Módulo de Periodontología COLÁGENO
I-INTRODUCCIÓN:
El colágeno es la sustancia proteica más abundante en el cuerpo (30% a 35% de las proteínas del cuerpo). Es el componente esencial de la matriz extracelular del tejido conectivo.
Esta glicoproteína es un componente de todos los tejidos dentales excepto el esmalte y, por lo tanto, juega un papel importante en el desarrollo, la estructura y la fisiología del diente y sus tejidos de soporte.
Forma parte de dos tipos de tejido conectivo:
-tejidos blandos: pulpa, periodonto, corion gingival
-Tejidos mineralizados: dentina, cemento, hueso alveolar.
II-DEFINICIÓN:
El colágeno es una glicoproteína fibrosa extracelular cuya unidad estructural es el TROPOCOLÁGENO . El colágeno está organizado en fibras insolubles que son muy resistentes a la tensión. Esto explica por qué es el principal componente que proporciona fuerza a los tejidos conectivos como los huesos, los dientes, los cartílagos, los tendones, los ligamentos y las matrices fibrosas de la piel y los vasos sanguíneos.
También se encuentra en la matriz extracelular del tejido conectivo.
III-TROPOCOLÁGENO:
El tropocolágeno es una triple hélice de 03 cadenas polipeptídicas llamadas alfa α con una longitud de 240-300 nm y un diámetro de 1,5 nm; Su peso molecular es 300000
Cada cadena alfa está formada por una secuencia de aminoácidos repetidos (Gly-ab) :
-glicina siempre presente en cada 2 o 3 aminoácidos,
-la a que frecuentemente es una prolina,
-la b a hidroxiprolina.
Se estima que el número de aminoácidos que componen una de estas cadenas alfa es de 1050, y más de 1000 están organizados según un triplete repetitivo, a excepción de los aminoácidos que forman los dos extremos de la cadena o telopéptidos.
Se observa que carece de triptófano, lo que lo distingue de las proteínas séricas, y tiene pocos aminoácidos azufrados, lo que lo distingue de las queratinas.
IV-LOS DIFERENTES TIPOS DE COLÁGENO:
Existen al menos 16 tipos diferentes de colágeno en el cuerpo humano, siendo los más comunes los tipos de colágeno (I II III IV V).
Dependiendo de la distribución de los aminoácidos, distinguimos 5 tipos de cadenas α :
– 4 cadenas llamadas α 1 (desde α 1 tipo 1 hasta α 1 tipo 4);
– una cadena llamada α 2.
Dependiendo de la distribución de estos 5 tipos de cadena, dentro del tropocolágeno, distinguimos los tipos de colágeno que caracterizan a cada tejido conectivo.
Se dice que los colágenos con cadenas α idénticas son homotriméricos .
El colágeno compuesto por dos cadenas diferentes se denomina heterotrimérico.
V. Distribución en los tejidos dentales:
El colágeno es un componente esencial del tejido conectivo, es un componente de todos los tejidos dentales excepto el esmalte, y juega un papel importante en el desarrollo, la estructura y la fisiología del diente y sus tejidos de soporte.
Se encuentran principalmente los tipos de colágeno I y III.
El colágeno tipo I es 7 veces más que el tipo III.
El tipo III se localiza en las papilas, alrededor de los vasos y debajo de la membrana basal.
El colágeno tipo IV es el componente principal de la lámina densa de las membranas basales.
-A nivel del ligamento alveolo-dental: colágeno tipo I (aproximadamente el 80%), y tipo III (aproximadamente el 15%)
-A nivel del hueso alveolar, el colágeno tipo I representa el 90% de la fase orgánica del hueso.
-A nivel de cemento representa del 50 al 55%; Se encuentra en forma de fibrillas de 02 tipos:
*Fibras intrínsecas: sintetizadas por los cementoblastos.
*Fibras extrínsecas: (Fibras Sharpey)
VI-LA BIO-SÍNTESIS DEL COLÁGENO:
El colágeno es sintetizado por células de origen natural.
mesenquimales (tallo, estromales y multipotentes).
Estas células pueden diferenciarse de una manera específica.
(odontoblastos en la pulpa, osteoblastos en el tejido óseo,
cementoblastos en el cemento celular y fibroblastos en
tejido conectivo).
La célula clave es el fibroblasto : con mayor frecuencia una célula polimórfica.
fusiforme o estrellado, rico en orgánulos (retículo rugoso,
aparato de Golgi….) la membrana celular tiene pliegues
y invaginaciones donde se puede observar la presencia de fibrillas.
de colágeno recién secretado.
Los fibroblastos también son capaces de secretar muchas otras
moléculas de la sustancia fundamental (citocinas, factores de crecimiento, enzimas, fibras de elastina, glicosaminoglicanos, proteoglicanos, etc.) y juegan un papel importante en los procesos de curación de los tejidos o en el mantenimiento de las reacciones inflamatorias.
La síntesis de colágeno implica dos pasos, uno intracelular y otro extracelular.
A- LA ETAPA INTRACELULAR:
Se realiza a nivel de:
-Retículo endoplasmático granular (RGE).
-Del aparato de Golgi (AG).
-Vesículas de exocitosis (del AG).
- A nivel del retículo endoplasmático granular:
1. Síntesis de procolágeno:
Este es el tiempo ribosomal: después de la transcripción del ADN para dar lugar a la formación de una cadena de ARN mensajero que codificará la síntesis de colágeno, las partes O2 del ribosoma se apoyan sobre el ARN mensajero para permitir la traducción; Luego, la ARN transferasa colocará los aminoácidos que corresponden a la codificación de la cadena de ARN mensajero para formar la estructura primaria de la proteína: una cadena polipeptídica recta.
Las tres cadenas alfa se sintetizan al mismo tiempo.
Estas cadenas tienen polipéptidos adicionales en los extremos N y COOH, o regiones “pro”.
2. Hidroxilación del procolágeno:
Hidroxilación de prolina y lisina que conduce a la formación de hidroxiprolina e hidroxilisina.
La hidroxilación requiere la presencia de O2, hierro y ácido ascórbico (vitamina C).
- A nivel del aparato de Golgi:
3. Glicosilación:
Las unidades sacarídicas (galactosa o glicosilgalactosa) se injertan en el hidroxi de ciertas hidroxilisinas, gracias a una transferencia de UDP-galactosa y UDP-glucosa.
Este paso dura 4 minutos con la presencia de magnesio.
4. Formación de la hélice:
Una vez liberadas de los ribosomas, las tres cadenas alfa de procolágeno se alinean en paralelo y se enrollan en una hélice formando protropocolágeno.
Esta asociación se inicia y se estabiliza mediante la formación de enlaces disulfuro.
- A nivel de vesículas de exocitosis: Extrusión de tropocolágeno
Una vez en contacto con la membrana citoplasmática, las vesículas de exocitosis se abren al medio extracelular y la molécula de protropocolágeno se transformará en una molécula de tropocolágeno (escisión) gracias a la procolágeno peptidasa que corta los extremos de la molécula (los péptidos de coordinación).
B- La etapa extracelular o maduración del colágeno:
Lo que dará lugar a la formación de fibrillas de colágeno mediante:
- Escisión de las regiones pro: En primer lugar se produce la escisión de las regiones ‘pro’ gracias a las procolágeno-peptidasas, proteasas extracelulares, liberándose así el tropocolágeno.
- Creación de funciones aldehído: Se realiza a través de la desaminación oxidativa de la lisina y la hidroxilisina, bajo la influencia de una lisil-oxidasa.
- Polimerización: Creación de puentes intermoleculares entre estas funciones aldehído del tropocolágeno vecinas para permitir su unión.
Formación de fibras de colágeno
VI. Regulación de la producción de colágeno:
Aunque aún queda mucho por descubrir sobre los mecanismos de regulación transcripcional, se sabe que ciertas moléculas modifican el nivel de expresión de los colágenos:
- El TGF-β (Factor de Crecimiento Transformante) aumenta la transcripción de genes correspondientes a las proteínas de la matriz extracelular, pero también hace que el ARNm del colágeno sea más estable,
- El interferón γ (IFN-γ) es una citocina producida por los linfocitos. El IFN-γ disminuye tanto la proliferación de fibroblastos como la síntesis de colágeno tipo I por estas células.
- El TNF-α (factor de necrosis tumoral α) y la interleucina-1 son otras dos citocinas que regulan la producción de colágeno y ambas son producidas por los macrófagos. Aunque sus mecanismos de acción son diferentes, sus resultados son similares: estimulan la proliferación de fibroblastos, pero inhiben la producción de colágeno tipo I y aumentan la producción de colagenasas intersticiales y por tanto la degradación del colágeno.
VII- Degradación del colágeno:
A- Mecanismo fagocítico:
Es el mecanismo por el cual la célula captura un elemento sólido para digerirlo. La célula fagocítica generalmente posee una membrana muy móvil formando velos hialuroplasmáticos y posiblemente capaz de licuarse para rodear la partícula.
La fagocitosis la realizan varias células con actividad fagocítica: fibroblastos con actividad degradativa, osteoclastos y cementoclastos.
Esta fagocitosis se lleva a cabo en las siguientes tres (3) etapas:
-Adhesión y Captura: tras la atracción y adhesión del cuerpo extraño con la membrana celular.
– Fase de engullimiento (o ingestión): el producto es engullido por la célula dentro de una vacuola llamada fagosoma.
-Digestión (o fase de destrucción intracitoplasmática): La fusión del fagosoma con los lisosomas (enzimas) es el origen del Fagolisosoma donde se producirá la destrucción del cuerpo extraño.
B-Mecanismo enzimático:
Se lleva a cabo por enzimas proteolíticas, por ejemplo las colagenasas tisulares que pueden ser sintetizadas por varias células con actividad macrofágica: fibroblastos con actividad degradativa, osteoclastos y cementoclastos…..
La colagenasa tisular se encuentra en el medio extracelular en forma inactiva (procolagenasa) y bajo la influencia de activadores (citocinas, bacterias, etc.) se transforma en verdadera colagenasa tisular activa de modo que los inhibidores (proteínas séricas, hormona estrógena, etc.) pueden volver a inactivarla.
La regulación de la actividad colagenolítica depende de: el propio tipo de colágeno (el tipo II más resistente que el tipo I), la edad, las variaciones de temperatura y pH, y ciertas proteínas y hormonas.
VII- Fisiología del colágeno:
1-El colágeno forma parte de la matriz extracelular: es responsable de la cohesión tisular por un lado; y además da fuerza, flexibilidad y elasticidad a diferentes tejidos por otro lado.
2- Resistencia y firmeza: El colágeno resiste la tracción y es esencial para el proceso de curación.
Proteína 3-estructural: Interviene en la formación de: piel, tendones, huesos, especialmente: Tipo I (por ejemplo).
4-Dar la vuelta al colágeno:
Es el equilibrio entre el colágeno sintetizado y el colágeno degradado, del cual el fibroblasto es la célula clave.
La renovación de las fibras de colágeno desmodontal permite el control de los micromovimientos dentales.
El colágeno del desmodonte tiene una renovación 5 veces más rápida que la del corion gingival y el hueso alveolar y 15 veces más rápida que la de la dermis, sin embargo esta renovación se ralentiza con la edad.
5-mineralización: La presencia de colágeno es esencial para la mineralización.
6-la erupción: Por el juego de renovación del colágeno: la molécula recién sintetizada es más larga; Este proceso crea fuerzas de tensión que hacen que el diente se mueva y erupcione.
X-CONCLUSIÓN:
El colágeno es un componente esencial de los tejidos conectivos , es parte de la composición de todos los tejidos periodontales y juega un papel importante en la reparación y regeneración periodontal . Su alteración afectará la salud del periodonto.
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