Mecanobiología de la pulpa dentaria

Resumen

Introducción. La mecanobiología es el conjunto de cambios físicos, químicos y biológicos causado por la acción de la fuerza sobre la biología de las células. En los últimos años se han ido acumulando evidencias sobre la presencia de canales iónicos mecanosensibles en el aparato sensitivo de los dientes y en las propias células de la pulpa dentaria, especialmente los odontoblastos, pero aún quedan numerosos aspectos sin aclarar. Por otro lado, no existen estudios que relacionen la expresión de canales iónicos mecanosensibles con la odontogénesis y ello podría aportar información sobre la función de las fuerzas en la conformación de los dientes. Para contribuir al conocimiento de estos aspectos de la mecanobiología dentaria se ha diseñado el presente trabajo investigación. Mediante técnicas de inmunohistoquímica se analizará la presencia de dos mecanoproteínas (PIEZO1 y PIEZO2) en la pulpa dentaria de dientes humanos permanentes y en dientes de ratón, y en el ligamento periodontal. Por otro lado, mediante técnicas de biología celular y molecular se analizará in vitro el efecto de las fuerzas mecánicas de estiramiento sobre las expresión de esas mecanoproteínas en una línea de células odontoblasto-like humanas. Hipótesis. Las células de la pulpa dentaria, tanto los odontoblastos como los fibroblastos, son mecanosensibles y expresan canales iónicos directamente relacionados con la mecanosensación/mecanotransducción, o que son necesarias para el desarrollo de ambos procesos. Objetivos. El objetivo general del estudio es contribuir al conocimiento de la mecanobiología del diente. Como objetivos específicos se han planteado los siguientes: 1.- Estudiar la expresión y distribución en los dientes humanos de los canales iónicos mecanosensibles PIEZO1 y PIEZO2; 2.- Estudiar la expresión y distribución en dientes de ratón, de diferentes edades, de la expresión y distribución en los dientes humanos de los canales iónicos mecanosensibles ASIC2, TRPV4, PIEZO1 y PIEZO2; 3.- Estudiar el efecto mecánico de estiramiento sobre la expresión de PIEZO1 y PIEZO2 a nivel de mRNA y de proteína. Material y métodos. Se utilizaron 24 dientes (2 incisivos, 2 caninos, 1 premolares y 10 molares; 5 molares incluidos) obtenidos de exodoncias de sujetos de entre 25 y 65 años. El material de ratones procedía de animales de la cepa C57B1/6 de las siguientes edades: 10 días prenatales (n = 5), 20 días prenatales (n = 5) y 7 días postnatales (n = 3). Los experimentos in vitro se realizaron sobre la línea celular humana odontoblast-like hTERT-hOd-1, y se analizaron en las siguientes condiciones: células hTERT-hOd-1 crecidas en medio básico; células hTERT-hOd-1 crecidas en medio básico suplementado; células hTERT-hOd-1 hTERT-hOd-1 crecidas en medio básico sometidas a estiramiento; y células hTERT-hOd-1 crecidas en medio básico suplementado y sometidas a estiramiento. Se utilizaron técnicas de inmunohistoquímica se analizará la presencia de PIEZO1 y PIEZO2 en los dientes humanos permanentes y en los dientes de ratón. Por otro lado, mediante técnicas de biología celular y molecular (RT-PCR y Western-blot) se analizará in vitro el efecto de las fuerzas mecánicas de estiramiento sobre las expresión de esas mecanoproteínas en una línea de células odontoblasto-like humanas. Resultados. En los dientes humanos se encontró inmunorreacción para PIEZO1 y PIEZO2 en una subpoblación celular de la capa de los odontoblastos, que basandose en su morfología y localización se identificó como preodontoblastos o células madre de la pulpa dentaria. También fueron positivos para ambas proteínas grupos de fibroblastos de la parte central de la pulpa. En los dientes de los ratones, durante todo el periodo embrionario se detectó inmunorreacción para PIEZO1 y PIEZO2 tanto en la capa de los odontoblastos como en la de los ameloblastos, siendo más intensa en la primera; sin embargo, en el periodo postnatal solo se encontró inmunorreacción en los odontoblastos; también fue positiva la inmunorreacción en el ligamento periodontal. En cuanto a los resultados in vitro, las células hTERT-hOd-1 expresan constitutivamente Piezo1 y Piezo2 y la expresión de ambas no se ve influenciada por la suplementación del medio de cultivo pero si por el estiramiento (se incrementa hasta 80-100 veces para Piezo2 y 55-60 veces para Piezo1. El Western-blot confirmó a nivel proteico los resultados. Conclusiones. Los tipos celulares de la pulpa dentaria que expresan PIEZO1 y PIEZO2 son diferentes en humanos y en ratón; en humanos se localizan en células pre-odontoblásticas y en nichos de fibroblastos de la pulpa mientras que en los ratones son positivos ameloblastos y odontoblastos durante el periodo embrionario, y odontoblastos y fibroblastos del ligamento periodontal en la vida postnatal. En el modelo murino no se apreciaron diferencias entre los dientes en crecimiento permanente (incisivos) y los de crecimiento limitado (molares). La línea celular humana hTERT-hOd-1 expresa constitutivamente Piezo1 y Piezo2 a nivel de mRNA y de proteína y su expresión es regulada a la alta por los estímulos mecánicos de estiramiento.