Sustituto modelos de movimiento dentario

Surrogate models of tooth movement Sustituto modelos de movimiento dentario

It is clear from the preceding discussion that by the 1970s, Se desprende de la discusión anterior que por la década de 1970, numerous well-documented studies of the histology of tooth movement numerosos estudios bien documentados de la histología del movimiento dentario had been undertaken in animals. había llevado a cabo en animales. Animal experimentation had limitations, La experimentación animal tenía sus limitaciones, however, and if significant progress were to be made in understanding sin embargo, y si los avances significativos que debían hacerse en la comprensión the cellular and molecular mechanisms involved, then different los mecanismos celulares y moleculares implicados, a continuación, diferentes experimental methods would be required. métodos experimentales serían necesarios. This provided the impetus Esto proporcionó el impulso for the development of in vitro cell and tissue culture systems para el desarrollo in vitro de cultivo de células y sistemas de tejidos designed to answer questions not readily accessible from animal diseñado para responder a las preguntas no son fácilmente accesibles desde los animales studies conducted in vivo . estudios realizados in vivo. Some of the experiments investigating Algunos de los experimentos que investigan cell signalling and mechanotransduction in which osteoblasts la señalización celular y en el que los osteoblastos mecanotransducción and PDL fibroblasts have been mechanically deformed in culture y fibroblastos PDL han sido deformados mecánicamente en la cultura will be described later. se describirán más adelante. This section focuses on the use of Esta sección se centra en el uso de cranial sutures as a model of tooth movement. suturas craneales como un modelo de movimiento de los dientes.

Melcher and Turnbull (1972) Melcher y Turnbull (1972) and Yen and Melcher (1978) y el yen y Melcher (1978) developed desarrollado an organ culture system for mouse molar explants, but the technical un sistema de cultivo de explantes de órganos molar de ratón, pero la técnica difficulties of isolating and maintaining an explant composed dificultad de aislar y mantener un explante integrado of teeth and bone in vitro and applying force to the PDL were de los dientes y el hueso in vitro y la aplicación de la fuerza para el PDL se formidable. formidable. Meikle et al. (1979) Meikle et al. (1979) developed organ culture systems desarrollado sistemas de órganos cultura in which mechanical force could be applied to rabbit cranial en el que la fuerza mecánica se podría aplicar a suturas craneales de conejo sutures under controlled conditions ( Figure 8 ). en condiciones controladas ( Figura 8 ). The aim was El objetivo era to produce a simple experimental model that would mimic the para producir un modelo experimental sencillo que imitan la forces to which the periodontal and other sutural articulations fuerzas a las que las articulaciones suturales periodontal y otros of the craniofacial skeleton are exposed during orthodontic del esqueleto craneofacial están expuestos en el tratamiento de  ortodoncia treatment, and was based on the assumption that remodelling, y se basó en el supuesto de que los mecanismos de la remodelación mechanisms are similar for all fibrous joints. son similares en todas las articulaciones fibrosas.

View larger version (35K): Ver una versión ampliada (35K): [in this window] [En esta ventana] [in a new window] [En una nueva ventana] Figure 8 (Left) Experimental procedure for culturing fibrous joints from rabbit calvaria. Figura 8 (izquierda) Procedimiento experimental para el cultivo de articulaciones fibrosas de calota del conejo. Explants were cultured in 1.5 ml of a modified form of BGJ medium supplemented with 5 per cent heat-inactivated rabbit serum and ascorbate (150 µg/ml). Los explantes se cultivaron en 1,5 ml de una forma modificada de BGJ medio suplementado con un 5 por ciento de suero de conejo inactivado por calor y ascorbato (150 mg / ml). Incubations were carried out at 37°C in a roller-tube culture apparatus rotating at 1 revolution per minute and continuously gassed (5 per cent CO 2 , 95 per cent air, flow rate 50 ml per minute). Incubaciones se realizaron a 37 ° C en un tubo de cultivo aparatos de rodillos que giran a una revolución por minuto y continuamente gaseados (5 por ciento las emisiones de CO 2, el 95 por ciento de aire, caudal de 50 ml por minuto). A tensile stress was applied to the suture by a split circular mount and a coil spring. Un esfuerzo de tensión se aplicó a la sutura por la sección circular de montar y un muelle helicoidal. (Right) Sagittal suture explant cultured on a stainless steel grid in a 5-cm petri dish; a tensile stress was applied to the suture with a helical spring. (Derecha) explante sutura sagital cultivadas en una parrilla de acero inoxidable en una placa de Petri de 5 cm, un esfuerzo de tensión se aplicó a la sutura con un resorte helicoidal.

A particular advantage of the model was that both synthesis Una ventaja particular del modelo es que tanto la síntesis and degradation could be quantified contemporaneously using y la degradación se pudo cuantificar simultáneamente utilizando biochemical methods. métodos bioquímicos. Culturing explants in medium containing El cultivo de explantes en un medio con ³ H-proline, for example, resulted in a two- to threefold increase ³ H-prolina, por ejemplo, se tradujo en un aumento de dos a tres in suture protein synthesis and a twofold increase in collagen en la síntesis de proteínas y sutura del doble del incremento en el colágeno synthesis that could be detected after 6 hours. síntesis que se puede detectar después de 6 horas. There was also También se a significant increase in ³ H-thymidine incorporation, and a un aumento significativo en ^3-timidina incorporación H, y un threefold increase in the DNA content of the sutures after 48 triple aumento en el contenido de ADN de las suturas después de 48 hours, indicating a stimulation of cell proliferation and an horas, lo que indica una estimulación de la proliferación celular y un increase in the cell population (Meikle et al. , 1979, 1984 aumento de la población celular (Meikle et al., 1979, 1984 ). ). While non-stressed sutures synthesized type I collagen, in stressed Si bien no destacó suturas sintetizado colágeno tipo I, en recalcó sutures, 20 per cent of the newly synthesized collagen was type suturas, el 20 por ciento de la nueva síntesis de colágeno fue el tipo III (Meikle et al. , 1982 III (Meikle et al., 1982 ). ). Type III collagen is found in connective El colágeno tipo III se encuentra en tejidos conjuntivo tissues with a high turnover and suggests that the biomechanical con un alto volumen de ventas y sugiere que la biomecánica environment of a cell is an important determinant of the collagen medio ambiente de una célula es un determinante importante de la síntesis de colágeno type synthesized.

Surprisingly, cells under tensile strain did not preferentially Sorprendentemente, las células bajo tensión a la tracción no preferente synthesize structural proteins. sintetizar las proteínas estructurales. Mechanical deformation also Mecánica deformación también stimulated the synthesis of enzymes such as the matrix metalloproteinases estimuló la síntesis de enzimas como las metaloproteinasas de la matriz (MMPs), collagenase, and stromelysin responsible for their specific (MMP), la colagenasa y estromelisina responsables de su específica hydrolysis, as well as down-regulating tissue inhibitor of metalloproteinase hidrólisis, así como inhibidor del tejido hacia abajo-regulación de la metaloproteinasa (TIMP) expression ( Figure 9 ; Meikle et al. , 1980, 1984 (TIMP) expresión ( Figura 9 ; Meikle et al., 1980, 1984 ; Green ; Verde et al. , 1990 et al., 1990 ). ). These findings suggested that degradation of Estos resultados sugieren que la degradación de the extracellular matrix (ECM) was stimulated by fibroblasts la matriz extracelular (ECM) fue estimulada por los fibroblastos under a continuous tensile strain. sometido a un esfuerzo de tracción continua. The functional significance La importancia funcional of such a response is not clear, but it seems likely that increased de tal respuesta no es clara, pero parece probable que el aumento de matrix turnover is necessary to facilitate cell division and el volumen de negocios de la matriz es necesario para facilitar la división celular y accommodate an increase in the cell population. en cuenta el incremento en la población celular.

View larger version (26K): Ver una versión ampliada (26K): [in this window] [En esta ventana] [in a new window] [En una nueva ventana] Figure 9 (Left) The effect of tensile mechanical stress on collagenase and tissue inhibitor of metalloproteinase (TIMP) production. Figura 9 (Izquierda) El efecto de la tensión de tracción mecánica en la colagenasa y el inhibidor tisular de la metaloproteinasa (TIMP) de producción. Four pairs of coronal suture explants were mechanically deformed and culture supernatants collected daily over 4 days. Cuatro pares de explantes sutura coronal estaban deformados mecánicamente y sobrenadantes de cultivo se recogen diariamente más de 4 días. Culture media were assayed for collagenase and TIMP activity using the standard fibril assay and show that as collagenase increases, there is a concomitant decrease in TIMP. Los medios de cultivo se ensayaron para la colagenasa y la actividad TIMP utilizando el ensayo estándar de fibrillas y demostrar que a medida que aumenta la colagenasa, hay una disminución concomitante en TIMP. Values are expressed as mean ± standard error of the mean. Los valores se expresaron como media ± error estándar de la media. ( ( ) Denotes active enzyme. ) Indica la enzima activa. * P < 0.05, ** P < 0.01. * P <0,05, ** P <0,01. (Right) Immunolocalization of collagenase in a stressed coronal suture showing positive cells with diffuse fluorescence of the surrounding extracellular matrix indicative of the presence of active enzyme. (Derecha) Inmunolocalización de la colagenasa en una sutura coronal que muestra destacó células positivas con fluorescencia difusa de los alrededores extracelular matriz indicativa de la presencia de la enzima activa.

Although rendered largely redundant by the increasing availability Aunque gran parte redundante prestados por la creciente disponibilidad of cDNA probes and antibodies to human, mouse, and rat proteins, de las sondas de ADNc y anticuerpos para el humano, el ratón, la rata y las proteínas, recent in vivo studies in rats (Takahashi et al. , 2003 recientes estudios in vivo en ratas (Takahashi et al., 2003 ) and ) Y in vitro studies with PDL fibroblasts (Bolcato-Bellemin et al. , en estudios in vitro con fibroblastos PDL (-Bellemin et al Bolcato., 2000 2000 ) have confirmed the above findings. ) Han confirmado las conclusiones anteriores. Despite requiring a A pesar de que requieren un measure of lateral thinking, calvarial sutures continue to provide medida del pensamiento lateral, suturas calota seguir proporcionando valuable information regarding the growth and remodelling of información valiosa sobre el crecimiento y remodelación de fibrous joints. articulaciones fibrosas. In a mouse sagittal suture model for example, En un modelo de ratón de sutura sagital por ejemplo, Ikegame et al. (2001) Ikegame et al. (2001) found that tensile mechanical stress increased encontraron que el estrés mecánico a la tracción mayor bone morphogenetic protein-4 expression in preosteoblasts and proteína morfogenética ósea-4 y expresión en preosteoblastos fibroblasts, which in turn activated the expression of the osteoblast-specific fibroblastos, que a su vez activa la expresión de los osteoblastos específico transcription factor core-binding factor alpha-1, thereby inducing factor de transcripción núcleo de unión del factor alfa-1, lo que induciría osteoblast differentiation. diferenciación de osteoblastos.

Mechanical strain activates multiple cell signalling pathways una tensión mecánica de la célula activa múltiples vías de señalización

One area in which in vitro methods continue to make a significant Un ámbito en el que in vitro en los métodos de seguir haciendo una significativa impact is in the expanding field of cell signalling. impacto en el creciente campo de la señalización celular. The earliest Las primeras experiments showed that the immediate response of cells to mechanical experimentos demostraron que la respuesta inmediata de las células a traumas mecánicos strain was the generation of prostaglandins (PGs) and the second fue la generación de prostaglandinas (PG) y el segundo messengers 3',5'cyclic adenosine monophosphate (cAMP; Harell mensajeros 3 ', adenosina monofosfato 5'cyclic (AMPc; Harell et al. , 1977 et al., 1977 ; Yeh and Rodan, 1984 ; Yeh y Rodan, 1984 ) and inositol phosphates (Sandy ) Y los fosfatos de inositol (Sandy et al. , 1989 et al., 1989 ). ). Changes in intracellular [Ca ²⁺ ] were later shown Los cambios en la [Ca ^{2 +} intracelular] se verá más adelante to occur via stretch-activated ion channels (Davidson et al. , que se produjo a través de los canales de iones activados  (Davidson et al., 1990 1990 ; McDonald et al. , 1996 ; McDonald et al., 1996 ). ). Little was known at the time, Poco se sabía en ese momento, however, about integrin receptors other than their role in cell sin embargo, sobre los receptores de la integrina y su papel en la adherencia celular adhesion.. Activation of the cAMP and inositol phosphate signalling La activación del AMPc y el inositol fosfato de señalización pathways is likely to lie downstream from the initial mechanoreception vías es probable que se encuentre aguas abajo de la inicial mecanorrecepción event at focal adhesions, where integrin receptors link the evento en adhesiones focales, donde los receptores de la integrina vincular la ECM to the cytoskeleton (Wang et al. , 1993 ECM al citoesqueleto (Wang et al., 1993 ; DeMali et al. , 2003 ; DeMali et al., 2003 ). ).

The role of PGs El papel de las PG

The first evidence that PGs might be involved in mechanical La primera evidencia de que las PG podían estar involucrados en la mecánica force transduction came from the cell culture studies of Hong de transducción de la fuerza provenía de los estudios de cultivos celulares en Hong et al. (1976) et al. (1976) , who observed that perturbing cell membranes by , Quien observó que las membranas celulares perturbando por detaching cells mechanically from culture dishes caused an increase las células de extraer mecánicamente de placas de cultivo provocó un aumento in PG synthesis. en la síntesis de PG. They suggested that mechanical distortion acts Sugirieron que los actos distorsión mecánica by changing the conformation of the cell membrane, thereby exposing cambiando la conformación de la membrana celular, lo que expone membrane phospholipids to the action of phospholipases to release fosfolípidos de la membrana a la acción de las fosfolipasas para liberar free arachidonic acid. ácido araquidónico libre. These findings, plus research showing Estos hallazgos, además de investigaciones que muestran that changes in intracellular cyclic nucleotides followed mechanical que los cambios en nucleótidos cíclicos intracelulares seguido mecánica deformation (Rodan et al. , 1975 deformación (Rodan et al., 1975 ; Davidovitch and Shanfield, ; Davidovich y Shanfield, 1975 1975 ), provided the impetus for an in vitro study by Harell ), Proporcionó el ímpetu para un estudio in vitro por Harell et al. (1977) et al. (1977) . . They deformed petri dishes with orthodontic screws Se deforma placas de Petri con tornillos de ortodoncia cemented to the base on which osteoblast-like cells had been cementadas a la base sobre la cual las células como los osteoblastos se habían cultured and suggested the following sequence of events: (1) cultivadas y propuso la siguiente secuencia de eventos: (1) activation of phospholipase A ₂ with the subsequent release of la activación de la fosfolipasa A _2, con la posterior liberación de los arachidonic acid resulted in a rapid (threefold) synthesis of ácido araquidónico como resultado un rápido (tres) la síntesis de PGE ₂ at 5 minutes, (2) this in turn activated adenylate cyclase PGE ₂ a los 5 minutos, (2) este a su vez activa la adenilato ciclasa and a transient increase in intracellular cAMP which peaked y un aumento transitorio del AMPc intracelular, que alcanzó su punto máximo at 15 minutes, and (3) an increase in intracellular [Ca ²⁺ ] and a los 15 minutos, y (3) un aumento del [Ca ^{2 +} intracelular] y a stimulation of DNA synthesis. una estimulación de la síntesis de ADN. The ability to mimic or inhibit La capacidad para imitar o inhibir these changes by exogenous PGE ₂ or indomethacin [a cyclooxygenase-1 estos cambios exógenos PGE o indometacina _[2 a la ciclooxigenasa-1 (COX-1) inhibitor] provided further evidence that the transduction (COX-1) inhibidor] presentó pruebas de que la transducción of mechanical deformation into a biological response was mediated de la deformación mecánica en una respuesta biológica de mediación by PG production (Harell et al. , 1977 por la producción de PG (Harell et al., 1977 ; Somjen et al. , 1980 ; Somjen et al., 1980 ). ). Other in vitro models have implicated PGs as mediators of mechanical Otros modelos in vitro de las PG han implicado como mediadores de la mecánica stress in a number of cell types, including mechanically deformed el estrés en un número de tipos celulares, incluyendo mecánicamente deformados osteoblasts (Yeh and Rodan, 1984 osteoblastos (Yeh y Rodan, 1984 ), gingival fibroblasts (Ngan ), Los fibroblastos gingivales (Ngan et al. , 1988 et al., 1988 ), and PDL fibroblasts (Ngan et al. , 1990 ), Y fibroblastos PDL (Ngan et al., 1990 ). ).

In an interesting practical application of the findings of Harell En una interesante aplicación práctica de las conclusiones de Harell et al. (1977), Yamasaki et al. (1980) et al. (1977), Yamasaki et al. (1980) investigated the role investigó el papel of PGs in orthodontic tooth movement initially with the rat de PG en el movimiento dentario ortodóntico inicialmente con la rata molar model. modelo molar. They found that indomethacin produced a dose-related Encontraron que la indometacina produce una dosis-dependiente inhibition in the appearance of osteoclasts and bone resorption inhibición en la aparición de los osteoclastos y la resorción ósea that was limited to the first 12 hours of tooth movement. que se limita a las primeras 12 horas del movimiento dentario. This Esta explains why tooth movement is slower in patients who consume explica por qué el movimiento dentario es más lenta en los pacientes que consumen large quantities of non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs). grandes cantidades de medicamentos anti-inflamatorios no esteroideos (AINE). Injections of PGE ₁ and PGE ₂ into the gingival tissues near the Las inyecciones de PGE ₁ y PGE ₂ en los tejidos gingivales, cerca de la upper first molar also stimulated osteoclast formation and bone primer molar superior también estimuló la formación de osteoclastos y hueso resorption. reabsorción. This led to further work that showed local PG injections Esto dio lugar a nuevos trabajos que mostraron inyecciones locales PG could increase the rate of tooth movement (Yamasaki et al. , podría aumentar la tasa de movimiento dentario (Yamasaki et al. 1982, 1984 1982, 1984 ). ).

Leukotrienes Los leucotrienos

A rabbit model showed that the COX inhibitor flurbiprofen significantly Un modelo de conejo mostraron que el inhibidor de la COX flurbiprofeno significativamente reduced osteoclast numbers, but interestingly not the degree reducido número de osteoclastos, pero no es interesante el grado of tooth movement (Sandy and Harris, 1984 del movimiento dentario (Sandy y Harris, 1984 ). ). This paradoxical Esta paradójica observation suggested that PGs alone did not account for the observación sugiere que las PG por sí sola no bastaba para explicar la bone remodelling associated with tooth movement. remodelación ósea asociada con el movimiento del diente. Leukotrienes Los leucotrienos (LTs) are also metabolites of arachidonic acid (but produced (LT) son también los metabolitos del ácido araquidónico (sino que se produce via the lipoxygenase pathway) and could have accounted for this a través de la ruta de la lipoxigenasa) y podría haber influido en este discrepancy since they are potent stimulators of bone resorption discrepancia, ya que son potentes estimuladores de la resorción ósea (Meghji et al. , 1988 (Meghji et al., 1988 ). ). It was subsequently shown that AA861, Se demostró posteriormente que AA861, a selective inhibitor of the LT pathway, caused a significant un inhibidor selectivo de la vía de LT, provocó una significativa inhibition of LTB ₄ and a reduction in tooth movement in rats la inhibición de la LTB ₄ y una reducción en el movimiento dental en ratas (Mohammed et al. , 1989 (Mohammed et al., 1989 ). ).

The cAMP pathway La vía AMPc

The second messenger system classically associated with mechanical El sistema de segundo mensajero asociadas clásicamente con la mecánica force transduction is cAMP. transducción de la fuerza es el campamento. The first evidence for the involvement La primera evidencia de la participación of the cAMP pathway in mechanical signal transduction was provided de la vía AMPc en la transducción de señal mecánica fue proporcionada independently by Rodan et al. (1975) de forma independiente por Rodan et al. (1975) and Davidovitch and Shanfield y Davidovich y Shanfield (1975) (1975) . . Rodan et al. (1975) Rodan et al. (1975) showed that a compressive force demostró que una fuerza de compresión of 60 g/cm ² applied to 16-day-old chick tibia in vitro inhibited de 60 g / cm ^{2 se aplicarán} en un día de vida tibia de pollo-16 in vitro inhibió the accumulation of cAMP in the epiphyses, as well as in cells la acumulación de AMPc en las epífisis, así como en las células isolated from the proliferative zone of the growth plate. aislado de la zona de proliferación de la placa de crecimiento. The El effect was mediated by an enhanced uptake of Ca ²⁺ which inhibited efecto fue mediado por una mayor captación de Ca ^{2 +} que inhibe membrane-associated adenyl cyclase activity (Bourret and Rodan, asociada a membrana actividad adenilil ciclasa (Bourret y Rodan, 1976 1976 ). ).

Davidovitch and Shanfield (1975) Davidovich y Shanfield (1975) sampled alveolar bone from hueso alveolar de la muestra compression and tension sites surrounding orthodontically tipped la compresión y la tensión que rodea los sitios ortodóncicamente punta canines in cats. caninos en los gatos. They found that cAMP levels initially decreased, Encontraron que los niveles de cAMP disminuyó inicialmente, followed by an increase after 1–2 days that remained elevated seguido por un aumento después de 1-2 días que se mantuvo elevado to the end of the experimental period of 28 days. hasta el final del período experimental de 28 días. They suggested Sugirieron that the initial decrease at the compression sites was due to que el descenso inicial en los sitios de compresión se debe a necrosis of PDL cells, and at the tension sites to a rapid increase necrosis de las células PDL, y en los sitios de tensión para un rápido aumento in the cell population; the elevation in cAMP observed 2 weeks en la población celular; la elevación del AMPc observaron 2 semanas after the initiation of treatment was probably a reflection después del inicio del tratamiento fue probablemente un reflejo of increased bone remodelling activity. de hueso mayor actividad de remodelación. Subsequently, Davidovitch Posteriormente, Davidovich et al. (1976) et al. (1976) , in a study on the cellular localization of cAMP , En un estudio sobre la localización celular de AMPc in the same model, found an increase in the number of cAMP-positive en el mismo modelo, que se encuentra un aumento en el número de AMPc-positivas cells in areas of the PDL where bone resorption or deposition las células en las zonas de la PDL en la resorción ósea o deposición subsequently occurred. posteriormente se produjo. Osteocytes in the adjacent alveolar bone, Osteocitos en el hueso alveolar adyacente, however, appeared to be relatively unaffected by the mechanical Sin embargo, parece ser relativamente poco afectada por la mecánica force. la fuerza.

The phosphoinositide pathway La vía de los fosfoinosítidos

The phosphoinositide (PI) pathway had been investigated in the Los fosfoinosítidos (PI) vía había sido investigado en el 1950s, but the importance of membrane phospholipids as cellular Década de 1950, pero la importancia de fosfolípidos de la membrana celular como second messengers was not fully appreciated until the 1980s, segundos mensajeros, no se aprecia del todo hasta la década de 1980, when Streb et al. (1983) cuando Streb et al. (1983) showed that products of inositol lipid mostró que los productos de los lípidos de inositol breakdown caused a release of intracellular Ca ²⁺ . desglose causó una liberación de Ca ^{2 +} intracelular. The PI pathway La ruta de la PI accounts for many of the changes seen in mechanically deformed las cuentas de muchos de los cambios observados en mecánica deforme tissues, including the elevation of intracellular [Ca ²⁺ ] from tejidos, incluyendo la elevación de [Ca ^{2 +} intracelular] de the endoplasmic reticulum and increased DNA synthesis. el retículo endoplásmico y aumento de la síntesis de ADN.

PGE ₂ and parathyroid hormone (PTH) elevate inositol phosphates PGE ₂ y la hormona paratiroidea (PTH) elevar los fosfatos de inositol as well as cAMP in mouse calvarial osteoblast cultures; however, así como el AMPc en las culturas del ratón calota osteoblastos, sin embargo, the effect of PTH on inositol phosphate mobilization was not el efecto de la PTH en la movilización de fosfato de inositol no se direct, being mediated indirectly by PGs in an autocrine/paracrine directa, indirecta, por ser mediada por PG en forma autocrina / paracrina fashion (Farndale et al. , 1988 moda (Farndale et al., 1988 ). ). Evidence that mechanical stress La prueba de que la tensión mecánica was also PG-mediated made it unlikely that only one pathway También fue mediada por PG hacía poco probable que sólo una vía de would be selectively mobilized, and subsequently, Sandy et al. se movilizan de forma selectiva, y posteriormente, Sandy et al. (1989) (1989) found that both cAMP and inositol phosphates were elevated encontró que tanto el AMPc y el inositol fosfatos fueron elevados in mouse osteoblasts following intermittent mechanical strain. en los osteoblastos del ratón después de la tensión mecánica intermitente. Activation of cAMP and inositol phosphates by PGE ₂ has been La activación del AMPc y el inositol fosfatos por PGE ₂ ha sido shown to induce the expression of transcription factors such demostrado que induce la expresión de factores de transcripción as Erg-1 (early growth response gene-1) and the proto-oncogenes como Erg-1 (gen de respuesta temprana de crecimiento-1) y el proto-oncogenes c-jun and c-fos (referred to as immediate early genes). c-jun y c-fos (se refiere a los genes ya en peligro). These Estos activate or repress the transcription of late-acting genes required activan o reprimen la transcripción de genes tardíos de acción necesarios for bringing about changes in phenotype. para lograr cambios en el fenotipo. Erg-1 is involved in Erg-1 está implicado en cell proliferation and has been shown to be elevated in rat la proliferación celular y se ha demostrado ser elevada en la rata osteoblasts by mechanical stretch within 15 minutes (Dolce et osteoblastos por estiramiento mecánico de 15 minutos (Dolce et al. , 1996 al., 1996 ). ).

Signal transduction by integrins and focal adhesions Transducción de señales por las integrinas y adhesiones focales

Cells in culture are not uniformly attached to their substrate Las células en cultivo no son uniformemente adjunta a su substrato but are 'tack welded' at specialized sites of cell pero son "soldar por" en los sitios especializados de la célula attachment called focal adhesions. accesorio, llamado adhesiones focales. Focal adhesions are sites adherencias focales son sitios at which integrin receptors physically link actin-associated en la que los receptores de la integrina alfa-actina físicamente enlace asociados cytoskeletal proteins (talin, vinculin, las proteínas del citoesqueleto (talina, vinculina, -actinin, paxillin) -Actinina, paxillin) with the ECM ( Figure 10 ; Sastry and Burridge, 2000 con el ECM ( Figura 10 ; Sastry y Burridge, 2000 ), as well ), Así as with adhesion molecules on the surface of adjacent cells. como ocurre con las moléculas de adhesión en la superficie de las células adyacentes. Integrins are therefore ideally sited to mediate the transmission Las integrinas son por lo tanto idealmente situados para mediar en la transmisión of bidirectional forces across the cell membrane (Ingber, 1991 de las fuerzas bidireccional a través de la membrana celular (Ingber, 1991 ). ). Integrins that are not bound to ligands in the ECM are generally Las integrinas que no están vinculados a los ligandos de la ECM son en general distributed diffusely over the cell surface and appear not to distribuidas de forma difusa en la superficie celular y no parecen be linked to the actin cytoskeleton; association with the actin estar relacionado con el citoesqueleto de actina, de asociación con la actina cytoskeleton is induced by binding to the ECM (Wang et al. , citoesqueleto es inducida por la unión a la ECM (Wang et al. 1993 1993 ). ). Integrins are composed of structurally distinct Las integrinas están compuestas por estructuralmente distintas and y ß subunits that combine to generate heterodimeric subunidades ß que se combinan para generar heterodimérica receptors with unique binding properties; for example, receptores con propiedades únicas vinculantes, por ejemplo, ₂ ß ₁ ß _{1 2} integrin binds to collagen and laminin and integrina se une al colágeno y laminina y _v ß ₃ to _v ß ₃ a vitronectin. vitronectina. Integrins bind to adhesive and structural proteins Las integrinas se unen a las proteínas adhesivas y estructurales in the ECM via the peptide sequence RGD (arginine–glycine–aspartate). en el MEC a través de la secuencia peptídica RGD (arginina-glicina-aspartato). Integrin-mediated adhesive interactions play key roles in cell interacciones adhesivas mediada por integrinas tienen un papel clave en la célula migration, proliferation, and differentiation, and also regulate la migración, proliferación y diferenciación, y regular también intracellular signal transduction pathways that control adhesion-induced vías de transducción intracelular que controlan inducida por adherencias (outside–in) changes in cell physiology (Wang et al. , (De afuera hacia adentro) los cambios en la fisiología celular (Wang et al. 1993 1993 ; Clarke and Brugge, 1995 ; Clarke y Brujas, 1995 ). ). Integrins thus function both Las integrinas tanto, la función tanto as cell adhesion molecules and intracellular signalling receptors. como moléculas de adhesión celular y receptores intracelulares de señalización.

View larger version (51K): Ver una versión ampliada (51K): [in this window] [En esta ventana] [in a new window] [En una nueva ventana] Figure 10 Diagram of integrin receptors and focal adhesions. Figura 10 Esquema de los receptores de la integrina y adhesiones focales. Focal adhesions are sites where integrins link actin-associated cytoskeletal proteins (talin, vinculin, adherencias focales son sitios donde las integrinas enlace proteínas del citoesqueleto de actina asociados-(talina, vinculina, -actinin) and signalling molecules such as FAK and paxillin to the structural macromolecules of the extracellular matrix. -Actinina) y moléculas de señalización como FAK y paxillin a las macromoléculas estructurales de la matriz extracelular. Firm attachment at focal adhesions enables mechanical deformation of the cell to be recognized by (1) the cytoskeleton and intracellular signalling pathways and (2) mechanosensitive ion channels, phospholipids, and G-protein-coupled receptors in the plasma membrane. apego firme en adhesiones focales permite la deformación mecánica de la célula para ser reconocido por (1) el citoesqueleto y vías de señalización intracelular y (2) canales de iones mecanosensible, fosfolípidos, y G-receptores acoplados a proteínas en la membrana plasmática. AC, adenylate cyclase; FAK, focal adhesion kinase; PKA, protein kinase A; R, G-protein-coupled receptor. AC, la adenilato ciclasa, FAK, kinasa de adhesión focal; PKA, la proteína quinasa A, R, G-proteína-receptor acoplado.

The numerous signalling pathways activated by integrins are Las numerosas vías de señalización activadas por las integrinas son beyond the scope of this discussion, but the low-molecular weight más allá del alcance de esta discusión, pero los de bajo peso molecular guanosine triphosphatases, Rab and Rho, as well as mitogen-activated Triphosphatases guanosina, Rab y Rho, así como activada por mitógenos protein (MAP) kinase subtypes that are components of integrin-mediated proteínas (MAP) quinasa subtipos que son componentes de la integrina mediada signalling have been shown to be altered in mechanically stretched la señalización se ha demostrado que ser modificado en estira mecánicamente PDL fibroblasts (Basdra et al. , 1995 fibroblastos PDL (Basdra et al., 1995 ) and osteoblasts (Peverali ) Y los osteoblastos (Peverali et al. , 2001 et al., 2001 ). ). MAP kinase phosphorylates and activates phospholipase MAP quinasa fosforila y activa la fosfolipasa A ₂ , leading to the hydrolysis of glycerophospholipids to yield A _2, que conduce a la hidrólisis de los glicerofosfolípidos a ceder arachidonic acid. ácido araquidónico. Furthermore, integrin-dependent increases Por otra parte, los aumentos dependen de la integrina- in intracellular [Ca ²⁺ ] appear to involve either inositol triphosphate-induced en [Ca ^{2 +} intracelular] parecen implicar ni inositol trifosfato inducida Ca ²⁺ mobilization from the endoplasmic reticulum or the transport La movilización de Ca ^{2 +} del retículo endoplásmico o el transporte of extracellular Ca ²⁺ through mechanosensitive ion channels extracelular Ca ^{2 +} a través de los canales iónicos mecanosensible (Clarke and Brugge, 1995 (Clarke y Brujas, 1995 ). ).

Evidence is accumulating making it increasingly likely that Se están acumulando pruebas haciendo cada vez más probable que the previously reported changes in cell signalling in response los cambios se informó anteriormente en la señalización celular en respuesta to mechanical deformation are downstream of events mediated a la deformación mecánica son posteriores a los acontecimientos mediada by integrins at focal adhesions. por las integrinas en adhesiones focales. In a study designed to determine En un estudio diseñado para determinar whether cells sense mechanical signals through generalized membrane si las células sentido señales mecánicas a través de la membrana generalizada distortion or through integrins, Meyer et al. (2000) la distorsión oa través de las integrinas, Meyer et al. (2000) found that encontró que mechanical stress altered the cAMP signalling cascade and downstream tensión mecánica alterada de la cascada de señalización del AMPc y aguas abajo gene transcription through signals generated by activated integrin transcripción genética a través de señales generadas por la integrina activado receptors, and in a G-protein-dependent manner. receptores, y de manera G-proteína-dependiente. In an earlier En un anterior report (Wilson et al. , 1995 informe (Wilson et al., 1995 ), the proliferative response of ), La respuesta proliferativa de cultured vascular smooth muscle cells to cyclic mechanical strain cultivos de células del músculo liso vascular a los esfuerzos mecánicos cíclicos was found to be dependent on interactions between integrins resultó ser dependiente de las interacciones entre las integrinas and specific matrix proteins (collagen, fibronectin, vitronectin) y específicas proteínas de la matriz (colágeno, fibronectina, vitronectina) since the response to strain was neutralized by antibodies to puesto que la respuesta a la tensión fue neutralizado por anticuerpos ß ₃ and ß ₃ y _v ß ₅ integrins. _v ß ₅ integrinas. Carvalho et al. (1996) Carvalho et al. (1996) have further shown that mechanical stimulation of bone cells han demostrado además que la estimulación mecánica de las células óseas results in a marked increase in ß ₁ mRNA expression resulta en un aumento marcado en _una expresión del ARNm de ß after 30 minutes ( después de 30 minutos ( _v expression did not change). _v expresión no cambió). Firm attachment Firma apego to the ECM at focal adhesions is evidently necessary to enable a la MEC en adhesiones focales es evidentemente necesaria para que mechanical distortion to be recognized by (1) the cytoskeleton distorsión mecánica a ser reconocido por (1) el citoesqueleto and intracellular signalling pathways and (2) mechanosensitive y vías de señalización intracelular y (2) mecanosensible ion channels, phospholipids, and G-protein-coupled receptors canales iónicos, los fosfolípidos, y G-receptores acoplados a proteínas in the cell membrane. en la membrana celular.

Cytokines Las citocinas

One of the most significant advances in connective tissue biology Uno de los avances más importantes en la biología del tejido conjuntivo during the 1980s was the demonstration that many cytokines, durante la década de 1980 fue la demostración de que muchas citocinas, in addition to mediating the host immunological response to además de mediar en la respuesta inmunológica a la acogida exogenous antigens, were also produced by connective tissue antígenos exógenos, también producidos por tejido conjuntivo cells such as fibroblasts and osteoblasts and involved in normal células como los fibroblastos y los osteoblastos y que participen en normal physiological turnover and bone remodelling. el volumen de negocios fisiológicos y remodelación ósea. Cytokines are low-molecular Las citoquinas son de bajo peso molecular weight proteins (mw < 25 kDa) produced by cells that regulate proteínas de peso (Mw <25 kDa) producida por las células que regulan or modify the action of other cells in an autocrine (acting o modificar la acción de otras células en forma autocrina (actuando on the cell of origin) or paracrine (acting on adjacent cells) en la célula de origen) o paracrina (actuando sobre las células adyacentes) manner. manera. The definition includes the interleukins (ILs), tumour La definición incluye a las interleuquinas (IL), tumor necrosis factors (TNFs), interferons, growth factors, and colony-stimulating factores de necrosis (TNF), los interferones, factores de crecimiento y estimulante de las colonias- factors. factores. A major difficulty in understanding cytokine biology Una dificultad importante en la comprensión de la biología de las citocinas is the sheer number and complexity of these factors. es el número total y la complejidad de estos factores. Another Otro problem is that several factors such as IL-1 and TNF exhibit problema es que varios factores, tales como la IL-1 y TNF exhibición overlapping biological activities (redundancy) and many have superposición de actividades biológicas (redundancia) y muchos han multiple biological effects (pleiotropy). múltiples efectos biológicos (pleiotropía).