diferentes regiones del diente, han
sido optimizadas por la función del diente.(1)
• Los cambios en los parámetros de las capas, pueden
ser indicativos de cambios en la química de los cristales
del esmalte así como cambios en el estrés y el estrés a
la tensión del material.
• Los cambios en los parámetros de capa pueden
originarse predominantemente de los cambios en la
composición química del esmalte en las diferentes
regiones del diente

1. Bacon GE. The dependence of human bone texture on life-style. Philos Trans Roy Soc B 1990;240(1298):363–70 .

DISCUSION
• Usar los paramentos de capa para determinar los
cambios en la composición en la biología de las apatitas
es no claro, como los cambios en la química de los
cristales, que pueden ser el resultado de varias
sustituciones de iones como Na, Mg, Cl o F, así como
variaciones en el contenido de carbonato y la relación
Ca/P. Sin embargo la magnitud de los cambios vistos a
través de los dientes, sugiere que los cambios en los
parámetros de capa es intrigante , originándose
predominantemente desde los cambios en la
composición química del esmalte en las diferentes
regiones del diente

DISCUSION
• El análisis químico de la distribución del
fluoruro, carbonato y magnesio del
esmalte ha sido llevada previamente por
Robinsón y col

CONCLUSIONES
• Usando la difracción de rayo X espacial,
se puede cuantificar los cambios en la
textura y capas del esmalte dental, así
como la posición dentro del diente

• En pocas horas de recolección de datos,
se puede general el mapa bidimensional
de la textura y capas del esmalte. Con
una resolución de 150 micrómetros

CONCLUSIONES
• Esto ha permitido la cuantificación de la
información del grado de alineamiento de
los cristales en las diferentes regiones del
esmalte.

• El mapa de capa relata los cambios en la
química del cristal y la diferencia entre los
dientes.

CONCLUSIONES
• Caracterizar la propiedades cristalográficas del
esmalte dental es crucial para diseñar un
material restaurativo optimo.

• La difracción de rayos X es una potente técnica
en el estudio de la cristalografía y
microestructura del esmalte dental y podría
tener igual éxito en el estudio de otro tejidos
duros, en el estudio de materiales sintéticos y
complejos biosinteticos.

ESTRUCTURA CRISTALINA

Puntos homólogos que pueden repartirse
en líneas paralelas y equidistantes, cuya
repartición podrá ser distinta según la
dirección que se considere, pero será
igual en una misma dirección.

Leon Lopez, Enrique G, Fisica de los cristales. 1984

FORMACIÓN Y CRECIMIENTO
DE LOS CRISTALES DEL ESMALTE

AMELOBLASTO MADURO
• Sintetiza factores requeridos
para iniciar la formación de
cristales de hidroxiapatitia.
(PAL, ATPSINTASA,
PROTEOGLICANASAS,
ETC)

• Mayoría de proteínas de
matriz extracelular (desarrollo
cristales del esmalte) son
hidrofóbicas y de naturaleza
globular.

• Degradadas y perdidas
durante el desarrollo. Histología y embriología bucodental,
Gomez de Ferraris, Campos Muñoz.
Ed Panmericana. Cap 10. 2001

Deutsch,D. Structure and funtion of enamel gene products, Anat Rec 224. 1989

FORMACIÓN Y MADURACIÓN
DE LA MATRIZ

• Secreción de la matriz orgánica
• Síntesis de sustancias de bajo peso molecular en el RER
• Concentración de las sustancias en el complejo de Golgi
• Formación de gránulos o cuerpos adamantinos
• Fusión de los cuerpos adamantinos (4µm)
• Secreción por exocitosis
•Formación de membrana amelodentaria ( 2µm)

Deutsch,D. Structure and funtion of enamel gene products, Anat Rec 224. 1989

Ameloblastos

Matriz proteica del esmalte

Proamelogenina de alto
Peso molecular
Enamelinas
Amelogeninas Localización
Localización intracristalina
intercristalina
Aparición tardía
Aparición Agregado de
temprana otras proteinas

Reabsorción

Esmalte Maduro

• La organización del complejo 3D del esmalte
parece estar basada más en un ordenamiento
directo de los cristales de hidroxiapatita
(inorgánico), que en un ordenamiento de las
proteínas de la matriz estructural. (ej:fibrillas
colágenas en hueso laminar)

Weiner, S. Organization of extracellulary mineralizzed tissues: a comparative study
Of biological crystal growth. Crit. Rev. Biochem. 20. 1986.

• Las unidades en la organización
fundamental en el esmalte
maduro, son los prismas y la
sustancia interprismática.

• Forma delgada, íntimamente
empacados, extremadamente
largos, como cintas de cristales
de hidroxiapatita.
Histología y embriología bucodental,

Warsshawsky,H. and Nanci, A. Stereo electron miroscopy of enamel crystallities,
J Dent Res. 61. 1982.

• Esmalte interprismático forma un conjunto de
cavidades las cuales son progresivamente
alargados y rellenados por los prismas.

• Prismas: rodeados en todos los sitios por
esmalte interprismático.

J Dent Res. 61. 1982.

Orientación de los cristales
en el interior de los prismas
en las tres caras de un
bloque de esmalte

Histología y embriología bucodental, Gomez de Ferraris, Campos Muñoz.

• El proceso de Tomes de un ameloblasto se cree
organizar un prisma del esmalte.

• El esmalte interprismático está formado en relación a la
porción proximal de los procesos de Tomes.

Weiner, S. Organization of extracellulary mineralizzed tissues: a comparative study
Of biological crystal growth. Crit. Rev. Biochem. 20. 1986.

• Los cristales de los prismas y
del esmalte interprismático son
similares en estructura pero
difieren en su orientación
relativa.

• Prismas: los cristales son
formados por interdigitación de
porciones de los procesos de
Tomes y ordenados.
Histología y embriología bucodental,
• Cada prisma está formado por Ed Panmericana. Cap 10. 2001

cuatro ameloblastos.
J Dent Res. 61. 1982.

• La unidad celular de los cristales del esmalte es
la hidroxiapatita, pueden sufrir substitución con
iones (magnesio, fluoruro, carbonato).

• Forma hexagonal observada por microscopia
electrónica puede representar proyecciones bi-
dimensionales de corte oblicuo, tridimensional,
segmentos de cristales romboédricos.

Sydney-Zax,M. Mayer I, and Deutsch,D. Carbonate content in developing human
and and bovine enamel. J Dent Res. 70. 1991.

Hidroxiapatita
Ca10(Po4)6(OH)2

Histología y embriología bucodental,Gomez de Ferraris, Campos Muñoz.

• Los cristales individuales del esmalte comienzan como
una delgada capa que se vuelve hexagonal (cristales
maduros).

• Esmalte joven: rico en carbonato, puede reemplazar el
grupo fosfato o el grupo hidroxilo de la superficie o
dentro de los cristales

Kallenbach E. Evidence that apatite crystals of rat incisor enamel have hexagonal
cross sections. Anat. Ec. 228. 1990

• Como los cristales envejecen, la relación
carbonato/calcio disminuye y hay un cambio en los sitios
de sustitución dentro de la red de cristales.

• Carbonato hace un esmalte más soluble en ácido y su
presencia ha estado implicada en la disolución central
de cristales vistos en lesiones cariosas.

Warshawsky, H. Organization of crystals in enamel. Anat Rec. 224. 1989

Un componente orgánico de la matriz se cree
que actúa como plantilla para orientación de
crecimiento de los cristales y está intimamente
asociado con la fase mineral.

Warshawsky, H. Organization of crystals in enamel. Anat Rec. 224. 1989

MATRIZ ORGÁNICA Y CRISTALES INICIALES DEL ESMALTE

Proceso de Tomes
del ameloblasto Membrana celular
Vesículas
Secreción de secretorias
monómeros de
amelogenina Adición progresiva de
iones en extremo
terminal de cristalitos
Monómeros de Nanosfera formada por
amelogenina 100 monómeros de
forman nanosferas Amelogenina. Diámetro
de 20nm

Distribución de nanosferas
Cristalitos iniciales
forma matriz alrededor
del esmalte
de cristalitos iniciales

Superficie dentina mineralizada

Histología y embriología bucodental,Gomez de Ferraris, Campos Muñoz. Ed Panmericana. Cap 10.

AUMENTO DE TAMA ÑO
DE CRISTALES

Crecimiento en la longitud de Expansión de los cristales
los cristales en ancho y grosor.

Lentamente y progresivamente
Continuamente a lo largo del
en el tiempo.
estado secretor

El ameloblasto secreta proteínas Solo si otros componentes son
removidos para proveer un espacio
y construye la capa del esmalte libre o volumen para que los
por aposición. cristales pueden expandirse.

Componentes amelogeninas y agua

Deutsch ,D. Structure and function of enamel gene products. Anat Rec 224.1989

• Aunque el crecimiento de los cristales en
ancho y grosor directamente estimula la
ruptura de las amelogeninas.

• La amelogeninas pueden primero ser
degradadas por las proteinasas para
permitir el crecimiento en ancho y grosor
de los cristales

Deutsch ,D. Structure and function of enamel gene products. Anat Rec 224.1989

REFLEXIÓN

Craig Robert, Power John. RESTORATIVE DENTAL MATERIALS,Mosby, Eleventh
Edition. 2002.

LUZ INCIDIENDO SOBRE
SUPERFICIES LISAS

La luz choca sobre una superficie lisa, pulida y
translúcida y se refleja en una sola dirección dando
un aspecto artificial.
Fundamentals of COLOR, Stephen J.Chu, DMD, Quintessence 2004

LUZ INCIDIENDO SOBRE
SUPERFICIES IRREGULARES

La superficie irregular presenta concavidades y
convexidades, este tipo de textura genera que la luz
al impactar en su superficie se difunda en todas
direcciones.

REFRACCIÓN

Craig Robert, Power John. RESTORATIVE DENTAL MATERIALS,Mosby, Eleventh Edition.
2002.

3 x 108 m/s

Aire 299.910 Km. / s

Agua 225.564 Km. / s

Cristal 205.479 Km. / s

2002.

EFECTO LUZ - CUERPO


PROPIEDADES FÍSICAS

DUREZA
• Resistencia de la última capa
(superficial) a ser rayada o sufrir
deformaciones.

• Corresponde a 5 en la escala
de Mohs (apatita)

• Está en relación directa con el
grado de mineralización.

Histología y embriología bucodental, Gomez de Ferraris, Campos Muñoz

DUREZA

• Se debe al elevado porcentaje de matriz
inorgánica (95%) cristales de hidroxiapatita.

• Cristales: constituídos por fosfato de calcio.

2002.

ELASTICIDAD

• Depende de la cantidad de agua y sustancia
orgánica que posee. 3%
• Escasa.
• Tejido frágil.
• Tendencia a macro y microfracturas cuando no
tiene apoyo dentinario elástico.
• Módulo de elasticidad 84.1MPa.

2002.

ANISOTROPÍA

Propiedad de 110 GPa.
responder Intraprismático
diferente 95 GPa.
dependiendo de Interprismático
la dirección de
aplicación la 90 GPa.
fuerza. Transversal

Spears I, Noor R, Cromptom R, Cardew G, Howard I; The effects of enamel anisotropy on the distribution of stress in a
tooth. J Dent Res, 1993, 72 (11) , 1526-1531.

ANISOTROPÍA
Disipa el estrés mas efectivamente

Reduce el estrés tensil y compresivo

Reduce el riesgo de fractura en cervical

Spears I, Noor R, Cromptom R, Cardew G, Howard I; The effects of enamel anisotropy on the distribution of stress in a
tooth. J Dent Res, 1993, 72 (11) , 1526-1531.

COLOR
• Esmalte es translúcido.

• El color no depende del
esmalte sino de las estructuras
subyacentes (dentina).

• Mayor espesor: tonalidad
grisácea (cúspides).

• Más delgado: blanco
amarillento (cervical).

2002.

TRANSLUCIDEZ

• Por variaciones en el grado de
calcificación y homogeneidad
del esmalte.

• A mayor mineralización más
translucidez

2002.

SEMIPERMEABILIDAD
• Permite difusión de agua y de algunos iones
presentes en el medio oral

• Esmalte: por marcadores radioactivos o
radioisótopos puede actuar como
membrana semipermeable.

2002.

SEMIPERMEABILIDAD

• Hace más resistente la
superficie externa de esmalte
a la caries.

• En dientes viejos la
semipermeabilidad es muy
reducida

• Los iones flúor sustituyen los
grupos hidroxilos del cristal
de apatita = menos soluble a
los ácidos.


RADIOPACIDAD

• Oposición al paso de los rayos
Roentgen.

• Es muy alta en el esmalte por
ser muy mineralizado.


PROPIEDADES OPTICAS DEL ESMALTE

METAMERISMO
FLUORESCENCIA
OPALESCENCIA


METAMERISMO

Aschheim, K. 2002. Odontología Estética.Segunda Edición. Ediciones Harcourt S.A.
Madrid. España

FLUORESCENCIA

Madrid. España

OPALESCENCIA

OPALO

Madrid. España

• La formación de cristales de hidroxiapatita
con dimensiones de longitud es un
proceso que toma muchas semanas para
completarse

• Único mecanismo que permite una
adición mineral depositada
continuamente por largo tiempo en la
superficie de maduración de los cristales
del esmalte

BIOINGENIERIA

Ingeniería de Tejidos Humanos
Medicina Regenerativa

Disciplina biomédica que aplica los principios de la
ingeniería y los conocimientos en embriología,
biología molecular, biotecnología y
bioinformática para la regeneración de órganos
y tejidos de los organismos vivos.

Lhotska: Biomedical engineering as health care profession Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc.
2007;1:5936-9.

BIOINGENIERIA

Su objetivo es regenerar tejidos
reproduciendo los mecanismos que
intervienen en la renovación de las células
del organismo. Es una alternativa al
transplante tradicional de órganos que no
siempre es posible tanto por la falta de
donantes como por el riesgo de que el
paciente rechace el órgano recibido.

BIOINGENIERIA

Cortesia Dr. Juan Carlos Munevar

BIOINGENIERIA
Modelos desarrollados para el estudio de la
ingeniería de tejidos:

• Terapias Génicas
• Células Stem
• Estructuras Tridimencionales

TERAPIA GENICA

•Objetivo iniciar la cascada
de expresión génica
•Medios de transporte son
virus o no virus.
.

CELULAS STEM

Cortesia Dr. Juan Carlos Munevar

Estructuras Tridimensionales
Estructura biocompatible que simulan el
tejido a regenerar, a la que se le
incorporan factores de crecimiento,
sustancias peptídicas especificas y
sistemas multicelulares de matrices de
tejido.
•Kim BS. Baez CE. Biomaterials for tissue engineering. Word
J Urol. 2000; 18:2-9
•Pratt AB. Weber FE. Schmoekel HG. Muller R. Synthetic
extracelular matrices for in situ tissue engineering. Biothecnol
Biogen :2004;86:27-36

BIOINGENIERIA
• Gronthos y col (2000) aislaron células
de la pulpa y demostraron la capacidad de estas
células para producir dentina. (Posnatal human dental
pulp stem cells in vitro and vivo. Proc Natl Acad Sci USA 200097:13625-30)

• Harada y col (1999) regulación
molecular de la proliferación y diferenciación de
las células Stem en el epitelio del órgano del
esmalte.(Localization of putative stem cells in dental epithelium and
their association with Notch and FGF signaling. J Cell Biol. 1999.147:105-
20)

BIOINGENIERIA
• Thesleff y col (1999) centros de señalización en el epitelio del
germen dental, denominados nudos de esmalte, que producen mas de 10
factores de crecimiento y diferenciación y son los encargados de formación
de cúspides. Descubrimiento de 250 genes relacionados con el desarrollo
dental.

• Thesleff y col (2003) reportaron células madre de origen endotelial
con capacidad de transdiferenciarse en ameloblastos en ratones que
permiten suponer la formación de esmalte. (Stem Cells and Tissue
Engineering: Prospects for regenerating Tissues in Dental Practice. Med
Princ Pract 2003;12:43-50)

• Chai Y, Slavkin (2003) Factores de crecimiento y moléculas de
señalización importantes en la bioingeniería de tejidos dentales.(Prospects
for tooth regeneration in the 21st Century: A perspective. Micros Res and
Tech. 2003;60:469-79)

REGULATING THE ROLE OF
BONE MORPHOGENETIC
PROTEIN 4 IN TOOTH
BIOENGINEERING
CHUNG Il-Hyuk (1) ; CHOUNG Pill-Hoon (2) ;
RYU Hyun-Jeong (2) ; KANG Young-Ho (2) ;
CHOUNG Han-Wool (2) ; CHUNG Jong-Hoon
(3) ; CHOUNG Yun-Hoon (4) ;

J Oral Maxillofac Sug 65:501-507, 2007

PROPOSITO
Cultivos de órganos y la regulación de su
desarrollo biológico usando principios de
ingeniería pueden ser utilizados para producir
estructuras y órganos para la reconstrucción de
defectos.

La aplicación de métodos de bioingeniería en el
desarrollo de diente artificial puede ser una
alternativa para generar dientes que se han
perdido.

Proteína Morfogenetica de Hueso

Son factores de crecimiento que pertenecen a la familia de
los factores de crecimiento transformante β (TGFβ),
proteínas capaces de inducir la formación de hueso,
cartílago, diente.

Las BMP4 y BMP2 son moléculas extensamente
involucradas en la odontogénesis y morfogénesis, que
interactuan con genes como el MSX1 y MSX2

(TUCKER, (1998). Transformation of tooth induced by inhibition of BMP. Science 282)

MATERIALES Y METODOS
• Ratones CD-1: embriones y adultos
• Fueron desecados gérmenes de molares en
estado de botón E11.5 y E13.5 y transplantados
en un espacio mandibular en igual etapa de
desarrollo.
• La mandíbula con los gérmenes transplantados
fue cultivada in vivo e in vitro usando métodos
de bioingeniería.
• Administración de BMP4 y noggins
(antagonista) alrededor de los gérmenes.

MATERIALES Y
METODOS

RESULTADOS
Después del periodo de cultivo in vivo e intro, los
gérmenes de los dientes transplantados
presentaron desarrollo con formación de
estructura de soporte.
En el grupo tratado con BMP4 y bioingeniería se
observo un incremento en la maduración de
cúspides y matriz de esmalte.
En el grupo tratado con Noggin desarrollo molares
con apariencia tipo cráter, con desarrollo
inmaduro de cúspides y supresión en la
formación de la matriz del esmalte.

RESULTADOS

Desarrollo de diente
Tejidos de soporte
Tejidos Neurovasculares

Formación de matriz
De esmalte y dentina

RESULTADOS

Matriz de dentina y
Esmalte, cúspides en
desarrollo

Presencia de gérmenes de 1er y 2do
Molar.

2. Efecto de BPM4 y Noggin en el
Formación Segundo Molar
No. de gérmenes
Tratamiento transplantados Normal Anormal

BMP4 56 46 (82.0) 10 (18.0)

Noggin 52 9 (16.0) 43(84.0)

2. Efecto de BPM4 y Noggin en el
Desarrollo Cuspideo
Desarrollo Cúspideo %
No. de gérmenes
Tratamiento transplantados Maduro Inmaduro

BMP4 56 49 (88.0) 7 (12.0)

Noggin 52 15 (28.0) 37(72.0)

2. Efecto de BPM4 y Noggin en la
Formación del Segundo Molar
Formación Segundo Molar
No. de gérmenes
Tratamiento transplantados Normal Anormal

BMP4 56 46 (82.0) 10 (18.0)

Noggin 52 9 (16.0) 43(84.0)

DISCUSION
• Peters H y col. (1999) y Thesleff I y col.
(1997). Epitelio dental sufre plegamiento durante la
etapa de casquete y en la etapa de campana (E11.5-
E14.5) y hay un aumento en el deposito de esmalte por
los ameloblastos. Thesleff I y Col

• Thesleff I y Col (2000) y Vainio Sy col.
(1993).Los efectos sinérgicos y antagonistas de las
señales moleculares involucradas del tejido son
responsables de las diferentes etapas del desarrollo del
diente.

DISCUSION
• Vainio Sy col.(1993) y Aberg T y col.
(1997) Expresion BMP en los procesos maxilares y
mandibulares y de sus receptores ALK6 y ALK3 en el
interior y exterior del epitelio dental sugieren que estas
tienen un rol en desarrollo dental.

• Massague J, y col (2000) Dos antagonistas de
BMP que son los chordin y noggin: proteínas que
unidas a las BMPS en el espacio extracelular evitan la
activación de los receptores de las BMP.

DISCUSION
• Tucker AS y col (1998), y Jernnvall J y
col (1994 - 2000): Sugieren que la BMP4 es un
determinante en la identificación de los dientes y los
antagonistas tienen efectos evidentes en la formación de
cúspides y en la forma coronal.

• Takahashi H y col(1996):Varios factores de crecimiento
como la BMP4 son expresados en los nudos del esmalte
y actúan como una señal para el control de la forma del
diente.

CONCLUSIONES

Este estudio confirma que los gérmenes
cultivados transplantados en el diastema
a los que se les administro BMP4
permiten el desarrollo maduro de los
dientes, y que el uso de la bioingeniería
permite incluso la morfogénesis y la
diferenciación en áreas sin dientes.

Biología del Esmalte Dental Humano

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