FISIOLOGIA GENERAL Y ORAL

FISIOLOGÍA GENERAL Y ORAL

FISIOLOGÍA

Es la ciencia que estudia las funciones corporales, es decir, cómo funcionan las distintas partes del cuerpo.

El objetivo de la fisiología es explicar los factores físicos y químicos responsables del origen, el desarrollo y la progresión de la vida. Cada tipo de vida, desde el virus más simple hasta el árbol más alto o hasta el complicado ser humano, posee sus características funcionales propias. Así pues, el vasto campo de la fisiología puede dividirse en fisiología viral, fisiología bacteriana, fisiología celular, fisiología vegetal, fisiología humana y muchas subdivisiones más.

Fisiología humana. En la fisiología humana nos ocupamos de las características y mecanismos específicos del cuerpo humano, que hacen de él un ser vivo.

El propio hecho de que permanezcamos vivos casi se escapa de nuestro control; el hambre nos hace buscar comida y el miedo nos hace buscar refugio. Las sensaciones de frio nos llevan a conseguir calor y otras fuerzas nos incitan a relacionarnos y a reproducirnos. Por tanto, el ser humano es realmente un autómata, y el hecho de ser sensibles de sentir y de conocer esa parte de la secuencia automática de la vida; estos atributos especiales nos permiten existir bajo condiciones muy variables que de otro modo imposibilitarían la vida.

RAMAS DE LA FISIOLOGÍA.

Neurofisiología: estudio de las propiedades funcionales de las células nerviosas.

Endocrinología: estudio de las hormonas (regularidades químicas del cuerpo) y como controlan las funciones corporales.

Fisiología cardiovascular: estudio de  las funciones del corazón y los vasos sanguíneos.

Inmunología: estudio de  como el cuerpo se defiende de agentes causantes de enfermedad.

Fisiología respiratoria: estudio de  las funciones de los pulmones y las vías aéreas.

Fisiología renal: estudio de  las funciones de los riñones.

Fisiología del ejercicio: estudio de  los cambios en el funcionamiento celular y de los órganos ante la actividad muscular.

Fisiopatología: estudio de  los cambios funcionales asociados con la enfermedad y el envejecimiento.

 HISTORIA

Fisiología se remonta a muchos siglos antes de Cristo, cuando los griegos utilizaban el término para hablar de las ‘reglas o lógica que rige la vida’. La figura de Aristóteles significó una transformación fundamental en la materia, y propuso una nueva concepción de la filosofía y de la felicidad humana. Aristóteles interpretó los precedentes hipocráticos de la medicina, y entendió que todo lo que existe está compuesto de materia y forma. Jean Fernel utilizó el concepto de fisiología para hablar de la disciplina que estudia el funcionamiento de los seres vivos. La existencia de un método científico produjo avances sustanciales en la materia, con experimentos realizados en la mayoría de los casos en animales. Claude Bernard creyó a la ciencia fisiológica como el conocimiento de las causas de los fenómenos de la vida en estado normal. Le dio importancia a la experimentación y al hecho de que las teorías se van contradiciendo y reformulando.

HOMEOSTASIS

Los filósofos emplean el término homeostasis para referirse al mantenimiento  de unas condiciones casi constantes del medio interno. Esencialmente todos los órganos y tejidos del organismo realizan funciones que colaboran en el mantenimiento de estas condiciones relativamente constante por ejemplo, los pulmones  aportan el oxígeno que utilizan  las células, los riñones mantienen constantes las concentraciones de iones el aparato digestivo aporta los nutrientes.

Gran parte de este texto está dedicado a la forma en que cada órgano o tejido contribuye a la homeostasis. Para comenzar esta discusión, en este capítulo se exponen los distintos sistemas funcionales del organismo y sus contribuciones a la homeostasis, para después revisar brevemente las teorías básicas de los sistemas de control corporal que permiten colaborar a los distintos sistemas funcionales para mantenerse unos a otros.

TRANSPORTE EN EL LIQUIDO EXTRACELULAR Y SISTEMA DE MEZCLA: EL APARATO CIRCULATORIO

El líquido extracelular se transporta por todo el organismo en dos etapas. La primera de ellas consiste en el movimiento de la sangre por el cuerpo dentro de los vasos sanguíneos y la segunda es el movimiento de líquido entre los capilares sanguíneos y los espacios intercelulares entre células tisulares.

En la figura 1-1 se muestra la circulación general de la sangre. En este modelo toda la sangre atraviesa todo el circuito una medida de una vez por minuto cuando el cuerpo está en reposo y hasta seis veces por minuto cuando la persona está muy activa.

A medida que la sangre atraviesa los capilares sanguíneos se producen también un intercambio continúo de líquido extracelular entre la porción del plasma de la sangre y el líquido intersticial que rellena los espacios intercelulares, procesos que se muestra en la figura1.2. Las paredes de los capilares son permeables a la mayoría de las moléculas del plasma sanguíneo, con la excepción de las moléculas proteicas plasmáticas, que son demasiado grandes para pasar con facilidad a través de los capilares. Por tanto grandes cantidades de líquido y sus componentes disueltos difunden yendo y viniendo entre la sangre y los espacios tisulares, como demuestran las flechas. Este proceso de difusión se debe al movimiento cinético de las moléculas en el plasma y en el líquido intersticial, es decir, el líquido y las moléculas disueltas están en movimiento continuo y van dando tumbos en todas las direcciones dentro del plasma y el líquido en los espacios intercelulares, además  de atravesar los poros capilares. Pocas células se encuentran a más de 50u.m de un capilar, lo que garantiza la difusión de casi cualquier sustancia desde el capilar hacia la célula en pocos segundos, es decir, que el líquido extracelular de cualquier zona del organismo, tanto en plasma como en liquido intersticial, se está mezclando continuamente, manteniendo la homogeneidad del líquido extracelular en todo el organismo.

ORIGEN DE LOS NUTRIENTES EN EL LIQUIDO EXTRACELULAR

Aparato respiratorio. En la figura 1-1 se muestra que cada vez que la sangre atraviesa el organismo también fluye por los pulmones y capta el oxígeno a través de los alveolos, adquiriendo el oxígeno que necesitan las células. La membrana que separa los alveolos y la luz de los capilares pulmonares, la membrana alveolar, tiene un grosor de tan solo 0,4 a 2 u.m y el oxígeno no difunde rápidamente por el movimiento molecular a través de esta membrana para entrar en la sangre.

Aparato digestivo. Una gran porción de la sangre que bombea el corazón también atraviesa las paredes del aparato digestivo, donde se absorben los distintos nutrientes, incluidos los hidratos de carbono, los ácidos grasos y los aminoácidos, desde el alimento ingerido hacia el líquido extracelular de la sangre.

 Hígado y otros órganos que realizan principalmente funciones metabólicas.

No todas las sustancias absorbidas del aparato digestivo pueden usarse tal como las células las absorben y el hígado es el encargado de cambiar la composición química de muchas de ellas, para convertirlas en forma más utilizable, mientras que otros tejidos corporales, los adipocitos, la mucosa digestiva, los riñones y las glándulas endocrinas, modifican o almacenan las sustancias absorbidas hasta que son necesitadas. El hígado elimina también ciertos residuos producidos en el cuerpo e las sustancias toxicas que se ingieren.

Aparato locomotor. ¿De qué forma contribuye el aparato locomotor a la homeostasis? La respuesta es evidente y sencilla si no fuera por los músculos, el organismo no podría desplazarse el espacio apropiado en el tiempo pertinente para obtener los alimentos que se necesitan para la nutrición.

El aparato locomotor también permite la movilidad como protección frente al entorno, sin la cual todo el organismo incluidos sus mecanismo homeostáticos, seria destruidos inmediatamente.

Eliminación de los productos finales metabólicos

Eliminación del dióxido de carbono en los pulmones. Al mismo tiempo que la sangre capta el oxígeno en los pulmones, se libera el dióxido de carbono desde la sangre hacia los alveolos y el movimiento respiratorio de aire que entra y sale de los pulmones transporta el dióxido de carbono hacia la atmosfera. El dióxido de carbono es el más abundante de todos los productos finales del metabolismo.

Los riñones. Con el paso de la sangre a través de los riñones se eliminan del plasma la mayoría de las sustancias que, además del dióxido de carbono, las células ya no necesitan como son los distintos productos finales del metabolismo celular, como la urea y el ácido úrico y el exceso de iones y agua de los alimentos que podrían  acumularse en el líquido extracelular.

Los riñones realizan sus funciones filtrando primero una gran cantidad de plasma a través de los glomérulos hacia los túbulos y reabsorbiendo  hacia la sangre aquellas sustancias que necesitan el organismo, como la glucosa, los aminoácidos, cantidades apropiadas de agua y muchos de los iones. La mayoría de las demás sustancias  que el organismo no necesita, en especial los productos finales metabólicos, como la urea, se reabsorben mal y atraviesan los túbulos renales hacia la orina.

Aparato digestivo. El material no digerido que entra en el aparato digestivo y algunos productos residuales del metabolismo se eliminan en las heces.

Hígado. Entre las funciones del hígado se encuentran la detoxificacion o eliminación de numerosos fármacos y productos químicos que se ingieren, El hígado secreta muchos de estos residuos en la bilis para su eliminación ulterior en las heces.

Regulación de las funciones corporales

Sistema nervioso.- El sistema nervioso está compuesto por tres partes principales: la porción de aferencia sensitiva, el sistema nervioso central (o la porción integradora) y la porción eferente motora. Los receptores sensitivos detectan el estado del cuerpo o de su entorno. Por ejemplo, los receptores de la piel informan al sujeto de que un objeto ha tocado la piel en cualquier punto, los ojos son órganos sensitivos que aportan una imagen virtual del entorno y los oídos también son órganos sensitivos. El sistema nervioso central está formado por el cerebro y la medula espinal. El cerebro almacena información, genera los pensamientos, crea la ambición y determina las reacciones que debe realizar el cuerpo en respuesta a las sensaciones para, a continuación, transmitir las señales apropiadas a través de la porción motora eferente del sistema nervioso para transmitir los deseos del sujeto.

Un segmento importante del sistema nervioso es el sistema nervioso autónomo o neurovegetativo, que funciona a escala subconsciente y controla muchas de las funciones de los órganos internos, como la función de bomba del corazón, los movimientos del aparato digestivo y la secreción en muchas de las glándulas corporales.

Sistemas hormonales.-  Dentro del organismo se encuentran ocho glándulas endocrinas mayores que segregan productos químicos denominados hormonas. Estas hormonas se transportan en el líquido extracelular a todas las partes del cuerpo para regular las funciones celulares, por ejemplo, la hormona tiroidea aumenta la velocidad de la mayoría de las reacciones químicas de todas las células, con lo que se facilita el ritmo de la actividad corporal, mientras que la insulina controla el metabolismo de la glucosa, las hormonas corticosuprarrenales controlan el ion sodio, el ion potasio y el metabolismo proteico y la hormona paratiroidea controla el calcio y el fosfato en el hueso; por tanto las hormonas proporcionan un sistema de regulación que complementa al sistema nervioso.

El sistema nervioso regula numerosas actividades musculares y secretoras del organismo, mientras que el sistema hormonal regula muchas de las funciones metabólicas.

Protección del cuerpo

Sistema inmunitario.- El sistema inmunitario está formado por los glóbulos blancos, células tisulares, derivadas de los glóbulos blancos, el timo, los nódulos linfáticos y los vasos linfáticos que protegen el cuerpo de patógenos como bacterias virus, parásitos y hongos. El sistema inmunitario proporciona un mecanismo para el cuerpo:

1)      Diferencie sus propias células de las células y sustancias extrañas, y

2)      Destruya al invasor por fagocitosis o mediante la producción de linfocitos sensibilizados o proteínas especializadas que destruyen o neutralizan al invasor

Sistema tegumentario.- La piel y sus diversos anejos, como el pelo, las uñas, las glándulas y otras estructuras, cubren, amortiguan y protegen los tejidos profundos y los órganos del cuerpo y, en general, definen una frontera entre el medio corporal interno y el mundo exterior. El sistema tegumentario es importante también para la regulación de la temperatura y la excreción de los residuos y proporciona una interfaz sensorial entre el cuerpo y el medio exterior. La piel suele comprender entre aproximadamente el 12 y el 15 % del peso corporal.

Reproducción.- A veces no se considera que la reproducción sea una función homeostática, aunque ayuda a mantener la homeostasis generando nuevos seres que ocuparan el lugar de aquellos que mueren, dicho así puede sonar como un uso abusivo del termino homeostasis, pero nos muestra que, en el análisis final, esencialmente todas las estructuras corporales  están organizadas de tal forma que ayudan a mantener el automatismo y la continuidad de la vida.

LIQUIDO EXTRACELULAR: EL MEDIO INTERNO

El 60% del cuerpo humano del adulto es líquido, principalmente en una solución acuosa de iones y otras sustancias. Si bien casi todo este líquido queda dentro  de las células y se conoce como liquido intracelular, aproximadamente una tercera una tercera parte se encuentra en los espacios exteriores a las células y se denomina liquido extracelular. Este líquido extracelular  esta en movimiento constante por todo el cuerpo y se transporta rápidamente en la sangre circulante para mezclarse después entre la sangre los líquidos tisulares por difusión a través de las paredes capilares.

En el líquido extracelular están los iones y nutrientes que necesitan las células para mantenerse  vivas, por lo que  todas ellas viven esencialmente en el mismo entorno de líquido extracelular.

Por este motivo, el líquido extracelular se denomina medio interno del organismo, o milieu interieur, un término que fue introducido hace más de 100 años por el gran fisiólogo francés del siglo XlX  Claude Bernard.

Las células son capaces de vivir, crecer y realizar sus funciones especiales, siempre que este medio interno disponga de las concentraciones adecuadas de oxígeno, glucosa, distintos iones, aminoácidos, sustancias grasas y otros componentes

Diferencias entre los líquidos extracelular e intracelular

El líquido extracelular contiene grandes cantidades de iones sodio, cloruro y bicarbonato más nutrientes para las células, como oxígeno, glucosa, ácidos grasos y aminoácidos.

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AMELOGENESIS Y CEMENTOGENESIS

AMELOGENESIS Y CEMENTOGENESIS

AMELOGENESIS

Es el mecanismo de formación del esmalte, comprende dos grandes etapas.

1)         La elaboración de una matriz orgánica extracelular.

2)         La mineralización casi inmediata.

Los ameloblastos se diferencian a partir del epitelio interno del órgano del esmalte y alcanzan un alto grado de especialización.

En el proceso de diferenciación se requiere la presencia de dentina. Debido a ello la diferenciación se inicia en la región del extremo cuspideo futuro o borde incisal del germen dentario y se propaga en dirección de las asas cervicales.

El ameloblasto constituye la unidad funcional dado que es la única célula responsable de la secreción de la matriz orgánica del esmalte.

El ameloblasto se diferencia a partir del epitelio interno del órgano del esmalte, alcanza un alto grado de especialización, en el proceso de la diferenciación se requiere del proceso de la dentina. Debido a ello al diferenciación inicia en la región del extremo cúspideo

CICLO VITAL DE LOS AMELOBLASTOS

Durante el desarrollo del germen dentario, los ameloblastos atraviesan una serie sucesiva de etapas que abarcan todos los cambios que sufren estos elementos celulares desde que las células poseen un carácter absolutamente indiferenciado hasta que, tras diferenciarse y madurar, desaparecen por completo. Cada una de estas etapas se caracteriza por presentar cambios estructurales.

Las etapas que constituyen el ciclo vital del ameloblasto.

1.         Etapa morfo genética (preameloblastos).

2.         Etapa de organización o diferenciación (ameloblasto joven).

3.         Etapa formativa o de secreción (ameloblasto activo, secretor o maduro).

4.         Etapa de maduración.

5.         Etapa de protección.

6.         Etapa desmolitica.

1.         Etapa morfogenética._ Las células del epitelio interno del órgano del esmalte interactúan con las células ectomesenquimaticas de la papila, determinando la forma de la corona.

Los preameloblastos son células cilíndricas bajas con un núcleo ovalado voluminoso, ubicado en la región central, ocupa casi por completo el cuerpo celular. El aparato de Golgi y los centriolos están localizados en el extremo distal de la célula, mientras que las mismas mitocondrias se hayan distribuido por todo el citoplasma.

 El epitelio interno del órgano del esmalte está separado del tejido conectivo de la papila dentaria por una delgada lamina basal, la lámina basal ameloblastica que contiene laminina, colágeno tipo I, IV y VI – predomina el tipo IV, entactina, heparan sulfato y fibronectina. La capa pulpar presenta una zona acelular que contiene prolongaciones citoplasmáticas.

Estas prolongaciones posiblemente desempeñan un papel importante en las interacciones epitelio-ectomesenquima.

En los preameloblastos de esta etapa morfo genética se inicia la secreción de tuftelina, de sialofosfoproteina dentinaria (DSP) y de ATPasa dependiente del calcio.

2.         Etapa de organización o diferenciación._ En esta etapa las células del epitelio interno del esmalte que siguen expresando escasos receptores de Notch y EGF, inducen mediante la elaboración de TGF-β, a las células mesenquimaticas del tejido conectivo adyacente a diferenciarse en odontoblastos.

-           En el citoplasma se observa un cierto grado de desarrollo del RER y del complejo de Golgi, las mitocondrias se agrupan en la región distal y se ven numerosos microfilamentos y microtubulos. Los ameloblastos jóvenes se hallan unos junto a otros se localizan a nivel de los extremos distales y proximales de las células. Las uniones de la región proximal tipo desmosomico y permeables al paso de algunas sustancias hacia los espacios intercelulares. En la región distal de tipo adherentes son impermeables al paso de sustancias.

-           La zona clara y acelular entre el epitelio interno y la papila dentaria desaparece por el alargamiento de las células epiteliales que están en contacto con las células de la papila la cual comienza la diferenciación en odontoblastos.

-           El periodo de organización comienza la secreción de la dentina por los odontoblastos. Se desarrolla una inversión de la corriente nutricia, al quedar separados los ameloblastos de la papila dentaria, su fuente primitiva de nutrición. Que proceden de los capilares del saco dentario que rodean al esmalte y penetran con el epitelio externo por invaginación hacia el estrato intermedio; en esta fase se va desarrollar una intensa síntesis y secreción de proteínas de esmalte.

3.         Etapa formativa o de secreción.- El ameloblasto es una célula muy especializada y ha perdido la capacidad de dividirse por mitosis. Los ameloblastos secretores son células cilíndricas y delgadas de unos 60um de altura. Observándose pequeños espacios interameloblasticos hacia los que las células proyectan pequeñas microvellosidades.

El citoplasma es fuertemente basófilo, debido a un retículo endoplasmático rugoso bien desarrollado y el núcleo es grande  con cromatina laxa y un nucléolo evidente. El núcleo del ameloblasto se encuentra ahora en el polo distal, o sea, el polo opuesto de la futura CAD.

En el citoplasma de los ameloblastos secretores se han descrito vesículas denominadas cuerpos ameloblasticos o adamantinos que son formaciones de morfología ovoidea, rodeadas de membrana y contenido granular, estas se consideran precursores intracelulares de la matriz orgánica del esmalte. Se localizan cerca del complejo de Golgi,

Los gránulos secretores o cuerpos ameloblasticos una vez formados en el complejo de Golgi, migran hacia el polo proximal de la célula, donde son liberados contra la dentina formada.

4.         La maduración se produce después de haberse formado la mayor parte de espesor de la matriz del esmalte en el área oclusal o incisal. En esta etapa los ameloblastos reducen ligeramente su tamaño, aumentan su diámetro transversal y su complejo de Golgi, mientras su RER disminuye de volumen.

Las mitocondrias se sitúan en el polo proximal y el número de lisosomas con un contenido semejante al de la matriz orgánica del esmalte aumentan el proceso de Tomes desaparece y en el polo proximal surgen microvellosidades e invaginaciones tubulares semejantes a las del osteoclasto.

La presencia de estas estructuras demuestra que, en esta etapa, las células tienen capacidad absortiva los que le permite participar eliminando agua y matriz orgánica del esmalte. La eliminación del componente orgánico facilita el espacio para que se incremente el porcentaje de componentes inorgánicos y se valla configurando el esmalte maduro.

5.         Etapa de protección.- es el esmalte se a mineralizado en su totalidad, el ameloblasto entra en estado de regresión. Ya no pueden distinguirse de las células del estrato intermedio, se fusionan con el resto de las capas del órgano del esmalte.

6. Etapa desmolitica: el epitelio reducido del esmalte prolifera e induce atrofia del tejido conectivo que lo separa del epitelio bucal; de este modo pueden fusionarse ambos epitelios. Las células del epitelio dentario elaboran enzimas que destruyen el tejido conectivo por desmolisis.

Si se produce una degeneración prematura del epitelio reducido, puede no haber erupción.

Formación y duración de la matriz

Secreción de la matriz orgánica.

En la etapa de la campana avanzada, el primer depósito de predentina induce la diferenciación de los ameloblastos secretores, y en consecuencia, la secreción del componente orgánico del esmalte.

 Los procesos de síntesis y secreción de la matriz, a cargo de los ameloblastos, son similares a los que tienen lugar en otras células secretoras de proteínas y pueden esquematizarse de la siguiente manera:

·         Síntesis de sustancias de bajo peso molecular en el RER.

·         Concentración de esas sustancias en el complejo de Golgi.

·         Formación de los gránulos secretores o cuerpos adamantinos.

·         Fusión de los cuerpos adamantinos y formación de vesículas apicales.

·         Secreción por exocitosis de los cuerpos adamantinos o ameloblasticos.

La secreción diaria alcanza una extensión de 4 um y mientras segrega, el ameloblasto va desplazándose hacia la periferia.

La secreción del ameloblasto no se realiza de forma continua, sino que es rítmica, lo que va a determinar, en la estructura histológica del esmalte, la formación de estrías transversales de los prismas.

Componentes de la matriz orgánica.

La matriz orgánica va configurándose con diferentes componentes, la mayor parte de los cuales se vierten en la etapa de ameloblasto secretor.

En primer lugar, se deposita la tuftelina o proteína de flecos y la sialofosfoproteinas dentinaria en la unión amelodentaria.

La tuftelina podría ser segregada tanto por los preameloblastos como por los Preodontoblastos. En segundo lugar, se segregan las amelogeninas, que representan el 90% de la materia orgánica y cuya presencia va disminuyendo a medida que el esmalte inmaduro se va transformando en esmalte maduro. La enamelina y la ameloblastina se originan más tarde siendo la ameloblastina la proteína del esmalte más joven.

En el esmalte recién formado, el contenido proteico es del 20%, en tanto que en el esmalte maduro es del 0,36%, es decir, que durante la maduración del esmalte aumenta el contenido inorgánico. La pérdida de la mayor parte de la trama orgánica y del agua del esmalte constituye la clave de su maduración.

La eliminación del material proteico durante la maduración es selectiva.

Mineralización de la matriz orgánica             

El depósito inicial de mineral se produce en la unión amelodentaria y los cristales crecen más tarde, mediante adición progresiva de iones a su extremo terminal.

La disposición de estas proteínas permite regular la morfología y el tamaño del cristal, modulando e inhibiendo un crecimiento anómalo del mismo o el contacto de su superficie con otras sustancias, como la albumina, también presente en la matriz, y que es un conocido inhibidor de la hidroxiapatita y del crecimiento del cristal.

La actividad enzimática, primero de las metaloproteasas y luego de las proteasas de serina, va remodelando la matriz y degradando y eliminando el componente orgánico.

El proceso de mineralización avanza con la sustitución progresiva de agua y materia orgánica hasta que el esmalte alcanza un contenido en materia inorgánica del 95%.

El aporte de calcio y fosfato para la formación y el crecimiento de los cristales proviene de los ameloblastos y ultimo aporte de sales minerales, de los capilares del saco invaginados en el órgano delo esmalte.

El esmalte adulto de un elemento ya erupcionado continúa incorporando iones en su superficie en un mecanismo conocido como remineralizacion, que está en relación directa con el grado de permeabilidad del esmalte.

(MUÑOZ & Gomez de ferraris , 2009, págs. 317-325)

Cementogénesis

La formación de dentina y cemento de la raíz de un diente de desarrollo depende de la presencia de la vaina radicular de Hertwig, esta vaina se origina por proliferación de las células  del epitelio dental interno y externo en el asa cervical del órgano del esmalte, una vez que se ha completado la aposición del esmalte en toda la extensión de la corona

(MUÑOZ & Gomez de ferraris , 2009, págs. 362-363)

El cemento dental es tejido conectivo calcificado y especializado que cubre que cubre principalmente la superficie de la raíz, este tipo de tejido es derivado de la capa celular ectomesenquima, no está vascularizado, no tiene la capacidad de ser remodelado por sí mismo y carece de inervación propia. El cemento presenta algunas propiedades como un color blanco nacarado que es más oscuro y opaco que el esmalte dental, presenta una dureza menor que la dentina y el esmalte, es menos permeable que la dentina y radiográficamente su radiopacidad es semejante al hueso compacto y por esa misma razón presenta el mismo contraste en la radiografía, las células que conforman a este tejido son los cementoblastos que se derivan de la célula ectomesenquima indiferenciada del saco o folículo dental se asemejan a los osteoblastos del huso en su estructura y su función. La cemento génesis tiene lugar por primera vez durante la formación de la raíz o durante la formación del periodoncio, la vaina radicular epitelial de Hertwig es el encargado de la formación de la dentina y el cemento y crece principalmente en sentido apical y en su extremo distal que forma el diafragma epitelial, a medida que esta vaina crece induce a las células ectomesenquimaticas a diferenciarse en odontoblastos y posteriormente como va avanzando el proceso de mineralización se interrumpe para las células epiteliales la fuente de nutrición, ocasionando que la vaina radicular se fragmente y estos fragmentos ya mencionados le den paso a la formación de los restos epiteliales de malasses, otro tipo de componente en la ontogénesis es la matriz extracelular que contiene aproximadamente de materia inorgánica de 46- 50% que está formada principalmente de cristales de hidroxiapatita, orgánica 22% que se encuentra formada por fibras de colágeno de tipo I que podemos encontrar dos clases de estas fibras la intrínseca y la extrínseca, los cementoblastos son los encargados de sintetizar y secretar principalmente a las fibras colágenas intrínsecas y los fibroblastos del ligamento periodontal producen las fibras colágenas extrínsecas, estas fibras se insertan como fibras de sharpey en el cemento para que actué como sostén del diente y sirve para unirlo con el hueso alveolar. Los tipos de cemento son acelular o primario y celular o secundario: el cemento acelular o primario se empieza a formar antes de que el diente erupción e ira depositándose lentamente de forma que los odontoblastos retrocedan y secreten, para no quedar atrapados en la matriz calcificada y el cemento celular o secundario comienza a depositarse cuando el diente entra en oclusión, ya que esta se forma de manera más rápida algunos de los cementoblastos quedan incluidos en la matriz algo que no pasa en el tipo primario, transformándose en cementositos, estos cementositos se alojan en un espacio llamado laguna, ya que el cemento es a vascular los cementositos dependen de la difusión de sustancias nutritivas a partir de los vasos de ligamento periodontal. En la unión cemento- esmalte un tercio de los dientes coinciden a la perfección en la línea cervical y en menos del 10% de los dientes existe una brecha entre estos tejidos por que ocasiona que la dentina de la raíz quede descubierta en el cuello y produzca una excesiva sensibilidad del diente. Algunas biopatologías del cemento son: la hipercementosis que es la formación excesiva de este tejido y la exposición que al transcurrir la edad pueda quedar expuesta ocasionando sensaciones dolorosas al frio y ácidos.

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RESTAURACIONES DIRECTAS

RESTAURACIONES DIRECTAS

Existen distintos materiales, antiguamente el más utilizado era la amalgama, aquella que se le llamaba popularmente "emplomadura" por su color gris. Hoy en día están prácticamente en desuso, reemplazada por la Resina de Fotocurado, un material que endurece con una luz azul (lámpara halógena), con propiedades estéticas muy buenas sobre todo para el sector anterior de la boca, pero también las resinas de última generación excelentes para el sector posterior.

Son los conocidos empastes o reconstrucciones para los que utilizamos resinas compuestas que se colocan directamente en las cavidades provocadas por las caries dentales. Este material biocompatible se aplica por capas y se fortalece al instante mediante luces polimelizadoras, de manera, la restauración directa ofrece recuperar la función dental nada más finalizar el propio tratamiento.

La restauración dental directa incluye colocar de inmediato una obturación en una cavidad dental preparada. Este procedimiento puede ser efectuado en una única consulta. Su dentista elige entre diversas opciones de obturaciones, sobre la base del tipo y la ubicación de la obturación. Por ejemplo, a menudo se usan ionómeros de vidrio o resina para reemplazos cercanos a la raíz del diente u otras zonas no sometidas a presión fuerte de masticación.

                         

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MATERIALES DE IMPRESIÓN

Hola y saludos espero que se encuentren bien y gracias por revisar mis contenidos aquí les tengo unas diapositivas del "MATERIALES DENTALES", En donde se generaliza los materiales ontológicos  espero les sirva y les invito a revisar mis otras publicaciones y si buscan algo en especifico no duden en escribirme e la caja de comentarios, les deseo un bello día. 

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APARATO RESPIRATORIO

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METABOLISMO DE LOS COMPUESTOS NITROGENADOS

ZONA DE ESTUDIO ODONTOLOGICO

METABOLISMO DE LOS COMPUESTOS NITROGENADOS

INTRODUCCIÓN

El Nitrógeno (N) junto a otros elementos, como Carbono, Oxigeno e Hidrogeno participan en la constitución de las moléculas orgánicas fundamentales de la materia viva. Entre los compuestos constituyentes del organismo, el N forma parte de un grupo de compuestos orgánicos de gran jerarquía biológica a los cuales están asignadas funciones muy importantes, como lo son las proteínas y los nucleótidos. Este elemento constituye por sí solo el 3% del peso corporal.

En la atmósfera, el N molecular (N2), es muy abundante. Esta molécula es casi no reactiva o inerte debido a su triple enlace que la estabiliza. Antes de poder ser utilizado por los animales, el N atmosférico debe ser "fijado" mediante una cadena de reacciones. En primer lugar el nitrógeno debe ser reducido de N2 a NH3 (amoniaco) en un proceso llamado amonificación, llevado a cabo por microorganismos y descargas eléctricas en la naturaleza. Posteriormente, el NH3 es oxidado a nitritos y nitratos (NO2- y NO4=) por bacterias saprofitas, proceso llamado nitrificación. En el suelo, estas formas oxidadas son "asimiladas" por los vegetales incorporando el N a estructuras biológicas, los aminoácidos, proteínas y demás compuestos; de ésta manera este elemento pasa a formar parte de la cadena alimentaria, en la cual el ser humano es un eslabón más.

El estudio del metabolismo de los compuestos nitrogenados dentro del organismo comprende uno de los grandes temas de la Bioquímica. En esta guía nos ocuparemos en forma práctica, por un lado del metabolismo de las proteínas y los aminoácidos; y por otro del metabolismo de nucleótidos

 

DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN DE ÁCIDOS NUCLEICOS

Los ácidos nucleicos que ingresan con los alimentos son degradados en el intestino, sobres ellos actúan nucleasas (ribo y desoxiribonucleasa) pancreáticas e intestinales, que los separan en sus nucleótidos constituyentes. Estos sufren entonces la acción de fosfatasas intestinales que liberan el resto fosfato de los nucleótidos convirtiéndolos en nucleósidos, los cuales pueden ser absorbidos como tales, o ser degradados pornucleosidasas intestinales, que separan las bases nitrogenadas púricas o pirimídicas de la pentosa ribosa o desoxirribosa.

La mayoría de las bases liberadas en la luz intestinal son degradadas aquí por acción de bacterias de la flora normal; el resto es absorbido y pasa a la circulación portal.

·         EQUILIBRIO NITROGENADO

En el ser humano, la principal fuente de sustancias nitrogenadas son las proteínas de la dieta. Como estos compuestos, a diferencia de carbohidratos y grasas, no se almacenan como reserva, los niveles en las células se regulan por el equilibrio entre anabolismo y catabolismo, es decir un balance entre biosíntesis y degradación de proteínas, a lo que también se conoce como recambio normal de proteínas. Por tanto, un adulto sano que ingiere una dieta variada y completa se encuentra generalmente en situación de "equilibrio nitrogenado", un estado en el que la cantidad de nitrógeno ingerida cada día es equilibrada por la cantidad excretada por heces, orina y sudor, sin que se produzca ningún cambio neto en la cantidad de nitrógeno del organismo. Sin embargo, en ciertas condiciones, el organismo se halla en equilibrio nitrogenado negativo o positivo

En la situación de equilibrio nitrogenado negativo se excreta mayor cantidad de nitrógeno del que se ingiere. Esto tiene lugar en la inanición, la desnutrición proteica y en ciertas enfermedades que cursan con catabolismo aumentado. Durante la inanición prolongada las cadenas carbonadas de los aminoácidos son necesarias para la gluconeogénesis; el amoniaco (nitrógeno) liberado de los aminoácidos es excretado principalmente en forma de urea y o se reincorpora a las proteínas. También puede darse un equilibrio negativo durante la vejez, la fiebre severa, proteólisis de la diabetes no controlada y, de gran importancia médica, en neoplasias, donde el catabolismo se encuentra exacerbado.

En el otro extremo, puede hallarse equilibrio nitrogenado positivo cuando lo ingerido supera a lo excretado, tal caso se da en niños en edad de crecimiento, puesto que están aumentando su peso corporal e incorporando más aminoácidos en las proteínas somáticas. Puede darse equilibrio nitrogenado positivo durante el embarazo y durante la alimentación post-inanición.

La determinación del balance de nitrógeno en un paciente es un parámetro bastante eficaz para establecer catabolismo, deficiencias o excesos de proteínas en su dieta y conocer, junto a otros indicadores, su estado nutricional.

·         ALIMENTACIÓN, DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN

·         Requerimiento de proteínas. Las proteínas dietarías deben proveer los aminoácidos necesarios para mantener el balance nitrogenado. Un adulto debe incorporarse 0.8gr de proteínas por kg de peso corporal por día. En embarazadas deben adicionarse al requerimiento para un adulto 30gr por día durante toda la gestación. Durante la lactancia debe agregarse 20gr por día para cubrir la necesidad de síntesis de proteínas de la leche. Lactantes menores de 1 año deben recibir 2gr/kg/día, niños de 1 a 10 años 1.2gr/kg/día y adolescentes 1gr/kg/día. En todos los grupos de edades el requerimiento aumenta ante procesos que acrecienten el catabolismo.

·         Alimentos ricos en proteínas. Entre estos tenemos a los de origen animal: carnes, huevos y leche; y a los de origen vegetal, donde la soja ocupa el primer lugar en contenido proteico, seguida por los cereales. Los alimentos de origen animal son también llamados alimentos con proteínas de alto valor biológico, debido a que contienen gran cantidad de aminoácidos que el cuerpo requiere en forma indispensable por no poder sintetizarlos (esenciales); por el contrario, las proteínas aportadas por la soja, por ejemplo, son de muy bajo valor biológico por su bajo contenido en aminoácidos esenciales.

Una alimentación pobre en proteínas es la causa más frecuente de desnutrición.

Los cuadros más serios de malnutrición proteica son el kwashiorkor, observado en niños con dietas pobres en proteínas de buen valor biológico y dietas ricas en carbohidratos, caracterizado por retardo del crecimiento, abdomen globoso, disminución de albúmina en plasma, anemia y hepatomegalia; y el marasmo, producido por déficit crónico de proteínas y calorías en la dieta, con pérdida del tejido graso y gran parte de la masa muscular en un proceso de consumición severo.

·         Digestión. La hidrólisis de las proteínas de los alimentos se inicia en el estómago. Aquí la pepsina, una endopeptidasa secretada como pepsinógeno por las células parietales de la mucosa gástrica, escinde las proteínas en segmentos de menor peso molecular. Estos pasan al duodeno donde se encuentran tres endopeptidasas: tripsina, quimiotripsina y elastasa del jugo pancreático, que los degradan en trozos menores, del tipo polipéptidos. Hasta aquí no se han producido aminoácidos libres; estos comienzan a aparecer gracias a la acción de dos exopeptidasas que van atacando los péptidos desde sus extremos. La carboxipeptidasa, de origen pancreático, y la aminopeptidasa intestinal. Finalmente quedan tri- y dipéptidos, cuya hidrólisis es catalizada por tripeptidasas y dipeptidasas del borde en sepillo del intestino. De esta manera, las proteínas de la dieta son degradadas hasta aminoácidos libres, di- y tripéptidos.

·         Absorción. Los productos finales de la digestión de proteínas son incorporados a los enterocitos utilizando distintos mecanismos. Un grupo de aminoácidos libres se incorporan por un cotransporte activo estereoespecífico. El proceso es similar al de absorción de la glucosa. Se trata de un cotransporte con Na+, dependiente del funcionamiento de la Bomba Na+/K+ ATPasa. Este sistema es utilizado por los aminoácidos neutros, aromático, alifáticos, fenilalanina, metionina, aminoácidos ácidos y prolina. Un grupo menor de aminoácidos (básicos y neutros hidrófobos) ingresan a la célula por difusión facilitada (Na+ independiente).

Por otro lado, los di- y tripeptidos son transportados por sistemas propios que dependen del gradiente químico del Na+ y una vez dentro de la célula son escindidos a aminoácidos libres por peptidasas intracelulares. Los aminoácidos liberados en el citoplasma pasan luego al intersticio y a los capilares sanguíneos por difusión facilitada. Una vez en el torrente sanguíneo portal, los aminoácidos ramificados son deportados preferentemente al músculo mientras que los no ramificados se dirigen al hígado.

En condición normal solo llegan a la sangre aminoácidos libres; sin embargo, se dan algunas situaciones fisiológicas y patológicas en las cuales debe aceptarse la posibilidad de la absorción de proteínas enteras o trozos moleculares de gran tamaño. Esto explicaría el mecanismo de la enfermedad celíaca, en la cual existe un defecto de la mucosa que posibilita la absorción de polipéptidos (gliadina) resultantes de la digestión del gluten, la principal proteína del trigo, avena, centeno y cebada. Se produce intolerancia a dicha proteína, determinando un cuadro clínico muy severo.

METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS.

Los aminoácidos introducidos por la dieta (exógenos) se mezclan con aquellos liberados en la degradación de proteínas endógenas y con los que son sintetizados de novo. Estos aminoácidos se encuentran circulando en sangre y distribuidos en todo el organismo sin que exista separación alguna entre aminoácidos de diferente origen. Existe, de esta manera, un conjunto de estos compuestos libres en toda la circulación que constituyen un fondo común o "pool de aminoácidos", al cual las células recurre cuando debe sintetizar nuevas proteínas o compuestos relacionados (Figura 2).

El destino más importante de los aminoácidos es su incorporación a cadenas polipeptídicas durante la biosíntesis de proteínas específicas del organismo. En segundo lugar, muchos aminoácidos son utilizados para la síntesis de compuestos nitrogenados no proteicos de importancia funcional. Finalmente los aminoácidos en exceso, como no pueden almacenarse, son eliminados por orina o bien se utilizan principalmente con fines energéticos. En éste caso sufren primero la pérdida de la función amina, lo cual deja libre el esqueleto carbonado. El grupo nitrogenado que se desprende como amoníaco, es eliminado en el ser humano principalmente como urea. Las cadenas carbonadas siguen diferentes rutas, que las llevan a alimentar el ciclo del ácido cítrico o de Krebs para oxidarse completamente en él hasta CO2 y H2O y producir energía. Alternativamente, dichas cadenas pueden ser derivadas a las vías de gluconeogénesis (aminoácidos glucogénicos) o de síntesis de ácidos grasos o cuerpos cetónicos (aminoácidos cetogénicos). En la figura 2 se esquematiza lo expuesto.

CATABOLISMO DE AMINOÁCIDOS.

La degradación de aminoácidos si inicia generalmente con la separación de su grupo a-amino (desaminación).

Luego el resto nitrogenado seguirá un camino distinto del que tomará la cadena carbonada. Antes de la degradación los aminoácidos se interconvierten entre ellos, transfiriendo el grupo amino de una esqueleto carbonado a otro (transaminación).

REACCIÓN DE TRANSAMINACIÓN:

La reaccion de transaminacion comprende la transferencia de un grupo amino de un aminoacido a un cetoacido. El aminoacido se convierte en un cetoacido y el cetoacido aceptor del grupo amina, en el aminoacido correspondiente. Esta transferencia es realizada por las enzimas aminotransferasas o también llamadas transaminasas. Mientras que la mayoría de los aminoácidos sufren transaminacion, existen algunas excepciones: lisina, treonina, prolina e hidrixiprolina. Puesto que las transaminaciones son libremente reversibles, las transaminasas pueden funcionar tanto en el catabolismo como en la biosíntesis de aminoácidos. Las reacciones que involucran aminoácidos esenciales son mayormente unidireccionales, puesto que el organismo no puede sintetizar el cetoacido esencial, pudiendo existir pequeñas cantidades de estos provenientes de la dieta. A modo de ejemplo puede verse lo que sucede con la valina, la cual al ser metabolizada da a-cetoisovalerato, este a continuación es rápidamente convertido en succinil-CoA y utilizado como energía en el ciclo de Krebs, sin posibilidad de volver a transaminarse.

Las transaminasas catalizan una reacción bimloécular, donde el par aminoácido/a-cetoácido, formado por el L-glutamato y el a-ceto-glutarato constituyen un "par obligado

El piridoxal fosfato se localiza en el sitio activo de todas las transaminasas. Este es una coenzima derivado de la piridoxamina (vitamina B6), la cual cumple una importante función en el metabolismo de los aminoácidos. En todos los casos, la coenzima forma con el aminoácido un compuesto intermediario, uniéndose a éste por un enlace –CH=N–, denominado Base de Schiff. Intervienen además interacciones iónicas e hidrófobas para estabilizar el complejo. El piridoxal fosfato actúa como aceptor transitorio y transportador del grupo amina en el proceso de transferencia de la transaminación. Por otro lado, las aminotransferasas tienen la función de "guiar" la reacción en un determinado sentido y asegurar selectivamente la naturaleza del cambio a producir.

Así tenemos que la reacción de cada par aminoácido/a-cetoácido es catalizada por una enzima específica, cuyo nombre deriva de los compuestos participantes en la transferencia: ejemplos de ello son la glutámico oxalacético transaminasa (GOT), también llamada aspartato amintransferasa (AST), forma oxalacetato y glutamato a partir de aspartato y a-cetoglutarato. La glutámico piruvato transaminasa (GPT) o alanina amintransferasa (ALT), produce piruvato, utilizando el par obligado y alanina.

A propósito de estas dos enzimas, son particularmente abundantes en hígado, músculo y corazón, razón por la cual en ciertos procesos patológicos que afectan a estos órganos, produciendo una injuria tisular y liberación de estas enzimas desde sus compartimentos celulares, se produce un aumento de sus concentraciones en plasma, lo cual se utiliza para diagnóstico y pronostico. Como ejemplo podemos ver que el aumento de GOT en plasma es señal de injuria hepática severa. Algo similar ocurre con el daño del miocardio, dando se produce un aumento de ambas transaminasas en apenas 6 horas luego de un infarto agudo, permaneciendo elevadas durante varios días, pasibles de ser dosadas.

DESAMINACIÓN OXIDATIVA

Teniendo en cuenta los componentes del par obligado, todos los grupos a-amino de los aminoácidos son finalmente transferidos al a-cetoglutarato mediante transaminación, formando L-glutamato. A partir de este aminoácido el grupo nitrogenado puede ser separado por un proceso denominado desaminación oxidativa, una reacción catalizada por la L-glutamato deshidrogenasas, una enzima omnipresente de los tejidos de mamíferos que utiliza como coenzima NAD+ o NADP+ como oxidante. En la reacción directa, generalmente se utiliza NAD+ y se forma a-cetoglutarato y amoníaco: NH3 (Figura 4); este último, al pH fisiológico del medio se carga con un protón, presentándose casi en su totalidad como ión amonio (NH4+).

La reacción es reversible, por lo que el amonio pude unirse a una a-cetoglutarato para formar glutamato, usando como coenzima NADPH+. Es probable que in vivo la reacción tenga mayormente una dirección hacia la formación de amoníaco. La concentración de amoniaco que sería necesario para que la reacción se desplace hacia la producción de glutamato es tóxica y, en condiciones normales, sería raramente alcanzada, exceptuando la región periportal del hígado, donde llega el amoníaco absorbido en el intestino y transportado al hígado.

El glutamato forma parte del par obligado de la transaminación de los aminoácidos y por tanto es la "puerta de acceso" del amoniaco libre a los grupos amino de la mayoría de los aminoácidos; y a la inversa, es la "puerta de salida del nitrógeno de estos compuestos.

El papel predominante de la L-glutamato deshidrogenasas en la eliminación del amoniaco queda marcado por su localización preponderante en las mitocondrias del hígado en donde, como veremos más adelante, tienen lugar las reacciones iniciales del ciclo de formación de urea. La enzima se implica también en la producción de amoníaco a partir de aquellos aminoácidos que son requerido para la producción de glucosa o para dar energía cuando se agotan las reservas de otras moléculas: azucares y lípidos.

Basándose en esto, la L-glutamato deshidrogenasas se regula alostéricamente por los nucleótidos purínicos. Cuando es necesario la oxidación de aminoácidos para la producción de energía, la actividad en la dirección de la degradación del glutamato es incrementada por el ADP y GDP, que son indicadores de un estado de bajo nivel de energía en la célula. El GTP y ATP, indicativos de un nivel de energía alto, son activadores alostéricos en la dirección de la síntesis de glutamato

CICLO DE LA UREA

Un hombre que consume 300g de carbohidratos, 100g de grasa y 100g de proteínas diariamente, excreta alrededor de 16,5g de nitrógeno al día: 95% por la orina y 5% por las heces. Para los sujetos que consumen una dieta occidental, la urea sintetizada en el hígado, liberada hacia la circulación y eliminada por los riñones, constituye de 80 a 90% del nitrógeno excretado.

El ciclo de la urea y el de los ácidos tricarboxílicos (TCA) fueron descubiertos por Sir Hans Krebs y colaboradores. De hecho, el ciclo de la urea fue descrito antes que el ciclo TCA. En los mamíferos terrestres el ciclo de la urea es el mecanismo de elección para la excreción del nitrógeno y se lleva a cabo exclusivamente en el higado. Los dos nitrógenos de cada molécula de urea (Figura 7) provienen de dos fuentes, el amoníaco libre y el grupo amino del aspartato. El ciclo se inicia y finaliza en el aminoácido ornitina. A diferencia del ciclo TCA, en donde los carbonos del oxalacetato al principio son diferentes de los del final, los carbonos de la ornitina final son los mismos que poseía la molécula inicialmente.

Cinco enzimas catalizan las reacciones de éste ciclo. De los seis aminoácidos que participan, solo el N-acetilglutamato funcionan como activador enzimático; los otros actúan como transportadores de los átomos que finalmente se convertirán en urea. En los mamíferos, la principal función de la ornitina, citrulina y argininosuccinato es la síntesis de la urea. Las reacciones del ciclo están bicompartimentalizadas, algunas reacciones se llevan a cabo en la matriz mitocondrial, en tanto que otras ocurren en el citosol (Figura 8). En forma esquemática podemos enumerar las etapas de la biosíntesis de urea de la siguiente manera:

Inicio de la biosíntesis: Carbomoil fosfato sintetasa I.

La biosíntesis de urea comienza con la condenación de bióxido de carbono, amoníaco y 2 ATP, para formar carbamoil fosfato, reacción catalizada por la carbamoil fosfato sintetasa I (CPSI). En los tejidos humanos existen dos formas de CPS. La carbamoil fosfato sintetasa I, de la síntesis de la urea, es una enzima mitocondrial hepática.

La carbamoil fosfato sintetasa II (CPSII), una enzima catabólica que emplea glutamina en vez de amoníaco como donador de nitrógeno, participa en la biosíntesis de pirimidinas.

La CPSI es la enzima limitante de la velocidad, o marcapaso, del ciclo de la urea. Esta enzima reguladora es activa sólo en presencia del activador alostérico N-acetilglutamato, cuya unión induce un cambio conformacional que aumenta la afinidad de la sintetasa por el ATP.

Formación de citrulina.

La L-ornitina transcarbamoilasa cataliza la transferencia de la porción carbamoil del carbamoil fosfato a un aminoácido ornitna, formando citrulina y ortofosfato. Esta reacción se lleva a cabo en la matriz mitocondrial; la formación del sustrato ornitina y la metabolización subsecuente del producto, citrulina, se lleva a cabo en el citosol. Por tanto la entrada como la salida de ornitina y citrulina de la mitocondria implica la participación de un sistema de transporte situado en la membrana interna de esta organela, formado por un contratransportador citrulina/ornitina.

Formación de argininosuccinato.

La reacción de la argininosuccinato sintetasa

Une aspartato y citrulina a través del grupo amino del aspartato, y suministra el segundo nitrógeno de la urea. La reacción requiere ATP para formar un intermediario citrulina-AMP y luego, desplazando el AMP por aspartato forma citrulina.

Formación de arginina y fumarato.

La escisión del argininosuccinato, catalizado por la argininosuccinasa o arginino succinato liasa, retiene nitrógeno en el producto arginina y libera el esqueleto del aspartato como fumarato. La adición de agua al fumarato genera malato, y la oxidación de éste, dependiente de NAD+, forma oxalacetato. Estas dos reacciones, correspondientes a ciclo TCA, se catalizan por la fumarasa y la malato deshidrogenasa citosólicas. La transaminación del oxalacetato con el glutamato forma de nuevo aspartato. El esqueleto carbonado del aspartato/fumarato, actúa como un transportador para el paso del nitrógeno del glutamato a un precursor de la urea.

Formación de ornitina y urea.

La reacción final del ciclo de la urea, la ruptura hidrolítica de la arginina catalizada por la arginasa hepática, libera urea. El otro producto, ornitina, reingresa a la mitocondria hepática para ser utilizada nuevamente en el ciclo de la urea. Cantidades menores de arginasa también se encuentran en los tejidos renal, cerebral, mamario, testicular y en la piel. La ornitina y la lisina son inhibidores potentes de la arginasa, y por tanto, compiten con la arginina.

REGULACIÓN DEL CICLO DE LA UREA

La regulación de la formación de urea se realiza en dos niveles, en la carbamoil fosfato sintetasa I y por inducción enzimática.

La CPSI necesita de forma obligada el activador alostérico N-acetilglutamato. Este compuesto es sintetizado a partir de glutamato y acetil-CoA por la N-acetilglutamato sintetasa, que es activada por la arginina. El acetil-CoA, el glutamato y la arginina son necesarios para suministrar intermediarios o energía (ATP desde el ciclo TCA) al ciclo de la urea, y la presencia de N-acetilglutamato indica que todos ellos están disponibles y en abundancia. Es comprensible que una ruta que controla el nivel de amoníaco en plasma, potencialmente tóxico, y que es además altamente dependiente de energía, esté finamente regulado.

La inducción enzimática del ciclo de la urea (de 10 a 20 veces) tiene lugar cuando aumenta el suministro de amoníaco o aminoácidos al hígado. La concentración de los intermediarios del ciclo también desempeña un papel en su regulación a través de la ley de acción de masa. Una dieta rica en proteínas (exceso de aminoácidos) o la inanición (exceso de amoníaco por utilización de cadenas carbonadas de aminoácidos para obtener energía), tienen como resultado la inducción de las enzimas del ciclo de la urea.

RELACIÓN DEL CICLO DE LA UREA CON EL CICLO TCA.

Los dos ciclos descriptos por Krebs se relacionan por medio del fumarato, producto de la argininosuccinasa en el ciclo de la urea, este metabolito puede ingresar a la mitocondria y seguir, como vimos, el ciclo TCA, llegando a la formación de oxalacetato, el cual puede seguir tres vías (Figura 9):

·         1. Continuar el TCA para dar energía.

·         2. Dar glucosa, vía fosfoenolpiruvato, en la gluconeogenesis.

·         3. Transaminarse con glutamato y dar cetoglutarato y aspartato; este último es sustrato en el citosol de la argininosuccinato sintetasa, aportando uno de los dos grupos nitrogenados para la formación de urea.

BIOSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS

Como hemos visto, el ser humano no tiene capacidad de sintetizar un grupo de aminoácidos, los llamados esenciales. Los restantes aminoácidos pueden ser sintetizados en el organismo. Existen procesos metabólicos que permiten la conversión de un aminoácido en otro; así se forman algunos de los aminoácidos no esenciales. Puede afirmarse, en términos generales, que siempre que existan mecanismos para sintetizar el a-cetoácido correspondiente, está asegurada la formación del aminoácido mediante la reacción de transaminación.

Síntesis de Novo

La síntesis de las purinas se inicia con la transformación de ribosa-5-fosfato en fosforribosil-pirofosfato (FRPF). El FRPF entra a formar parte en dos procesos: primariamente en la síntesis de novo de purinas, o "vía salvaje" y en segundo lugar en la reutilización de bases libres (guanina o adenosina) para formar ácidos guanílico y adenílico. El FRPF se transforma en 5-fosforribosil-pirofosfato-1-amina mediante la adición de un grupo amino procedente de la glutamina, reacción mediada por la FRPF-amidotransferasa. Esta reacción tiene como objetivo iniciar la incorporación de una base púrica y es limitante de la formación de purinas por la vía salvaje, como comentaremos posteriormente. En varios pasos, mediante la adición de glicina y grupos formilos, se llega a completar la síntesis del ácido inosínico, siendo éste transformado en ácido adenílico o ácido guanílico.

La acción de enzimas que retiran los grupos fosfato y ribosa, los transforman en bases púricas que pueden ser parcialmente reutilizadas al unirse a FRPF, como se comentó. El catabolismo de los ácidos guanílico e inosínico a guanina e hipoxantina respectivamente, permite su reconversión mediante la acción de la enzima hipoxantina-guanina-fosforribosil-transf... Finalmente, la hipoxantina es transformada en xantina y AU, producto final de la degradación de las purinas.

 La regulación de la síntesis de purinas parece centrarse a nivel del primer paso metabólico: la acción de la FRPF-amidotransferasa. Este enzima es inhibido por los ribonucleótidos de purina que se forman en la vía de síntesis de las purinas y activado por la presencia de FRPP.

El mecanismo de regulación se basa en la formación de dímeros inactivos del enzima por la presencia de ribonucleótidos de purinas, mientras que la influencia del FRPF lo transforma en monómeros activos. Esta enzima parece disponer de dos puntos de anclaje para su inhibición, uno para los purina-amino-ribonucleótidos, como el ácido adenílico, y otro para los 6-hidroxi-purina-ribonucleótidos, como los ácidos guanílico e inosínico. 

BIBLIOGRAFÍA

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·         ORTEN NEUHAUS, BIOQUÍMICA HUMANA 10ª EDICIÓN EDITORIAL MEDICA PANAMERICANA, PAG. 340- 355,1.984.

·         Feduchi E, Blasco I, Romero CS, Yanez E. (2010). Bioquímica, conceptos, esenciales. Madrid Ed. Medica Panamericana2011."

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