Papel de las Células, Citoquinas, Factor de Necrósis Tumoral (TNF), RANK y RANKL en la Enfermedad Periodontal

Papel de las Células, Citoquinas, Factor de Necrósis Tumoral (TNF), RANK y RANKL en la Enfermedad Periodontal. Revisión Bibliográfica.
Martínez Téllez, Javier. Odontólogo UCV.
javilemartinez@hotmail.com

Introducción
La enfermedad periodontal es una de las enfermedades crónicas más comunes de naturaleza infecciosa. Se caracteriza por la pérdida de tejido conectivo incluyendo al hueso alveolar. Durante este proceso de pérdida ósea participan las citoquinas que son moléculas de bajo peso molecular producidas por los leucocitos y otras células. En esta revisión bibliográfica se analizará el papel de las citoquinas específicamente las RANK y las RANKL en la resorción alveolar en la enfermedad periodontal.

Abstract
Periodontal disease is one of de most comon chronic infection disease, that is caracterized by destruction of conective tissue and alveolar bone resortion. This paper is based in the study of the role of cytokines, RANK, RANKL in alveolar bone resortion and periodontal disease.

 

Enfermedad Periodontal y Resorción Ósea
La enfermedad periodontal es una enfermedad infecciosa que produce destrucción de los tejidos de sostén que rodean al diente incluyendo el tejido conectivo gingival y el hueso alveolar (Belibasakis 2005). La formación ósea y la resorción ósea son procesos que se encuentran acoplados, pero existe evidencia de que cada uno de estos procesos se lleva a cabo de manera independiente (Lappin 2007). Es claro que en la enfermedad periodontal los procesos de resorción ósea superan a los de formación ósea (Lappin 2007).

La enfermedad periodontal es una enfermedad infecciosa que involucra microorganismos Gram negativos, entre los que se encuentran Porphyromonas gingivalis y Actinobacillus actinomycetemcomitans, es decir, involucra específicamente varias especies que tienen en común su condición de anaerobias Gram negativas (hipótesis especifica de la placa) (Valverde 2005).

Estas bacterias periodontopatogénicas producen proteasas y diversos metabolitos tóxicos, enzimas y lipopolisacaridos que tienen efectos adversos sobre los tejidos periodontales. La mayor parte del daño causado a los tejidos periodontales es originado por la respuesta inmune del hospedero que se produce en reacción a los patógenos periodontales (Yeng Tung 2003) (Keith 2007) (Nobuyuki 2007). Los patógenos periodontales producen inflamación y disparan la respuesta inmune del hospedero y es ahí cuando se produce la mayor cantidad de destrucción de los tejidos periodontales.

En la destrucción de los tejidos periodontales están implicados un gran número de mediadores inflamatorios, incluyendo una amplia variedad de citoquinas producidas por diversas células como los monocitos, macrófagos, células dendríticas y fibroblastos (Sainz 2006), entre las cuales se encuentran IL-1 (Interleucina 1) , IL-6 ( Interleucina 6), TNF ( Factor de Necrósis Tumoral), PGE2 ( Prostaglandina E2). Estas citoquinas son capaces de actuar solas o en conjunto estimulando resorción ósea y la destrucción del colágeno (Yeng Tung 2003).

Los Osteoclastos y la Resorción Ósea
El hueso es un tejido formado por mineralización de su matriz, lo que le confiere su fuerza y elasticidad. La remodelación ósea le permite al hueso adaptarse y mantener su homeostasis. El remodelado óseo incluye la formación de matriz ósea por parte de los osteblastos y resorción ósea por los osteoclastos. El mantenimiento del tejido óseo es consecuencia de los procesos de remodelado óseo que los huesos sufren durante toda la vida caracterizado por un perfecto equilibrio entre la resorción ósea producida por los osteoclastos y una formación ósea producida por los osteoblastos. Si existe un desequilibrio en este balance entre formación y resorción ósea, tendremos dos resultados, el primero es consecuencia de una mayor resorción que de formación de hueso lo que conduce a una pérdida de tejido que de denomina osteoporosis u osteopenia. En el segundo caso la formación supera la resorción lo cual produce osteopetrósis con lo cual existe un exceso de tejido de inferior calidad ( Ferrer 2002) (Grimaud 2003) (Lerner 2004).

Los osteoclastos son células multinucleadas responsables de la resorción ósea y son derivadas de la serie mieloide. Son células móviles, grandes (100µm), ricas en mitocondrias y vacuolas; su vida es de dos semanas aproximadamente y desaparecen por apoptosis. Los osteoclastos contienen fosfatasa ácida tártaro resistente (TRAP), lo que le permite la desfosforilación de las proteínas, pero que también es aprovechada para su identificación tanto in vivo como in vitro. Además tienen receptores para la calcitonina. El osteoclasto se adhiere al hueso mineralizado mediante el receptor ï�¡vß3; este receptor es una proteína transmembrana , cuyo extremo intracelular está unido al citoesqueleto de actina y su extremo extracelular se une a la osteopontina, una de las integrinas de adhesión que se fijan al calcio de los cristales de hidroxiapatita del hueso (privado de su capa orgánica protectora ). La integrina αvß3 reconoce la secuencia Arg-Gly-Asp (RGD) existente en el colágeno y otras proteínas de la matriz osteoide (Del Nero 2005 ) (Lerner 2004) ( Fernandez 2005).

Los osteoclastos liberan ácidos como el ácido cítrico y láctico que disuelven las sales óseas. La anhidraza carbónica II cataliza la reacción entre el anhídrido carbónico y el agua formando ácido carbónico inestable, que se disocia liberando iones H+ (protones) que son bombeados al espacio subclástico.

Importancia de los Osteoblastos en la Resorción Provocada por los Osteoclastos
La interacción entre los osteoblastos y osteoclastos es muy importante para la diferenciación de los osteoclastos, de hecho el contacto célula – célula es crucial para el desarrollo de los osteoclastos. Como ejemplo tenemos que son los osteoblastos y no los osteoclastos los que presentan receptores de superficie para Paratohormona (PTH).

Para que se dé la osteoclastogénesis es necesaria la interacción entre los osteoblastos y osteoclastos. Otro ejemplo es que las RANKL, expresadas en la superficie celular de los osteoblastos interactúan con los receptores RANK expresados en los osteoclastos para lo cual es necesario la interacción célula – célula (Lerner 2004) (Suda 2007).

Papel de las Citoquinas en la Enfermedad Periodontal
Las citoquinas son polipéptidos reguladores que intervienen en la comunicación intercelular. Junto a sus receptores asociados forman una compleja red funcional de estricto control biológico (Sainz 2006). Las citoquinas son moléculas de bajo peso molecular entre 15-30 Kda. En general son producidas por los leucocitos pero pueden ser producidas por otro tipo de células. Una de las características de las citoquinas es su pleiotropismo que significa que una misma es capaz de ejercer efectos biológicos diferentes al actuar en distintos tipos celulares.

Una respuesta exagerada por parte del hospedero lleva a una mayor producción de citoquinas proinflamatorias entre las cuales se encuentran IL 1ß, TNF, IL6. Estas citoquinas pueden inducir resorción ósea, como ha sido demostrado específicamente para PGE2 , IL-1 , IL-6 y el factor de necrosis tumoral TNF-α las cuales están implicadas en la actividad de los osteoclastos (Liu 2003) (Lenner 2006).

Factor de Necrosis Tumoral (TNF)
La superfamilia de TNF esta formada por 20 proteínas o ligandos, entre las cuales se incluye TNF-α cuya acción principal se desarrolla en el sistema inmune , modulando tanto la inmunidad innata como la adquirida . El factor de necrosis tumoral alfa, fue originalmente descrito como una proteína capaz de eliminar células tumorales in vitro. Entre sus funciones están el reclutamiento y estimulación de los neutrófilos, la inducción y regulación de mediadores inflamatorios (Sainz 2006).

Papel de las RANK y RANKL en la Resorción Ósea
Las RANK (Receptor Activador del Factor Nuclear kB ) y RANKL ( Ligando de RANK) son esenciales para la diferenciación y maduración de los osteoclastos. Para el proceso de maduración y activación de los osteoclastos también se hace necesaria la presencia del factor de estimulación de colonias de los macrófagos M-CSF por sus siglas en inglés que significan macrophage colony-stimulating factor (Lener 2004) (Nacksung 2005) (Del Nero 2005) (Fernández 2005) (Nobuyuki 2007).

Recientes estudios sugieren que las RANK y las RANKL están involucradas en la patogénesis de varias enfermedades óseo-destructivas como artritis reumatoide, osteoartritis, Enfermedad de Paget y la enfermedad periodontal (Teitelbaum 2004) (Wakita 2006).

-RANK (Receptor activador del factor nuclear kB)

Es una proteína transmembrana que se encuentra expresada en los precursores de los osteoclastos. Es el receptor celular específico que transduce la acción de RANKL. Es un receptor de membrana tipo I con cuatro pseudo repeticiones ricas en cisteina y un total de 616 aminoácidos. La expresión funcional de RANK ha sido detectada principalmente en los osteoclastos y las células dendríticas. Se encuentra involucrada en la activación y diferenciación de los osteoclastos (Vernal 2005) (Palmqvist 2006).

-RANKL (Ligando del receptor activador del factor nuclear kB )

Es una proteína de la familia del TNF (Factor de Necrosis Tumoral). Esta proteína se presenta tanto unida a la membrana como en forma soluble, siendo ambas formas metabólicamente activas y capaces de inducir osteoclastogénesis in vitro (Palmqvist 2006).

Presenta tres formas distintas: como un péptido unido a membrana de 317 aminoácidos, como un ectodominio truncado formado a partir de la forma unida a membrana por acción enzimática de TACE (Metaloproteinasa desintegrina TNF convertasa) en las posiciones 140 y 150, como una forma secretada primaria. La más común es la forma unida a membrana (Vernal 2005).

También se le conoce como ODF( Factor de diferenciación de los osteoclastos) que promueve la sobrevivencia de las células dendríticas e induce la diferenciación de los osteoclastos, ejerciendo su acción biológica uniéndose al receptor activador del factor nuclear kB en los osteoclastos (Liu 2003).

Esta proteína es necesaria y suficiente para promover la diferenciación, fusión y adhesión a la superficie ósea y la activación de los osteoclastos (Vernal 2005).

El sistema RANK -RANKL contribuye a la resorción ósea induciendo la producción de cisteina proteinasa y captesina K de los osteoclastos activados enzimas que se encuentran asociadas a la solubilización de la matriz ósea (Lappin 2007).

Osteoprogeterina (OPG)
Es una proteína glico-soluble. Pertenece a la familia TNF (Factor de Necrosis tumoral), es esencial para la inhibición de la diferenciación, función y activación de los osteoclastos. Es también llamada OCIF (Factor Inhibidor de la Osteo Clastogénesis). Es producida por los osteoblastos, células del estroma también por los fibroblastos. En estudios con animales la falta de OPG conducía a la presencia osteoporosis severa (Palmqvist 2006). Otros análisis experimentales con animales demostraron que aquellos que presentaban deficiencia de OPG mostraban una pobre densidad ósea caracterizada por una severa porosidad tanto en hueso cortical y trabecular ( Liu 2003).

RANK – RANKL – OPG en la enfermedad periodontal
La mayoría de los receptores de la familia de la TNF incluyendo las RANK, interactúan con otras proteínas llamadas Factores Receptores Asociados (TRAF) cuyas siglas en ingles significan TNF receptor-associated factors (Nacksung 2005). RANK interactúa con la mayoría de las proteínas de la familia de las TRAF, la TRAF6 parece jugar un papel importante en la diferenciación de los osteoclastos mediada por las RANK (Ferrer 2002) (Teitelbaum 2004).

Las células T especialmente los CD4 , están implicadas en la inflamación periodontal, y la destrucción de los tejidos periodontales , y pueden secretar citoquinas pro inflamatorias como IL6 , factor de necrosis tumoral (TNF), receptor activador del factor nuclear -kB (RANK) y RANKL que pertenecen a la familia del TNF. Estas son expresadas en células como los osteoblastos y su acción biológica incluye la interacción con RANK en los osteoclastos y el origen de células precursoras de osteoclastos para su diferenciación, activación y supervivencia (Yeng Tung 2003) (Deega 2005) (Cataldo 2006). La OPG se puede encontrar en células como los osteblastos, fibroblastos gingivales y células del ligamento periodontal (Mogi 2004).

Patógenos periodontales como el A. actinomicetemcomitans inducen una mayor expresión de las RANKL en fibroblastos gingivales y células del ligamento periodontal (Belibasakis 2005)

Según Mogi y cols. existe un incremento en los niveles de RANKL y un descenso significativo de los niveles de OPG en el liquido crevicular en los pacientes con periodontitis. Recordemos que tanto IL1 , el Factor de Necrosis Tumoral , IL6 , y la Prostanglandina E2 incrementan los niveles de RANKL (Mogi 2004)

Por otra parte, la inhibición de las RANKL mediada por OPG (Osteoprogeterina), puede mejorar varios desordenes metabólicos óseos, confirmando la importancia que tienen las RANKL y las OPG en la progresión de las enfermedades que tienen que ver con el metabolismo óseo. Es por eso que observamos reducción en la densidad ósea en las pacientes post-menopausia ya que tienen niveles más bajos de OPG-Fc (Valverde 2005). Lo mismo se observa en los pacientes con artritis reumatoide (Kong citado por Valverde 2005).

Cigarrillo y la Enfermedad Periodontal

La enfermedad periodontal es considerada como un desbalance entre el hospedero y las bacterias. La nicotina que contiene el tabaco es un poderoso vasoconstrictor el cual reduce el flujo de sangre en la microcirculación gingival causando este temido desbalance. (Kamma 1999). Bostrom (1998) demostró que los pacientes fumadores poseían un mayor riesgo de perder altura ósea que los no-fumadores, así como también presentaban menor densidad ósea

La nicotina disminuye la unión de los fibroblastos a la superficie radicular disminuyendo los niveles de integrina B1 de los fibroblastos . Recordemos que las integrinas son inmunoglobulinas que se encuentran a nivel extracelular las cuales intervienen en la adhesión celular. Esto además de disminuir la unión de los fibroblastos a la superficie radicular, retarda la cicatrización en los pacientes fumadores (Austin 2001). La nicotina también inhibe la proliferación de los macrófagos .El monóxido de carbono disminuye el transporte y metabolismo del oxigeno a nivel celular (Grossi 1997).

La nicotina y sus metabolitos como la cotidina, cuando son absorbidos por los tejidos, se unen a receptores específicos induciendo la liberación de adrenalina lo cual produce una vasoconstricción periférica que reducirá el drenaje de los catabolitos residuales, alterando el pH de los tejidos y su potencial de óxido reducción (Gaetti 1998)

El fumar afecta la función de los polimorfos nucleares neutrófilos así como también la quimiotaxis y la fagocitosis. Esta alteración en el huésped puede explicar el porqué de la alta ocurrencia y la severidad de la periodontitis en pacientes fumadores. También reduce el flujo sanguíneo a nivel gingival. La evidencia sugiere que en los pacientes fumadores los polimorfos nucleares neutrófilos presentan cambios morfológicos (Person 1999).

Los niveles de OPG son significantemente más bajos en los pacientes fumadores y en consecuencia hay mayor unión de RANK y RANKL, con lo cual se aumenta el número de células osteoclásticas activas lo que puede significar que estos pacientes tienen un riesgo mayor de que se produzca resorción ósea (Lappin 2007).

Conclusiones
– Las RANK y RANKL están involucradas en la patogénesis de enfermedades óseo-destructivas, ya que intervienen en la maduración y activación de los osteosclastos.

– OPG inhibe la interacción de RANK- RANKL ya que es un bloqueador de las RANKL.

– Las bacterias periodontopatógenas aumentan la expresión de RANK y RANKL y esto juega un papel importante en la resorción ósea en la periodontitis.

– Es importante la interrelación celular entre osteoblastos – y osteoclastos para los procesos de resorción ósea.

– El cigarrillo disminuye los niveles de OPG. Es uno de los factores de riesgo modificables más importantes de la enfermedad periodontal.

Bibliografía
Gaetti Junior (1998) Smoking risk factor for periodontal diseases microbiological aspects Rev Odontol Univ Sao Paulo Vol 12 N 4 pag 315-322
Bostrom L (1998) Clinical expression of TNF- alfa in smoking-associated periodontal disease calculus. J Clin Periodontol 25: 767-77
Grossi S (1997) Assesment of risk for periodontal disease . Risk indicators for periodontal loss J Periodontol ;65:260-267
Kamma JJ (1999) Clinical and microbiological caracteristics of smokers with early onset periodontitis J Periodont Res ; 34: pag 25-33
Person L (1999) Tobacco smoking and gingival neutrophil activity in young adults J. Clin Periodontol :26 : 9-13
Suda Tatsuo (1999) Modulation of osteoclast Differentiation and Function by the New Members of the Tumor necrosis Factor Receptor and ligand Families Endocrine Reviews 20(3) :345-357
Ferrer Cabañate J (2002) Osteoprogeterina y Sistema RANKL/RANK : El futuro del metabolismo óseo. Anales De Medicina Interna Volumen 19 numero 8 pp 385-388
Grimaud (2003) Receptor Activactor of Nuclear factor rB Ligand (RANKL) Osteoproerin (OPG) ratio is increased in severe osteolysis ( American Journal of pathology , vol 163: 2021-2031
Teitelbaum (2004) RANKing c-Jun in osteoclast development J Clin Invest vol 144 Number 4 Pag 63-465
Mogi M (2004) Diferential Expression of RANKL and Osteoprogeterin in gingival Crevicular Fluid of patients with periodontitis J dent Res vol 83 (2) : pag 166-169
Lener Ulf H (2004) New molecules in tumor necrosis factor ligand and Receptor superfamilies with Importance for physiological and pathological bone resortion Crit Rev Oral Biol Med ; 15(2) : 64-81
Teitelbaum Steven (2004) RANKing c-Jun in osteosclast development The journal of Clinical Investigation :114(4) ; Pag 463-465
Nacksung kim (2005) Osteoclast differentiation independent of the TRANCE-RANK-TRAF6 axis. Journal of experimental medicine vol 202, Number 5 pages 589-595
Valverde (2005) Potasium channel-blockers as Therapeutic Agents to interfere with Bone Resorption of periodontal Disease Critical Reviews in Oral Biology & Medicine ;84(6): 488-499
Deega (2005) G (-) Anarobes -Reactive CD4 T-cells trigger RANKL-Mediated Enhancede Alveolar Bone Loss in diabetic NOD mice Diabetes ;54:1477-1486
Del Nero Guillermo (2005) La resorción como proceso inflamatorio. Aproximación a la patogenia de las resorciones dentarias y periodontales RCOE : 10 ; 545-556
Fernandez Isabel (2005) Bases fisiológicas de la regeneración ósea . Histología fisiología del tejido óseo Medi Patol Oral Cir Bucal ; 11 : 47-51
Vernal R (2005) RANKL y su asociación a los linfocitos T CD4 + en la periodontitis cronica Rev Chil Periodon Oseoint ;Vol 2(1) : pag 13-23
Cataldo ( 2006) Immunization Enhances Inflammation and Tissue Destruction in response to phorphiromanas gingivalis Infection and Immunity vol 74 pag 2286-2292
Yen-Tung (2006) The Role of acquired immunity and periodontal disease Progression Crit Rev Oral Biol Med ; 14(4) : 237-252
Lener Ulf H (2006) Inflamaton-Induced Bone Remodeling in periodontal Disease and the influence of post-menopausal Osteoporosis J dent Res ; 87(7): 596-607
Wakita T (2006) Increase in RANKL : OPG Ratio in Synovia of patients with Temporomandibular Joint Disorder J Dent Res : 85(7) : pag 627-632
Sainz Carrillo (2006) Papel de la IL-6 y TNF-α en la enfermedad periodontal
Avances en Periodoncia vol 18 n2
Keith L Kirkwood (2007) Novel host response therapeutic mbpoaches to treat periodontal diseases Periodontology 2000; vol 43:pag 294-315
Lappin DF (2007) Effect of smoking on serum RANK and OPG in sex , age and clinically matched supportive-therapy periodontitis patients J Clin. Periodontol vol 34 Pag 271-277
Nobuyuki Udawa (2007) Signal transduction of lipopolysaccharide-induced osteoclast differentiation periodontology 2000 ;vol43:pag 56-64
Panmqvist (2006) Osteotropic cytokines: expression in human gingival fibroblasts and effects on bone dissertation of Umeå universitet, Medicinsk fakultet, Odontologi

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