sebenta de biologia oral

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2º Ano – 1º Semestre Biologia Oral B Br r u u n no o C Co os s t t a a Professora Doutora Maria Fernanda Mesquita I I S SC CS SE EM M

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2 Ano 1 Semestre

Biologia Oral

Bruno CostaProfessora Doutora Maria Fernanda Mesquita

ISCSEM

Programa da DisciplinaTema A Noes Gerais Sobre a Biologia Oral Introduo s clulas conjuntivas e epiteliais. Matriz extracelular. Funo. Dinmica metablica. Lmina basal. Fibroblasto. Modelo biolgico para a clula conjuntiva. Secreo de macromolculas. Proteoglicanas. Estrutura qumica. Glucosaminoglicanas. cido hialurnico. Sntese. Funo. Associaes com outras protenas. Elastina. Estrutura. Sntese. Funo. Odontoblasto. Secreo de macromolculas. Colagnio. Estrutura. Sntese. Secreo extracelular. Clivagem. Fibrilha de colagnio. Agregao em fibra. Funo. Protenas adesivas da matriz extracelular. Fibronectina. Estrutura. Funo. Glicoprotenas. Estrutura. Sntese. Funo. Degradao dos componentes da matriz extracelular. Receptores da matriz extracelular. Integrinas. Funo. Osteoblasto. Osteoclasto. Turnover sseo. Ameloblasto. Biossntese de protenas do esmalte. Cimentoblasto.

Tema B Biologia de Tecidos da Cavidade Oral Polpa. Composio celular. Clulas secretoras da matriz extracelular. Fibroblasto. Odontoblasto. Metabolismo Celular. Sntese e Turnover das protenas colagnicas e no colagnicas. Metabolismo das glicosaminoglicanas na polpa. Variaes com a idade. Dentina. Composio orgnica e inorgnica. Colagnio dentinrio. Protenas no colagnicas. Proteoglicanas. Glicoprotenas. Protenas contendo cido gama carboxiglutmico. Dentinognese. Odontoblasto. Turnover dentinrio. Esmalte. Composio e variaes relacionadas com a susceptibilidade com a doena. Matriz amelria. Funo biolgica da matriz. Mineralizao da matriz dentinria. Mineralizao da matriz amelria. Periodonto. Composio. Metabolismo da matriz.

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Gengiva. Composio. Protenas no colagnicas. Colagnio. Glicoprotenas de estrutura. Fibronectina. Proteoglicanas. Enzimas. Metabolismo Gengival. Metabolismo Intermedirio. Glndulas Salivares. Metabolismo. Saliva. Componentes inorgnicos da saliva. Mecanismos de Secreo Salivar. Controle biolgico.

Tema C Biologia Patolgica da Cavidade Oral Radicais livres de oxignio e patologia oral. Produo endgena de radicais livres. Stress oxidativo. Mecanismos de proteco. Consequncias patolgicas. Envelhecimento e pigmentao dentria. Placa bacteriana. Definio. Pelcula exgena adquirida. Estrutura. Funo. Adesividade e Coagregao Bacteriana. Importncia. Mecanismos (sacarose dependentes e independentes). Colonizao. Espessamento. Maturao. Metabolismo da placa bacteriana madura. Factores de virulncia e de cariogenicidade. Crie Dentria. Definio e importncia. Estabelecimento e progresso da leso cariosa. Dinmica dos ciclos de desmineralizao e remineralizao. Perda de material inorgnico. Mecanismos. Destruio matricial. Mecanismos. Crie de esmalte e dentina. Preveno da crie dentria. Importncia actual. Formas de preveno e seus nveis de interveno. Flor. Estrutura qumica. Metabolismo. O flor na preveno da crie dentria. Mecanismos. Toxicidade do flor. Efeitos e consequncias. Periodontias. Definio. Patognese, progresso e consequncias. Fludo gengival. Formao. Composio orgnica e inorgnica. Funo. Trtaro e clculo-formao. Periodontopatias e patologia sistmica.

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Tecidos da Cavidade OralTecido Epitelial O tecido epitelial um tecido composto por clulas fortemente justapostas e coesas (com junes celulares), que por isso mesmo levam escassez de substncias nesses tecidos. , Porm, por ser desprovido de vasos sanguneos e nervos, nutrido pelo tecido adjacente (tecido conjuntivo). Os vasos e nervos chegam somente ao tecido conjuntivo, onde fornecem os nutrientes necessrios manuteno de vida nas clulas. O tecido conjuntivo passa ento o ntes material, por difuso, para o tecido epitelial. O nico tecido epitelial do organismo que produz matriz extracelular o Esmalte, matriz essa que desapareceu pela sua mineralizao durante a erupo do dente. mineralizao dente As clulas epiteliais provm de 3 folhetos: Ectoderme: pele e cavidades naturais. : Endoderme: tubo digestivo e rvore respiratria. : Mesoderme: Endotlios vasculares : Quanto s suas funes funes: Revestimento de superfcie (pele) Revestimento e absoro (intestino) Secreo (epitlio glandular) Funo sensorial (neuroepitlio)Pavimentoso, Cbico, Cilndrico (ciliado ou ciliado) Cilndrico, Cbico, Transio, Pavimentoso (queratinizado/ queratinizado)

Classificao:Simples

Revestimento

Estratificado

Pseudo-estratificado Cilndrico Tecido Epitelial

Ciliado ou ciliado

Unicelular Glandular Pluricelular

Clulas caliciformes

Excrinas, endcrinas (cordonal, folicular)

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Epitlio Pavimentoso Simples Cbico Simples Cilndrico Simples Pavimentoso Estratificado Cbico Estratificado Cilndrico Estratificado Pseudo-estratificado Transio

Exemplo de tecido Revestimento interno dos vasos, pericrdio Revestimento ovariano Revestimento do estmago e intestino Pele (epiderme), boca e esfago Conjuntiva do olho Epiglote, uretra masculina Revestimento da traqueia, fossas nasais e brnquios Revestimento interno da bexiga e vias urinrias

O epitlio no se encontra directamente apoiado na lmina prpria. Entre ambos existe uma camada acelular, constituda por protenas e proteoglicanas, chamada membrana basal. Essa membrana permevel aos nutrientes provindo da lmina prpria, permite que o epitlio seja convenientemente alimentado, servindo-lhe de suporte, promovendo a sua eficiente fixao no tecido conjuntivo subjacente (lmina prpria). A Membrana Basal uma fina camada especializada de materiais da matriz extracelular que: Permite adeso das clulas epiteliais aos tecidos de suporte e subadjacentes Funciona como barreira permevel selectiva Controla a organizao celular e diferenciao em migrao celular, pois organiza as protenas de membrana das clulas induzindo uma polaridade. Constituda por fibras reticulares e lmina basal formada por colagnio tipo IV, Glicoprotenas de Estrutura (laminina, entactina) e Sulfato de Heparina. Se esta estiver danificada, no h comunicao entre os tecidos e o rgo no funciona patologia. As clulas tm plo basal e plo apical.

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Tecido Conjuntivo O tecido conjuntivo constitudo por clulas separadas por abundante material constitudo intersticial produzido por elas.

Clulas + Matriz Extracelular (secretada pelas clulas e define o tipo de tecido, principalmente fibroblastos). As clulas presentes so: Fibroblastos Macrfago Plasmcito Clula Adiposa Leuccitos Clula Mesenquimatosa Indiferenciada

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A Matriz Extracelular composta por uma parte no estruturada (substncia amorfa) e fibras do conjuntivo (parte definida). Substncia Amorfa (parte no estruturada) o Proteoglicanas o Glicoprotenas de Estrutura (cola que liga as fibras) o Polissacridos Hidratados Fibras do Conjuntivo (parte definida) o Colagnicas o Elsticas o Reticulares

Formam uma estrutura altamente hidratada em forma de gel (devido aos polissacridos). A gua permite a difuso de nutrientes, metabolitos e hormonas para o interior da matriz. O tecido conjuntivo tem origem mesodrmica e quanto s suas funes temos: Armazenamento o Lpidos o gua e electrlitos (principalmente no tecido conjuntivo laxo), devido sua riqueza em GAGs o Protenas (calcula-se que 1/3 das protenas plasmticas do organismo esto no lquido intersticial) Defesa o custa da viscosidade (cido hialurnico) o As clulas macrfagos, plasmcitos, etc o O tecido conjuntivo responsvel pela inflamao Reparao o Tem grande capacidade de regenerao podendo proliferar e preencher os espaos destrudos Transporte o De substncias nutritivas dos capilares sanguneos para os diversos tecidos o De produtos de refugo do metabolismo celular no sentido inverso

Nos vertebrados as macromolculas do tecido conjuntivo so organizadas de 3 maneiras diferentes: 1. Formao de tecidos altamente especializados (tendes, cpsulas, lminas ricas em colagnio, ligamentos e tendes ricos em elastina, cartilagem rica em Proteoglicanas e Colagnio, osso e dentina ricos em colagnio mineralizado) 2. Presena destas macromolculas em tecido parenquimatoso 3. difuso e intersticial e liga-se aos diferentes tecidos do organismo.

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Classificao As clulas secretam todos os componentes da matriz, mas em diferentes propores, propores dando assim origem a diferentes tipos de tecido conjuntivo (a regulao desta secreo obscura).

Laxo Tecido Conjuntivo Propriamente Dito

Denso (modelado/no modelado)

sseo Tecido Conjuntivo de Suporte Cartilaginoso

Tecido Conjuntivo

Tecido Adiposo

Tecido Elstico Tecido Conjuntivo com Propriedades Especiais

Tecido Reticular

Tecido Mucoso

Tecido Sanguneo

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Fibroblasto O fibroblasto a clula mais comum do tecido conjuntivo. Existem dois tipos de fibroblasto, cuja topologia varia com a idade: Fibroblasto jovem intensa actividade sinttica e metablica (tecidos jovens) Fibroblasto maduro Fibrcito clula em regresso que pode assumir actividade e forma de fibroblasto jovem mediante um estmulo adequado (tecidos velhos)

Quanto sua funo, o fibroblasto secreta matriz extracelular. E a sua evoluo vai dar . origem a: Clula Muscular Condrcito (clula cartilagnea) Adipcito (clula de reserva de todas as substncias lipossolveis importantes para o organismo exemplo da vitamina E) Osteoblasto (clula me do osso morre para dar clulas filhas que amadurecem. Osso Artificial a partir do fibroblasto sintetiza o osteoblasto). sintetiza-se

O ambiente em volta do fibroblasto influencia a sua actividade funcional. Isto importante porque a introduo de um material estranho na boca do paciente pode alterar significativamente o ambiente e consequentemente alterar a funo da clula. Alguns fibroblastos so sensveis aos estrognios. Quanto s suas funes funes: Secreta fibras extracelulares de tecido conjuntivo: colagnio, elastina e oxitalanas Sintetizam e mantm a substncia amorfa onde esto as fibras do conjuntivo Organizam estruturalmente os tecidos conjuntivos (principalmente na embriognese, porque os fibroblasto tm no seu esqueleto protenas contrcteis que facilitam o seu movimento e permitem que o fibroblasto participe em processos reparativos) reparativos Mediante determinado estmulo, os fibroblastos degradam as macromolculas que mac produziram produzindo enzimas para o espao extracelular (metaloproteases e serinoproteases) e degradam molculas nos seus lisossomas.

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Colagnio O colagnio a protena fibrosa mais abundante e maior do organismo, constituindo 25% do peso total de protenas dos vertebrados. Filogeneticamente, das protenas mais antigas, sendo provavelmente a pedra basilar da multicelularidade. Devido a um processo longo resultou um conjunto de fibras colagnicas, que apesar de serem idnticas na estrutura base, assumem organizaes e funes diferentes como resultado directo da alterao fenotpica da clula me do tecido conjuntivo (fibroblasto). O Colagnio secretado por todas as clulas conjuntivas. Quanto s suas funes a nvel orgnico temos: Preenchimento de espaos Suporte tencional Ancoragem de clulas (ligao de clulas matriz) Suporte de mineralizao e ossificao de todos os tecidos porque um importante depsito de clcio Adjuvante da migrao celular na embriognese

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Biossntese 123456789Sntese da cadeia pr- Hidroxilao de resduos de prolina e lisina Glicosilao dos resduos de hidroxilisina Enrolamento de 3 cadeias pr- Formao da hlice tripla de pr-colagnio Secreo Clivagem dos pr-pptidos Automontagem em fibrilha de tropocolagnio Agregao das fibrilhas de tropocolagnio de diferentes formas para formar a molcula de colagnio

1- Sntese da cadeia pr- Inicialmente h transcrio de um gene que codifica para as cadeias para o mRNA. Depois h traduo a nvel ribossomal para formar uma cadeia alfa polipeptdica Prpr-. Esta cadeia possui uma sequncia sinal que a direcciona para o Retculo Endoplasmtico Rugoso da clula conjuntiva. Durante a passagem, o segmento pr clivado obtendo-se pr-.

Ao chegar ao RER a cadeia pr- ir sofrer dois tipos de modificaes ps-traducionais. 11

2- Hidroxilao dos resduos de prolina e lisina A hidroxilao destes resduos muito importante no enrolamento das cadeias. A Prolina sofre a aco da enzima Propil Hidroxilase (PH) (reaco de hidroxilao) que tem ferro no seu centro activo. A PH cliva o oxignio molecular incorporando um tomo na Prolina e outro no Succinato obtido por descarboxilao do -cetoglutarato, que funciona como co-substrato da reaco. Esta enzima (PH) precisa de um co-factor, o cido Ascrbico (vitamina C), para manter permanentemente o ferro reduzido no seu centro activo. Na carncia da actividade desta enzima h escorbuto. A PH uma enzima-chave sendo inibida pelos costicosterides. A Lisina sofre a aco da Lisil Hidroxilase que funciona de forma semelhante PH com os mesmos co-factores e co-substratos.

3- Glicosilao dos resduos de hidroxilisina A glicosilao ocorre antes do enrolamento das trs cadeias e em grau varivel conforme o tipo de colagnio. Esta glicosilao ocorre nos resduos de hidroxilisina presentes no Pr-, em que radicais osdicos glucose e galactose so incorporados sequencialmente por uma Galactosil e uma Glicosil Transferase (enzimas especficas para este tipo de resduos). O grau de glicosilao define o tipo de colagnio.

4- e 5- Enrolamento das 3 cadeias pr- e Formao da hlice tripla de prcolagnio Aps estas modificaes, as cadeias pr- enrolam-se 3 a 3, formando uma tripla hlice de Pr-Colagnio. Nas extremidades C e N de cada cadeia existem extenses peptdicas. Estas extenses (pr-pptidos) no tm, ao nvel da estrutura primria, o motivo GlyX-Y e so ricas em aminocidos sulfatados (importantes nas ligaes e pontes bissulfito). Na extremidade C terminal estabelecem-se pontes bissulfito entre as cadeias, facilitando o seu alinhamento favorecendo o enrolamento e formao da tripla hlice. As extenses peptdicas so tambm importantes, pois impedem a formao extempornea e intracelular do tropocolagnio, com a sua consequente agregao macromolecular, o que teria consequncias catastrficas para a clula conjuntiva.

6- e 7- Secreo e Clivagem de Pr-pptidos A tripla hlice de pr-colagnio incorporada em vesculas transportadoras at ao Aparelho de Golgi e neste so incorporadas em vesculas de secreo que so lanadas no meio extracelular.

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Ai, h clivagem dos pr-pptidos terminais por pr-colagnio peptidases especficas, formando uma molcula de Tropocolagnio constituda por 3 cadeias estabilizandoa. Uma vez formado, este tende a agregar-se imediatamente a outras molculas de Tropocolagnio de forma varivel, originando assim colagnios com caractersticas diferentes.

Fibras de Colagnio Estrutura tpica do colagnio em que este no se dissolve. Tipo I, II, III, V

Os tropocolagnios dispem-se em vrias filas adjacentes junto superfcie da clula de forma escadeada. Dentro da mesma fila, cada tropocolagnio est separado do seguinte por um intervalo regular. Entre as filas adjacentes cada colagnio est escadeado. Esta decalage entre molculas de tropocolagnio origina espaos que se designam usualmente por buracos de colagnio e que esto presentes nos tecidos mineralizveis do nosso organismo (osso, dentina, cimento) tendo uma funo fundamental j que nestes espaos se d a nucleao do material cristalino.

Colagnio associado a Fibrilhas Tipo IX (colagnio associado a fibronectina) Tipo XII (no est bem estudado) Permitem a adeso de fibrilhas entre si e com outros componentes da matriz extracelular. Redes de Colagnio (IV, VII) Colagnio tipo IV no sofre clivagem das extremidades pr quando lanado no espao extracelular. As extremidades pr vo associar vrias molculas de colagnio tipo IV formando uma rede estabilizada por pontes bissulfito nas extremidades. Esta rede insolvel vai ser muito importante a nvel da lmina basal pois funciona como um andaime onde se unem os outros componentes da matriz.

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A sua estrutura em tripla hlice interrompida por zonas que no possuem o motivo Gly-X-Y caracterstico e que assumem uma estrutura globular intercaladas com zonas de tripla hlice. No caso de formarem fibras de colagnio, estas so reforadas por ligaes cruzadas, formando uma fibra de colagnio madura. o Ligaes intramoleculares ocorrem dentro da molcula de tropocolagnio a nvel da extremidade C ou N. So ligaes do tipo aldol em que dois resduos de lisina so oxidados pela lisil oxidase, que tem como substrato o piridoxal fosfato, e se condensam. o Ligaes intermoleculares ligaes hidroxipiridino que se formam entre molculas de tropocolagnio, j fibra de colagnio, ligando a extremidade Nterminal de uma molcula de tropocolagnio ao C-terminal da outra presente numa fila adjacente. o Formam-se ento dois resduos de hidroxilisina e uma lisina.

Ligao Cruzada Intramolecular Tipo Aldol

Tipo Hidroxipiridino Ligao Cruzada Intermolecular

Os colagnios fibrilhares agrupam-se formando fibrilhas de colagnio, que por sua vez se agrupam formando fibras de colagnio. Estrutura Os diferentes tipos de colagnio nascem da associao de cadeias com diferentes composies (at hoje foram identificados 25 tipos diferentes de cadeias , que hipoteticamente podem originar 10.000 tipos de tropocolagnios diferentes, apesar de s se conhecerem 15 formas diferentes de tropocolagnio). As cadeias contm uma sequncia polipeptdica invulgar, caracterizada pela repetio de um motivo tripeptdico do tipo Gly-X-Y que ocorre ao longo da quase totalidade da cadeia (exceptuando curtas zonas C e C terminal) em que X e Y podem ser representados por qualquer aminocido. Em cadeia , a prolina e a hidroxiprolina encontram-se cerca de 100 vezes em posio X e Y respectivamente. A lisina e a hidroxilisina so outros aminocidos frequentes ocupam a posio Y. Na formao de tropocolagnio trs cadeias enrolam-se volta umas das outras formando uma super-hlice dextrgira assemelhando-se estruturalmente a um cabo tranado com cerca de 1,4nm de dimetro e 300nm de comprimento. 14

O tropocolagnio estabilizado pois: o A prolina e a hidroxiprolina tm um anel de 6 elementos (que no tm N livre para formar pontes de hidrognio, evitando assim a hlice e as folhas ). Este anel forma um ngulo na cadeia polipeptdica vertical ao eixo da hlice, permitindo que os grupos carbonilos do pptido apontem na direco das cadeias vizinhas. o As glicinas que existem em grandes quantidades (de 3 em 3) so apolares, hidrofbicas com cadeias laterais muito pequenas e volta-se para dentro da estrutura da tripla hlice interagindo por ligaes hidrofbicas com outras cadeias. o As hidroxilisinas formam pontes de hidrognio com a molcula de gua do meio.

O colagnio tem uma estrutura muito estvel e a ruptura das suas fibras requer a actuao de uma enzima metaloprotease muito especfica Colagenase (secretada pelas clulas sob a forma de precursor e posteriormente activada por outras proteases). Aps a primeira ruptura numa cadeia polipeptdica, o colagnio perde a sua estrutura peculiar, ficando susceptvel a ser atacado por outras proteases que continuam a degradao. Durante a remodelao do tecido conjuntivo, os fibroblastos podem degradar o colagnio intracelular, mediante a sua captura por fagocitose e posterior incorporao nos lisossomas.

TIPO I II

FORMULA MOLECULAR [1(I)2]2(I) [1(II)3] [1(III)3] [1(V)22(V)] 1(XI)2(XI) 3(XI) 1(IX)2(IX) 3(IX) [1(XII)3] [1(IV)22(IV)] [1(VII)3]

FORMA POLIMRICA FIBRILHA FIBRILHA

III V XI IX XII IV VII

FIBRILHA FIBRILHA FIBRILHA ASSOCIAO LATERAL ASSOCIAO LATERAL REDE MOLCULA DE ANCORAGEM

TECIDOS E VOLVIDOS Osso,pele,tendes ligamentos,orgos Cartilagem discos intervertebrais notocordio Pele, vasos, orgos Acompanha tipo I Acompanha tipo II Cartilagem Tendes,ligamentos Lamina basal Sub epitelial

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Elastina A Elastina uma protena estrutural, fibrosa e conjuntiva. O seu comportamento borrachide permite-lhe conferir elasticidade aos tecidos nos quais mais abundante. Os tecidos com quantidades apreciveis de elastina so ligamentos, parede vascular arterial, derme, alguns tipos de cartilagem A elastina produzida pelos fibroblastos. Nos tecidos elsticos, estes modificam-se fenotipicamente para produzir elastina em maior quantidade. Quanto perspectiva evolutiva, a elastina foi provavelmente a ltima protena a aparecer nos organismos vivos e o seu estudo tambm bastante recente, visto que as suas caractersticas fisiolgicas (hidrofobicidade, por exemplo) dificultam o seu estudo.

Biossntese 1- Transcrio do DNA em mRNA depois traduo ribossomal formando a protena Tropoelastina. 2- Incorporao nas cistenas do Retculo Endoplasmtico Rugoso 3- Ao nvel do RER a. A tropoelastina sofre hidroxilao pela Prolil Hidroxilase. i. Este facto no tem significado funcional para a molcula, pois se inibirmos a Prolil Hidroxilase obtemos elastina funcional em forma e quantidades idnticas s que ocorrem normalmente. b. Ainda no RER, a tropoelastina liga-se a uma EBP (Elastin Binding Protein) que uma protena derivada da -galactosidase, sem actividade cataltica, mas que tem segmentos de afinidade tropoelastina e laminina. c. A EBP tem funo de chaperonina, impedindo a protelise prematura e ligaes hidrofbicas extemporneas entre tropoelastinas, que s devem ocorrer aquando da agregao em fibra. 4- Secreo da tropoelastina para o espao extracelular a. Mesmo processo secretrio que os outros elementos conjuntivos, associa-se (na fraco N-terminal e na presena de clcio) a elementos glicoproteicos (os que esto melhor caracterizados so a fibrina I e MAPG microfibril associated glicoprotein). b. A EBP tem um domnio Lectina com afinidade para a fraco glucdica destes elementos glicoproteicos extracelulares, cuja ligao diminui drasticamente a 16

afinidade para a tropoelastina, dissocia-se desta e a tropoelastina fica correctamente posicionada na macromolcula de elastina em formao. A EBP retirada da fibra elstica e reinternalizada na clula para ser reutilizada. 5- A ligao da tropoelastina macromolcula em formao faz-se por intermdio de ligaes covalentes cruzadas do tipo Lisinorleucina e Desmosina, Isodesmosina e Merodesmosina, em que a Desmosina a mais importante. 6- Em qualquer dos tipos de ligaes participam resduos de Alisina que so derivados aldecos da lisina obtidos a partir desta por aco da Lisil-oxidase (enzima extracelular que utiliza cobre reduzido como co-factor). Perante as dezenas de resduos de lisina oxidveis na molcula de tropoelastina, apenas algumas extremidades da tropoelastina que esto estrategicamente posicionadas sofrem sistematicamente este tipo de reaco. A razo deste facto reside no alinhamento das tropoelastinas, proporcionado pelas Glicoprotenas de Estrutura circundantes que expem as lisinas de modo que sejam sempre as mesmas a obter maior afinidade para a lisil-oxidase. As ligaes cruzadas efectuam-se por: Ligao Desmosina ou Isodesmosina Condensao espontnea em planos iguais com 4 resduos de lisina oxidados (3 de uma cadeia e 1 de outra cadeia adjacente). Mantm a integridade da molcula elastina, impedindo que esta se desagregue durante o estiramento sob imposio de uma fora deformante; funcionam ainda como pontes de memria na recuperao elstica da molcula sua conformao inicial.

Ligao Lisinorleucina Condensao em planos distintos de 2 lisinas modificadas. Ligaes muito importantes na estruturao tridimensional da molcula de elastina.

Estrutura A estrutura da tropoelastina caracterizada por o Muito pouca hidroxiprolina o Inexistncia de hidroxilisina o Abundncia de aminocidos hidrofbicos (valina, alanina, glicina e prolina). Ao longo da cadeia de tropoelastina existem sequncias hidroflicas (1) e hidrofbicas (2, 3, 4) que se repetem alternadamente. o 1- sequncias ricas em lisina e alanina do tipo Lys-Ala-Ala-Lys ou Lys-Ala-AlaAla-Lys o 2- sequncias politetrapeptdicas constitudas pela repetio de Val-Pro-GlyGly o 3- sequncias polipentapeptdicas constitudas pela repetio de Val-Pro-GlyVal-Gly o 4- sequncias polihexapeptdicas constitudas pela repetio de Ala-Pro-GlyVal-Gly-Val 17

Estrutura Primria Sequncias ricas em lisina e alanina que existem disseminadas ao longo da cadeia de tropoelastina. Assumem uma conformao em -hlice e so rgidos, pelo que no participam directamente na elasticidade da molcula de elastina. No entanto so elementos fundamentais para a integridade da macromolcula pois nestas que se processo o cross-linking.

Estrutura Secundria Sequncias existentes repetidamente ao longo da cadeia de tropoelastina constitudas por quatro, cinco ou seis aminocidos. Tm em comum o facto do aminocido nmero 2 ser sempre a prolina, o nmero 3 a glicina e os restantes so aminocidos hidrofbicos. Ao nvel da elastina humana pensa-se que as cadeias repetitivas so formadas principalmente por repetio de tetrapptidos. Estas sequncias so as responsveis directas pela capacidade elstica da molcula. A adjacncia de Prolina e Glicina determinam um ngulo rgido conhecido por ngulo . Este por sua vez facilita o estabelecimento de uma ponte de hidrognio entre o primeiro e quarto aminocido da cadeia repetitiva. Assim sendo todo o conjunto tetra, penta ou hexapeptdico assume uma conformao tridimensional designada por turn. (hidrofobicidade) A repetio destas estruturas ao longo da cadeia polipeptdica e seu empilhamento originam uma sucesso de -turn cujas interaces hidrofbicas determinam um sobre-enrolamento espiralado que se designa por espiral . Posteriormente algumas zonas espalhadas de vrias cadeias de tropoelastina interagem entre si por ligao desmosina/isodesmosina e lisinorleucina, super-enrolando-se e formando zonas de Corda Tranada ou Twisted Rope.

Temperatura de Transio e Comportamento Elstico As interaces hidrofbicas que determinam a estrutura tridimensional da elastina esto temperatura fisiolgica de 37C. A molcula de elastina possui aquilo a que se designa temperatura inversa de transio. Se observarmos a molcula a 20C existe uma disposio desordenada das unidades constituintes, mas medida que a temperatura aumenta: 18

A desorganizao da gua de salvatao permite uma optimizao dos contactos hidrofbicos por parte dos aminocidos constituintes A partir de uma certa gama de temperaturas, as interaces tornam-se to fortes que determinam os enrolamentos tridimensionais.

Quando uma fora imposta molcula de elastina, as zonas de corda tranada desenrolam-se assim como a estrutura em espiral e a molcula alonga-se Assim que a fora removida, a molcula retorna a sua conformao, que se sabe hoje ser preferencial a condies de pH e T fisiolgicos. A descoberta deste fenmeno demonstra que a funo elstica determinada por uma estrutura tridimensional molecular preferencial, extremamente organizada e que deriva directamente da disposio dos aminocidos com cadeias laterais hidrofbicas ao longo da sequncia polipeptdica, pelo que a teoria do comportamento elstico aleatrio (random-coil) de facto no se reveste de aplicabilidade total a este modelo. Aquilo que existe na molcula de elastina uma estrutura secundria extremamente lbil para permitir o desenrolamento e estiramento mas com uma estabilidade determinante para a recuperao elstica. Relaxamento

Esticamento

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Proteoglicanas As proteoglicanas so molculas complexas, encontrando-se em quase todos os tecidos, principalmente ao nvel da matriz extracelular, podendo estar associadas a outras proteoglicanas, colagnio e elastina (com as quais estabelecem ligaes especficas). Tambm se podem associar a protenas adesivas da matriz conjuntiva (fibronectina e laminina). So protenas glicosiladas conjugadas covalentemente com Glucosaminas (a quantidade de hidratos de carbono de um Glicosaminoglicano (GAG) maior que a quantidade presente numa Glicoprotena). GAG > Glicoprotena As Proteoglicanas e Glicosaminoglicanas so componentes essenciais da matriz extracelular, tendo vrias funes biolgicas e um papel muito importante na patologia. A funo depende, no entanto, das GAGs constituintes e do ncleo proteico. No entanto, podem fazer parte da matriz extracelular ou da membrana. o o Syndecans uma proteoglicana integral da membrana plasmtica (em fibroblastos e clulas epiteliais), formada por uma protena integral de membrana cuja poro extracelular est associada a GAG (Condroitino-sulfato e Sulfato de Heparan) e a poro intracelular est associada ao citoesqueleto celular (actina). Quanto sua funo : Co-receptor para o colagnio, fibronectina e outras protenas de matriz Co-receptor para o factor de crescimento de fibroblastos (FGF) Secreo de Sinalizadores Co-Receptores

Betaglican uma proteoglicana integral de membrana plasmtica formada por uma protena que associa a GAGs (Condroitino-Sulfato e Sulfato de Dermatana). Como funo tem Co-receptor para o factor de crescimento (TGF-)

Versican uma proteoglicana de membrana.

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Biossntese Processo com 3 etapas

1- Ligao das unidades disscardeas protena central O processo de biossntese inicia-se ao nvel do RER com a sntese da protena central. medida que ocorre o processo de traduo proteica, por ribossomas ligados membrana do Retculo, a cadeia polipeptdica nascente passa para o interior desse organito. A ligao entre os GAGs e a Protena Central pode ocorrer de 3 formas: o Ligao Glicosdica em O entre o resduo de xylose (Xyl), com origem num resduo do acar nucletido UDP-Xylose, e o aminocido Serina da Protena Central. Posteriormente vo ser adicionados dois resduos de Gal ao resduo de Xyl, originando o trissacardeo de ligao Gal-Gal-Xyl-Ser, ao qual vo sendo adicionados tambm no aparelho de forma sequencial os restantes resduos responsveis pelo crescimento da cadeia de GAGs. o Ligao Glicosdica em O entre uma N-acetil-galactosamina e o aminocido Ser ou Thr (Treonina) da protena Central. Esta ligao caracterstica do sulfato de Queratana tipo II formada a partir da cedncia do resduo de GalNAc do acar nucletido UDP-GalNAc, ao aminocido Ser ou Thr a partir do qual sero seguidamente adicionados, de forma sequencial, os vrios resduos responsveis pelo crescimento da cadeia de GAGs. o Ligao Glicosamina em N na qual participa o resduo de GlcNAc (N-AcetilGlucosamina) e o tomo de Azoto do grupo amida do aminocido Asparagina semelhante ao que acontece nas ligaes glicosdicas em N das glicoprotenas, num processo que envolve o Dolicolpirofosfato oligossacardeo. 2- Polimerizao da Cadeia GAGs Ocorre ao nvel do Aparelho de Golgi onde existem um conjunto de Glicosiltransferases especficas membranares que so responsveis pela sntese da cadeia oligossacardea das GAGs, utilizando para esse efeito vrios acares nucletidos. Cada uma destas glicosiltransferases para alm de ser especfica para um dos acares nucletidos adiciona apenas um destes resduos de cada vez cadeia em crescimento.

3- Concluso das GAGs Durante o perodo de permanncia no Aparelho de Golgi muitos resduos de acar sofrem modificaes covalentes que consistem em dois tipos de reaces: sulfatao e epimerizao sequenciais e coordenadas. o Sulfataes aumentam enormemente a carga negativa das Proteoglicanas, atravs da induo de grupos sulfato por aco das Sulfotransferases especficas que utilizam o 3 fosfoadenosil-5 fosfosulfato como fornecedor dos grupos sulfato em diferentes posies (C2, 3, 4, 6)

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Epimerizaes alteram a configurao dos substituintes HO e OH ao redor dos tomos de carbono na molcula de acar. A epimerizao de resduos de cido urnico feita por epimerases que catalisam a transferncia de resduos cido Glucornico em Idurnico. A carga negativa vai provocar conformaes tensas e distendidas, permitindo a formao de solues gelatinosas muito viscosas e elsticas mesmo em solues diludas (encontrando-se nos espaos extramoleculares, formando uma matriz viscosa que embebe as fibras de colagnio e elastina resistindo compresso). Estas duas reaces so as modificaes finais que operam na cadeia oligossacardea na membrana do Aparelho de Golgi. o

Estrutura As proteoglicanas so heteropolissacridos, constituindo a fraco glucdica a poro mais representativa. Cada Proteoglicana pode apresentar na sua estrutura diferentes tipos de GAGs ou ser constituda por um nico tipo de GAGs que se encontram ligadas covalentemente protena central. Existem numerosos tipos de protenas centrais mas todas elas tm em comum o facto de a sua poro terminal amina formar uma regio globular, que muitas vezes interage covalentemente com o cido hialurnico (interaces electrostticas estabilizadoras por protenas de ligao), dando origem a agregados de Proteoglicanas.

Exemplo Tecido Cartilaginoso Os agregados de proteoglicanas do tecido cartilaginoso apresentam uma cadeia central de cido Hialurnico, onde se encontram associadas diferentes tipos de GAGs, para alm de tambm estarem outros tipos de protenas associadas protenas de ligao, cuja funo estabelecer interaces electrostticas com a poro globular terminal da protena central e o cido Hialurnico que se encontram fora da clula fazendo parte da matriz extracelular ou constituindo Proteoglicanas integrais de membrana. Estas so constitudas por uma poro proteica que se estende atravs da camada lipdica, ou se encontra aderida camada lipdica atravs de glicosilfosfatidilnositol (funo de receptor).

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Glicosaminoglicanas Uma GAG um polissacrido, no ramificado (linear), formada por unidades dissacardeas com as seguintes componentes: Uma Hexosamina proveniente da alimentao (Glucosamina ou Galactosamina) ou Nacetil-Hexosamina que na maior parte das vezes sulfatada (D-Glucosamina ou DGalactosamina) Um cido Urnico, L-Glucornico ou cido L-Idurnico o Todas as GAGs (menos o cido hialurnico) contm grupos sulfato sob a forma de O-steres (na Heparina e Sulfato de Heparina os grupos sulfato encontramse sob a forma de N-Sulfato). o A presena de grupos carboxlicos nos cidos Urnicos e de grupos sulfato esterificados, faz com que esta molcula seja de natureza negativa, conferindo-lhe uma natureza hidroflica responsvel pela sua funo ao nvel da matriz extracelular conjuntiva.

Em funo do tipo de acares que as constituem, do tipo de ligaes formadas entre estes resduos, bem como do nmero e localizao dos grupos sulfato podem ser identificadas as seguintes GAGs cido Hialurnico Sulfato de Condroitina Sulfato de Dermatana Sulfato de Queratana Sulfato de Heparana Heparina Cada GAG tem: A sua prpria composio glucdica Tipo de ligao protena Mesmo tipo de protenas ligadas Distribuio e funo definida nos tecidos As 7 GAGs diferem umas das outras nas seguintes propriedades Composio em acar aminado Composio em cido urnico Ligao entre os componentes Tamanho da cadeia de dissacridos Presena ou ausncia de grupos sulfatos e sua localizao de ligao aos acares constituintes Natureza das protenas core s quais esto ligadas Natureza dessa ligao Distribuio tecidular e subcelular o Funo biolgica 23

cido Hialurnico Estrutura GAGs Secreo: Heparina Condroitina Dermatana Queratana

Funo da carga negativa ao nvel da matriz A natureza negativa das cargas existentes nas cadeias polissacardeas impem uma formao linear e inflexvel a estas cadeias impedindo-as de se enrolarem originando estruturas globulares compactas. Assim, as GAGs tm tendncia a adoptar conformaes extensas que ocupam um grande volume relativamente sua massa, proporcionando solues gelatinosas de alta viscosidade mesmo quando em baixa concentrao. A sua elevada densidade de cargas negativas (rica em polianies) responsvel pela atraco de policaties e caties osmticos activos como o Na+ e o Ca2+. Esta propriedade atrai a gua, por presso osmtica, para o interior da matriz. Este facto cria um aumento do volume ou turgescncia, permitindo matriz extracelular resistir a foras compressivas, tendo tambm um papel lubrificante. O facto de a matriz resistir a foras compressivas devido existncia de GAGs faz com que estas sejam encontradas no espao extracelular e intracelular, pertencentes a tecidos conjuntivos (cartilagens, tendes, paredes e vasos sanguneos) formando uma matriz altamente hidratada, viscosa, onde se encontram mergulhadas protenas fibrosas estruturas (Colagnio, Elastina). Esta soluo gelatinosa permite ainda a migrao celular importante no controlo de infeces e inflamaes e na separao dos tecidos. A quantidade de GAGs no tecido conjuntivo normalmente apenas 10% do peso representado pelas protenas fibrosas. Estas vo formar gis porosos hidratados e preencher a maioria do espao extracelular fornecendo por um lado suporte mecnico para estes tecidos e ao mesmo tempo permitindo a difuso rpida de molculas hidrossolveis e a migrao de clulas.

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cido Hialurnico O cido hialurnico muito importante na cicatrizao dos tecidos. As molculas de cido Hialurnico consistem numa cadeia no ramificada de unidades dissacardeas unidas por ligaes -1,4, cada uma delas contendo um L-Glucornico, ligado por uma ligao glicosdica -1,3 a um resduo N-Acetil-Glucosamina. cido Hialurnico: -1,4 __ GlcUA __ -1,3 __ GlcNAc __ -1,4 __ GlcUA __-1,3 __ Quanto s funes: Pelo facto de possuir um elevado peso molecular e apresentar grupos com carga negativa, porque se repetem fazendo com que esta molcula fique tensa e distendida, altamente hidratada, que ocupa muito espao quando em soluo. Este facto confere aos tecidos ricos em cido Hialurnico (cartilagem) a capacidade de resistir a foras compressivas e desempenhar funes lubrificantes (fixa a gua, volume de turgescncia aumentado). Em funo da sua conformao e tamanho, desempenha durante o desenvolvimento embrionrio, o papel de molcula capaz de preencher espaos e consequentemente influenciarem as alteraes de forma e estrutura que ocorrem durante esse perodo de desenvolvimento. Esta influencia tambm a migrao celular durante o desenvolvimento embrionrio. O cido hialurnico sintetizado no lado basal das lminas epiteliais criando um espao livre de clulas, pelo qual vo poder migrar posteriormente clulas ocorre durante a formao do Corao e Crnea. J quanto sua localizao Humor vtreo Lquido sinovial Em redor de todas as clulas Tecido conjuntivo laxo Muito abundante no desenvolvimento embrionrio

O cido hialurnico no se encontra ligado covalentemente a nenhuma protena central. No contm grupos sulfato.

(Sulfato de Condroitina) 25

Sulfato de Condroitina A Condroitina uma GAG sulfatada extremamente abundante formada por unidades dissacardeas repetidas unidas por ligaes -1,4. Cada cido glucornico ligado por uma ligao glicosdica -1,3 a um resduo de N-Acetil-Glucosamina. O resduo de GalNAc pode apresentar um grupo sulfato ligado ao tomo de carbono 4 ou 6, passando a chamar-se respectivamente Condroitina-4-sulfato ou Condroitina-6-sulfato. Estas glicosaminoglicanas ligam-se por intermdio de um dissacardeo Gal-Gal protena central, no resduo Ser da sequncia peptdica Xyl-Ser, atravs de uma ligao glicosdica em O. Cada Condroitina contm em mdia cerca de 40 unidades dissacardeas e um peso molecular prximo dos 20.000. Sulfato de Condroitina: -1,4 __ GlcUA __ -1,3 __ GalNAc __ -1,4 __ GlcUA __-1,3 __ Gal __ -1,3 __ Gal __ -1,4 __ Xyl __ Ser As Proteoglicanas ricas em Condroitina Sulfato podem ligar-se atravs de duas protenas de ligao ao cido hialurnico formando um agregado de Proteoglicanas caracterstico do tecido conjuntivo. As ligaes estabelecidas entre as protenas de ligao com o cido hialurnico e com a protena central so de natureza hidrofbica. Sulfato de Dermatana Esta GAG caracterstica da pele constituda por unidades dissacardeas unidas por ligaes -1,4 cada uma delas contendo um resduo cido Idurnico ligado por uma ligao glicosdica -1,3 a um resduo GalNAc. Na sua composio podem existir entre 30 a 80 unidades dissacardeas. A dermatana sulfato formada a partir de condroitina sulfato por epimerizao enzimtica em C-5 dos resduos de cido Glucornico que originam cido Idurnico. Esta reaco enzimtica regulada pelo grau de sulfatao dos resduos de GalNAc que sendo incompleta explica o facto de a dermatana sulfato conter tanto unidades dissacardeas do tipo IdUA-GalNAc como GlcUA-GalNAc. Estas GAGs ligam-se igualmente, por intermdio de um dissacardeo Gal-Gal protena central, no resduo de Serina da sequncia peptdica Xyl-Ser. Sulfato de Dermatana: -1,4 __ IdUA __ -1,3 __ GalNAc __ -1,4 __ GlcUA __-1,3 __ GalNAc __ -1,4 __ GlcUA __ -1,3 __ Gal __ -1,3 __Gal __ -1,4 __ Xyl __ Ser

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Sulfato de Queratana O Sulfato de Queratana caracterstico da Crnea e Cartilagens Esta GAG constituda por 25 unidades dissacardeas unidas por ligaes -1,3 cada uma delas contendo um resduo GlcNAc ligado por uma ligao glicosdica -1,4 a um resduo Gal. O resduo GlcNAc, ou ocasionalmente ou de Gal, encontra-se sulfatado na posio C-6. Existem dois tipos de molculas de sulfato de queratana: o tipo I e II. O sulfato de queratana tipo I abundante na crnea onde juntamente com o sulfato de dermatana contribui para a transparncia e liga-se protena central no resduo de Asparagina atravs de um resduo de GlcNAc. O sulfato de queratana tipo II caracterstico do tecido conjuntivo laxo e apresenta frequentemente pequenas quantidades de cido silico ligados a alguns resduos sacardeos ligando-se atravs de um resduo de GalNAc a um aminocido de Ser/Thr da protena central.

Heparina uma GAG constituda por um polissacrido de baixo peso molecular com unidades dissacardeas unidas por ligaes -1,4, cada uma delas contendo um resduo GlcN ligado a um IdUA/GlcUA por uma ligao glicosdica -1,4. A maior parte dos resduos de cido urnico so inicialmente GlcUA mas depois de terminada a sntese da cadeia polissacardea uma 5-epimerase converte cerca de 90% dos resduos de GlcUA em IdUA. Resduos GlcN encontram-se sulfatados em N e alguns esto acetilados.

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A protena central da Proteoglicana de heparina apresenta duas caractersticas muito particulares muito particulares em que a primeira reside no facto de a cadeia polipeptdica ser constituda exclusivamente pelos aminocidos glicina e serina, e por outro lado, cerca de 2/3 dos resduos de serina se encontrarem ligados a cadeias de GAGs de heparina com um PM compreendido entre 5.000 15.000 podendo em alguns casos ser superior. A heparina encontra-se essencialmente em grnulos intracelulares de mastcitos, mas tambm no fgado, pulmo e pele. um importante anti-coagulante.

Sulfato de Heparina Encontra-se ligada a uma protena central surgindo sob a forma de Proteoglicana extracelular presente na superfcie celular, com o seu ncleo proteico a atravessar a membrana plasmtica da clula. Desta forma, participam em fenmenos de comunicao em clulas. Esta proteoglicana tambm encontrada ao nvel da membrana basal, no rim em associao com o colagnio tipo IV e com a laminina onde desempenha um importante papel na capacidade de filtrao selectiva do glomrulo renal. Embora semelhante heparina apresenta uma composio mais varivel. Contm menos resduos de GlcN sulfatados em N mas mais grupos N-acetilo e o cido urnico que predomina o GlcUA.

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Glicoprotenas de Estrutura Biossntese Inicialmente sintetizado o esqueleto proteico ao nvel do RER medida que o mRNA vai sendo traduzido para protenas em ribossomas, esta vai entrando para o retculo. Ao formarem-se as protenas, estas podem seguir 3 caminhos: o Lmen do RER o Entrar na via de secreo o Ficar na membrana do RER

Lmen do Retculo Endoplasmtico Rugoso Tem na extremidade carboxilo uma sequncia KDEL Aqui as protenas vo sofrer modificaes ps-traducionais: o Adquirem estrutura terciria o Adquirem estrutura quaternria o Adquirem ligaes persulfureto (SS) Ligaes covalentes que se formam entre tomos de enxofre das cistenas que ajudam a estabilizar a estrutura terciria. o Glicosilao adio de acares a protenas que tem muita importncia porque Protegem as protenas de membrana da protelise (int e ext) impedindo a entrada de ligandos, evitando assim a destruio da clula Activam/desactivam molculas Intervm no desenvolvimento embrionrio Podem camuflar clulas cancergenas e o organismo no produz anticorpos para as destruir Altera as propriedades das protenas modificando a sua estabilidade, solubilidade e volume Os hidratos de carbono adicionados funcionam como sinais de reconhecimento celular de protenas, direccionando as protenas para o seu destino final.

Tipos de Glicosilaes Glicosilao do Tipo N o Mais comum no lmen do RER o Ligao estabelecida entre um resduo de acar e o tomo de azoto do grupo amida do aminocido asparagina. o A cadeia oligossacardea das glicoprotenas de estrutura ligadas por tomo de azoto geralmente de grande tamanho, tendo pelo menos 5 resduos de acar. o A Biossntese de Glicoprotenas de Estrutura (PS) ligadas por tomos de azoto comea com a sntese de um lpido insaturado de cadeia longa que fica na 29

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superfcie citoplasmtica da membrana Dolicol, que fosforilado para formar Dolicol Fosfato, reaco catalisada pela Dolicol Quinase cuja fonte de fosfato o ATP. Na superfcie citoplasmtica do RER so sintetizados os oligossacridos: inicialmente h transferncia de uma N-Acetil-Glucosamina fosfato a um Dolicol Fosfato aceitador, com gasto de energia (UDP) libertando UMP. Depois une-se a uma N-Acetil Glucosamina formando a 1 ligao glicosdica, com gasto de energia (UDP). 5 Resduos de Manose so adicionados sequencialmente a partir de GDP. O oligossacrido em formao entra para o lmen do RER so adicionados mais 4 resduos de Manose a partir de um intermedirio ligado ao Dolicol Fosfato. 3 Resduos de Glicose vindos do citosol atravessam a membrana e so adicionados a partir de um intermedirio ligado ao Dolicol Fosfato. O oligossacrido complexo transferido a uma protena que emerge do lmen do RER por uma oligossacrido transferase. Esta transferncia feita para um resduo de asparagina pertencente sequncia tripeptdica Asn-X-Ser/Thr onde X um aminocido qualquer excepto prolina ou aspartato. Em seguida h um processamento ou modificao do oligossacrido por glicosilaes que envolve a remoo sequencial de alguns resduos de acares (3 glucoses e 1 manose) da estrutura recm-transferida. Glicoprotenas do Tipo Complexo So compostas por N-Acetil Glucosamina, manose, fucose, galactose e cido N-Acetil Neuramnico. As possveis diferenas estruturais encontradas dentro das glicoprotenas deste grupo residem no nmero de cadeias oligossacardeas ramificadas (a maioria varia entre 2, 3, 4 ou 5 cadeias) e no nmero de resduos de cido N-Acetil-Neuramnico (variando entre 0 e 4 por cadeia oligossacardea).

Glicoprotenas ricas em Manose Constitudas exclusivamente por resduos de Manose e N-AcetilGlucosamina em nmero varivel. Habitualmente apresentam 2 a 6 resduos adicionais de manose ligados ao ncleo pentassacardeo. Assim, as diferenas existentes entre as glicoprotenas destes grupos residem no nmero de resduos de manose que se encontram ligadas aos resduos de N-Acetil-Glucosamina. o Glicoprotenas Hbridas Apresentam na sua composio cadeias oligossacardeas complexas e ricas em manose ligadas a diferentes resduos de asparagina do mesmo polipptido. Glicosilao do Tipo O o Inicia-se no lmen do RER e continua-se no Aparelho de Golgi. o 30

o

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Ligao glicosdica estabelecida entre o resduo de acar da cadeia oligossacardea e o tomo de oxignio do grupo hidroxilo dos aminocidos serina ou treonina. O glicognio uma glicoprotena pertencente a esta classe, mas a ligao estabelecida com o aminocido hidroxilisina, a cadeia oligossacardea das glicoprotenas liga-as por tomos de oxignio e geralmente de tamanho pequeno contendo apenas 1 a 4 resduos de acares. Existem 3 subclasses de ligaes tipo O: GalNAc Ser/Thr (predominante, mucinas) Gal-Gal-Xyl-Ser (Proteoglicanas) Gal-hidroxilisina (glicognio)

GalNAc (mucinas) No Aparelho de Golgi ocorre incorporao dos diferentes acares nesse esqueleto proteico envolvendo uma reaco de adio sequencial desses mesmos acares a partir dos respectivos acares dinucleotdicos (UDP-N-Acetilglucosamina, UDPGalactose, GDP-Manose) e mononucleotdicos (CM-N-cido Acetilneuramnico). A adio de diferentes acares catalisada por Glicosil Transferases especficas. Todas as enzimas glicosil transferases conhecidas at ao momento so protenas integrais de membrana e apresentam a sua poro cataltica voltada para o interior do lmen do aparelho de Golgi onde exercem a sua funo. Os acares nucleotdicos mono e difosfato, que constituem os intermedirios de elevada energia utilizados na biossntese das cadeias oligossacardeas, so sintetizados no citosol a partir de nuclesidos trifosfatados e acares fosfatados. Depois de sintetizados no citosol estes acares nucleotdicos mono e difosfatados entram para o lmen do Aparelho de Golgi atravs de protenas transportadoras especficas chamadas Permeases atravs de um mecanismo especial de antiporte. Simultaneamente, no interior do Aparelho de Golgi, o acar adicionado a protena em resultado da reaco das diferentes glicosiltransferases com libertao de vrios nuclesidos di e monofosfatados. Estes vo ser exportados para o exterior do Aparelho de Golgi. No entanto, antes de serem exportados, os nuclesidos fosfatados (UDP e GDP) so alvo de uma hidrlise por fosfatases existentes no lmen deste organito que os transforma nos respectivos nuclesidos monofosfatados (UMP e GMP).

Muitas glicoprotenas tm ligaes tipo O e N (Glicopurina da membrana do eritrcito) Entrar na Via de Secreo Aparelho de Golgi o Vacolos o Exterior o Lisossomas

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Ficar na Membrana do Retculo Endoplasmtico Rugoso As protenas que ficam na membrana do RER tm uma sequncia de 20-25 aminocidos hidrofbicos que formam uma hlice transmembranar ancorada na bicamada fosfolipdica. A poro hidrofbica localiza-se na parte hidroflica da membrana virada para o lmen ou da membrana virada procosol, dispondo-se de diferentes formas topologia das protenas de membrana.

Estrutura As glicoprotenas so protenas conjugadas com curtas cadeias laterais de heterossacridos (poro menos representativa determinada pela alimentao e enzimas intervenientes no processo), ligada covalentemente cadeia polipeptdica (poro mais representativa determinada geneticamente). Na posio terminal das cadeias oligossacridas encontra-se o cido N-Acetil Neuramnico, estando este habitualmente ligado a um resduo de galactose ou N-AcetilGalactosamina subterminal. Nas posies mais internas encontram-se, ento, os resduos de manose, glucose, fucose e N-Acetil Glucosamina. Quanto s suas funes Molculas com funes estruturas (glicoprotenas que integram as membranas estruturais das clulas) Macromolculas caractersticas do tecido conjuntivo (Colagnio e Elastina) Lubrificantes e agentes protectores (mucinas e certas secrees mucosas) Funes imunolgicas (Imunoglobulinas, antignios de histocompatibilidade, complemento e interfero) Hormonas, enzimas e receptores de membrana Todas as GP so factores de coagulao Meio de comunicao pois tm radicais glucdicos H GPs que permitem que certos peixes vivam a baixas temperaturas debaixo de gua Na fertilizao existem GPs na zona pelcida que funcionam como receptores do espermatozide.

Mucinas Contm grande percentagem de cido Silico e Resduos Sulfatados: tm sequncias repetidas de Ser-Thr-Pro. Tem ligaes tipo O glicosdicas (G-INAc-Ser) e so altamente viscosas e elsticas. Funo Barreira protectora na superfcie do tecido epitelial Mascaram superfcies de certos antignios, estando envolvidas nas relaes clulaclula. 32

Lectinas So capazes de fixar glcidos e radicais glucoconjugados, permitindo assim a marcao das GPs muito importantes na investigao bioqumica: Purificao e anlise de protenas Estudo das superfcies celulares Para gerar clulas mutantes que no tm algumas enzimas para a sntese de oligossacridos

Fibronectinas Dmero composto por duas subunidades muito grandes unidas por um par de pontes bissulfito prximo das suas extremidades C-terminal. Cada subunidade dobrada numa srie de domnios funcionalmente diferentes em forma de basto, separados por regies de cadeias flexveis. Um domnio, por sua vez, liga-se ao colagnio ou heparina ou a receptores especficos da superfcie das diferentes clulas por sequncias RGD (Arg-Gly-Asp) da fibronectina. Funes Interligao dos elementos matriciais (arquitectura adesiva matricial) Adeso clula-matriz o Rede adesiva matricial, polimerizao, cross-linking o Adeso esttica (fibroblastos residuais), permitindo uma fixao das clulas matriz o Migrao celular Migrao celular nos embries dos vertebrados Coagulaoes, cicatrizaes, fagocitose, quimiotaxia (conjunto de elementos que promovem a migrao celular, at um certo local) fibronectina circulante. Regulao Existem fibronectinas diferentes codificadas por um nico gene A transcrio produz uma nica molcula de RNA que enorme e pode sofrer splicing em 3 regies diferentes, dependendo do tipo celular e seu estado de desenvolvimento, permitindo que a clula produzida o tipo de fibronectina mais adequado para as necessidades do tecido.

Tenascina Quanto estrutura Glicoprotena semelhante fibronectina, constituda por 6 cadeias polipeptdicas unidas por ligaes bissulfito em C-terminal.

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Tm domnios funcionais para a ligao fibronectina e ao syndecam (Proteoglicana de Membrana) Quanto funo

Promove ou inibe a adeso celular mediada por diferentes domnios e dependendo do tipo de clula (pensa-se que a inibio muito importante para a migrao celular) Tem uma distribuio restrita, sendo abundante na matriz da clula dos tecidos embrionrios.

Laminina Das primeiras protenas da matriz extracelular sintetizadas pelo embrio e em estgios iniciais do desenvolvimento a lmina basal contm muito pouco ou nenhum colagnio tipo IV, consistindo principalmente numa rede de laminina. A laminina um complexo grande e flexvel formado por 3 cadeias muito longas de polipptidos organizadas na forma de uma cruz assimtrica e mantida unida atravs de pontes dissulfito. Como muitas outras protenas da matriz extracelular, contm vrios domnios funcionais: Um liga-se s molculas de tipo IV Outro ao sulfato de heparana Outro entactina Outros dois ou mais ligam-se a receptores proteicos de laminina localizados na superfcie das clulas. Assim tem como principal funo promover a adeso de clulas epiteliais lmina basal.

Integrinas Quanto estrutura Protenas integrais de membrana heterodimricas, compostas por duas subunidades de glicoprotenas e , associadas no covalentemente. O extremo N-terminal extracelular e o C-terminal intracelular. H uma grande diversidade de integrinas, j que foram definidos 9 tipos de subunidades e 14 tipos de subunidades . A diversidade aumentada mais pelo splicing alternativo de alguns RNAs de integrinas. A regulao da ligao feita por caties divalentes extracelulares (clcio, magnsio) que se ligam em 3 ou 4 domnios da poro extracelular da cadeia . A ligao extracelular da integrina com a matriz faz-se na extremidade N-terminal. Tem como sequncia de afinidade o RGD (Arg-Gly-Asp) e outros existentes nos ligandos. Os ligandos so multifactoriais ou unifactoriais. 34

Existem integrinas de sinal especfico Sist Fak sistema de adeso focal de quinases: o A integrina receptora um non receptor tyrosina kinase que quando activada por um ligando autofosforila-se, mas no tem capacidade de fosforilar directamente as outras protenas. Apenas induz uma ligao bissulfito promovendo a agregao de integrinas que produzem sinais intracelulares, atravs de protenas intermedirias, que fazem transduo de sinal (ERK, MAP, SER e P1P3). Em algumas situaes, a protena integrina apenas funciona juntamente com um factor de crescimento que se liga a um co-receptor junto integrina na membrana celular, permitindo a activao do receptor integrina. O co-receptor um core proteico transmembranar. A ligao intracelular da integrina (com o citoesqueleto) na extremidade C-terminal aps a ligao de uma integrina ao seu ligante na matriz, a cauda citoplasmtica da cadeia liga-se Talina ou -actina ou Vinculina, formando um complexo de protenas de ligao intracelular. Quanto funo

Ligao clula (citoesqueleto)/matriz Modulao da forma celular e orientao da matriz o A forma da clula vai mudando ao longo de toda a vida, pois a distribuio de integrinas na clula vai variando tambm com o tempo. Por outro lado, as matrizes esto orientadas de forma diferente consoante o tecido em causa e as clulas que o constituem. o Isto acontece porque existem interaces recprocas entre a fibronectina extracelular e os filamentos e actina intracelulares atravs da membrana plasmtica dos fibroblastos, interaces essas mediadas por integrinas. o Assim, os citoesqueletos das clulas podem exercer foras que orientam as macromolculas da matriz que so secretadas pelas clulas e as macromolculas da matriz organizam os citoesqueletos das clulas e modulam a sua forma. Diferenciao Celular o Multifuncional que vai produzir integrinas atravs de factores de crescimento. o Estas integrinas deixam de ter afinidade para outra clula e para a secreo dessa outra clula, formando assim outros tecidos diferentes com clulas de formas diferentes. Migrao Celular o As integrinas diferem dos receptores da superfcie celular por hormonas e ou outras molculas sinalizadoras solveis, porque se ligam aos ligantes com afinidade relativamente baixa e esto presentes numa concentrao muito superior na superfcie da clula. o Esta distribuio faz sentido uma vez que a ligao simultnea, porm fraca, a vrias molculas da matriz permite que as clulas explorem o ambiente sem perder a sua ligao matriz, se a ligao fosse muito forte as clulas

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provavelmente tornar-se-iam irreversivelmente ligadas matriz e no teriam a capacidade de se movimentar princpio velcro. Ex. Embriognese Inflamao Os fibroblastos movem-se quimiotaxicamente para o local da leso para formar cicatrizao. Esta migrao tem a ver com a exposio ou represso de integrinas superfcie do tecido.

Fibras Reticulares So fibras com 0,5 a 2m de dimetro que se dispem formando uma rede ou malha e com uma forte afinidade pela prata, sendo chamadas de Argirfilas. Quimicamente formadas por colagnio tipo III associado a elevado teor de glicoprotenas. So abundantes nos rgos hematopoiticos (bao), fgado e rgos linfides. Constitudo por reticulina.

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Polissacridos Hidratados So glcidos (tm grupos OH C=O), so sidos. As oses podem reagir umas com as outras entre o OH do C do carbonilo de uma ose com o OH ou C3 ou C6 da outra ose, formando molculas maiores ligaes glicosiladas tipo ou simples. Por hidrlise apenas originam oses e poliosidos (mais de 10 oses so insolveis em gua, no so doces e tm aspecto de p). Podem ser homoglicanas (mesmo tipo de oses) ou heteroglicanas (por hidrlise libertam vrios tipos de oses) Os polissacridos hidratados so polissacridos associados a gua (hidratados).

Degradao dos Componentes da Matriz Extracelular A regulao do turn-over das macromolculas da matriz extracelular importante para uma srie de processos biolgicos importantes. A rpida degradao ocorre, por exemplo, quando o tero involui aps o parto, ou quando a cauda do girino reabsorvida durante a metamorfose. Uma degradao mais localizada dos componentes da matriz necessria quando as clulas migram atravs da lmina basal, como quando as clulas brancas do sangue migram atravs da lmina basal vascular para os tecidos em resposta a infeces ou alguma leso, ou quando clulas cancerosas migram do seu local original para rgos distantes, atravs da corrente sangunea, vasos linfticos, num processo conhecido como metstase. Mesmo na matriz extracelular de animais adultos, aparentemente esttica, h um lento turn-over devido degradao e ressntese. Em cada um dos casos, os componentes da matriz so degradados por enzimas proteolticas extracelulares, secretadas localmente pelas clulas. A maioria destas enzimas pertencem a uma das duas classes gerais de proteases: muitas so Metaloproteases que dependem de Clcio e Zinco ligado para possurem actividade, outras so Serinoproteases que possuem uma serina altamente reactiva no stio activo. Vrios mecanismos operam para assegurar que a degradao dos componentes da matriz seja rigorosamente controlada. Primeiro vrias proteases so secretadas como precursores inactivos que s podem ser activados localmente. Segundo, a aco das proteases confinada a reas especficas por vrios inibidores de proteases secretados pelas clulas, como os inibidores de metaloproteases teciduais (TIMPs) e os inibidores de Serinoproteases chamados Serpinas. Estes inibidores so especficos para as proteases particulares e ligam-se fortemente s enzimas activadas, bloqueando a sua actividade.

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Terceiro, vrias clulas possuem receptores na sua superfcie para ligar-se a proteases como a U-PA (activador do plasminognio tipo Uroquinase), assim restringindo a enzima aos locais onde ela necessria.

Elementos MineraisO nosso organismo tem vrios componentes inorgnicos. Principais: Constituem 70% do material inorgnico do organismo. Clcio, fsforo, magnsio, sdio, potssio, cloro, enxofre, ltio Oligoelementos: Aparecem em pequenas quantidades no nosso organismo. Essenciais cobalto, cobre, cromo, flor, magnsio, selnio, zinco e Iodo o organismo no os produz Provavelmente Essenciais estanho, nquel, silcio e vandio No essenciais alumnio, antimnio, arsnico, bismuto, germnio, mercrio, ouro, platina, titnio Clcio O Clcio desempenha no organismo funes importantes e variadas: Intervm na mineralizao Coagulao sangunea, em que interliga os factores K dependentes superfcie lesada Contraco muscular, pois s ocorre contraco quando o clcio entra no citosol das clulas musculares e se liga troponina C. Quando se finaliza, uma ATPase clcio dependente devolve o excesso de clcio ao retculo sarcoplsmico Processos de activao enzimtica, o cAMP activa a libertao intracelular de clcio pelo Retculo Endoplasmtico Rugoso, que se liga calmodulina activando-a. Esta por sua vez liga-se a uma enzima (guanilato ciclase, fosfodiesterase, ATPase, glicognio, fosforilase, quinase, etc.) activando-a. A enzima activada pode fosforilar outras protenas como a actina e a miosina do citoesqueleto que promove o movimento de grnulos de secreo para a periferia e posteriormente para o exterior. Adesividade celular e mantm as funes das membranas celulares Transmisso do Impulso Nervoso o clcio extracelular e ao entrar para a clula altera o potencial de membrana, despolarizando-a, criando um impulso electroqumico.

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Metabolismo Fsfo-Clcio O Metabolismo do Fsfo Clcio um mecanismo e um conjunto de reaces de Fsfo-Clcio natureza qumica que regulam o ciclo do clcio e do fosfato no nosso organismo. Comea Comea-se pelo metabolismo do Clcio embora ambos estejam interligados. Intestino

Vaso Sanguneo

Osso Armazm Rim

Como em todos os sistemas, h uma porta de entrada para o clcio, uma porta de sada e uma de armazenamento armazenamento. O clcio obtido no exterior por uma via exgena (ingesto de alimentos ricos em clcio cuja absoro feita a nvel intestinal). O clcio eliminado para o exterior pelos rins, regulando assim a concentrao de , clcio. No organismo humano adulto saudvel existe aproximadamente 1,2kg de clcio, que uma constante biolgica muito estreita permitindo apenas uma variao de 0,1kg. Isto porque o desvio de clcio ionizado para alm destes valores provoca consequncias graves (hipocalcmia paragem muscular muscular; hipercalcmia convulses tetnicas e hiperexcitabilidade). O clcio armazenado no osso que funciona como reservatrio, preparado para suprimir as necessidades do organismo (via endgena de obteno de clcio).

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O total de clcio do nosso organismo est distribudo em trs grandes compartimentos: Plasma Pool extracelular 1%Lquido Intersticial Osso, Cartilagem, Dentes

Pool Peristeo 1%

Pool sseo 98%

Pool miscvel 2% Existem trs factores envolvidos na regulao da calcmia: 1. PTH 2. Calcitriol 3. Calcitonina PTH (Hormona Paratiroideia)

Pool imiscvel 98%

produzida pela glndula paratiroideia sob a forma de pr pr-pr-hormona at 115 hormona aminocidos. medida que vai sendo sintetizada, vai entrando no Retculo Endoplasmtico Rugoso onde a sequncia pr c clivada formando uma pr-hormona que transportada para o hormona Aparelho de Golgi. A, vai ser processada por enzimas proteolticas que clivam a sequncia pr levando formao da PTH madura e activa hormona peptdica composta por uma cadeia simples, sem ligaes nem glicosilaes.

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Regulao da sntese da PTH A maior parte da PTH sintetizada e processada com rapidez: quando as concentraes de clcio so altas, a formao da pr-PTH alta. Assim, o clcio afecta a produo da PTH no pela sntese, mas pela degradao (o nico caminho para intensificar a sntese de PTH aumentar o tamanho e nmero de clulas produtoras de PTH nas Paratiroideias). A PTH ento incorporada no Aparelho de Golgi em vesculas: De armazenamento, para uma secreo subsequente De secreo imediata para o sangue De secreo onde primeiro h uma clivagem da PTH (este tipo de clivagem ocorre ainda no tecido paratiroideu, mas tambm pode ocorrer a nvel perifrico, nomeadamente nas clulas de Kupffer no fgado). A clivagem feita por endopeptidases, como as catepsinas D e B. As catepsinas clivam a PTH em dois segmentos: o PTH 01-36 para a degradao o PTH 37 84 para a circulao Regulao da Secreo em Vesculas Ca2+ Srico Ca2+ Intracelular Activao das Fosfodiesterases cAMP produzindo pela Adenilciclase Activao de protenas kinases Fosforilao dos grnulos PTH Relao Directa Relao Inversa

Em baixas concentraes de clcio, secretada muita PTH de forma a aumentar a concentrao de clcio. A PTH uma hormona hipercalcemiante. A PTH entra em circulao e vo exercer a sua aco nos rgos alvo (actua atravs de um mecanismo de transduo hormonal proteica)

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Ligao ao receptor da membrana

Activao da Adenilato Ciclase

Aumento do cAMP intracelular

Ligao do Clcio Calmodulina e activao das protenas quinases

Fosforilao de protenas intracelulares especficas que medeiam as aces biolgicas da hormona

Mtodo Mais Rpido No rim actua directamente na reabsoro de clcio, o que aumenta a secreo de fosfato (PO42-) para que o limite de solubilidade no seja ultrapassado e no haja depsitos pedras nos rins, vescula. Por outro lado, a PTH induz no rim a estimulao da 1--hidroxilase, que vai aumentar as concentraes de Vitamina D.

Mtodo Mais Eficiente No osso, a Vitamina D (a PTH no actua directamente) e a PTH vo activar os osteoclastos que degradam a matriz, libertando clcio para o sangue. Como tambm h libertao de fosfato este vai ser excretado a nvel dos rins, para que os dois ies no fiquem em concentraes muito elevadas no sangue e precipitem. No intestino, a PTH no vai actuar directamente, a Vitamina D que promove a absoro de clcio no lmen.

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Cacitriol (Vitamina D3) A vitamina D3 uma hormona esteride que pode ser obtida de duas formas diferentes: Endgena

Exgena Absorvido ao nvel do intestino onde passa para o sangue.

A vitamina D3 uma molcula lipossolvel, logo para ser transportada na corrente sangunea f-lo agregada a outra molcula Globulina Transportadora de Vitamina D. Regulao Em baixas concentraes de Vitamina D3, aumentada a sua produo para repor os nveis normais. Hormona hipercalcemiante. Em baixas concentraes de clcio e consequentemente baixas concentraes de fosfatos, h aumento da concentrao da PTH, o que leva ao aumento da produo de Vitamina D a nvel renal. A vitamina D vai ento actuar ao nvel do intestino: a Vitamina D funciona como uma hormona esteride: une-se a um receptor intracelular que vai fazer a ligao ao DNA da clula promovendo a transcrio de certos genes em mRNA que vai ser traduzido para protenas. A CBP Clcio Binding Protein fixa o clcio intracelularmente. Por outro lado, induz determinados produtos que promovem o movimento do clcio do lmen intestinal para o fludo extracelular (mecanismo mal estudado). 43

Calcitonina um pptido de 32 aminocidos, secretado pelas clulas parafoliculares da tiride (originrias da crista neural) ou Timo. Toda a molcula incluindo um loop de 7 aminocidos formado por pont cis-cis pontes necessria para a sua actividade biolgica. A sua produo estimulada por uma elevada concentrao de clcio e inibida pela excessiva diminuio desta concentrao concentrao. A sua funo reduzir a concentrao de clcio (hipocalcemiante) (hipocalcemiante).

Osso Velocidade de dissoluo do osso. Estimula os osteoclastos a libertar clcio e fosfato

Rim Depurao renal de clcio Excreo de fosfato Aces da PTH

IntestinoPromove a sntese de calcitriol Indirectamente absoro de clcio. Favorece a absoro de Clcio e Fosfato

Aco Clcio Fosfato

PTH

Calcitriol Matriz de reabsoro Clcio e fosfato sanguneos Inibe os osteoclastos Estimula os osteocitos

Clcio Fosfato

Calcitonina

Clcio Fosfato

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Mineralizao A Calcificao semelhante mineralizao, mas pressupe a utilizao s de clcio. A Cristalizao diferente da mineralizao, pois implica a formao de cristais organizados.

1 Fase ou Nucleao a fase cristalina que identificamos a partir do momento em que se d a transio de uma fase lquida para uma fase slida, ou seja, quando aparece a 1 fase slida identificvel, slida, diz-se que se deu a nucleao A nucleao diz-se primria, quando no existe nenhuma outra nucleao. se substncia, nem existe nenhum cristal formado. A nucleao primria pode ser: bstncia, Homognea quando o meio est isento de qualquer outra espcie qumica alm dos elementos que participam na mineralizao, ou seja, o clcio e o fosfato, que se juntam para formar o cristal, mas no h mais nenhuma substncia no meio que ajude na realizao da nucleao. Heterognea quando existem na soluo outras espcies, isto , substncias estranhas ao cristal, mas que permitam a sua formao (agentes nucleadores) (agentes nucleadores

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nucleao que ocorre no homem, pois mineralizada uma matriz que contm elementos contaminantes orgnicos buracos de colagnio. A nucleao secundria ocorre quando existem cristais j formados, antes de se iniciar a nucleao. Ento, o segundo cristal que aparece j uma nucleao secundria. 2 Fase ou Epitaxia a fase em que, aps a formao do primeiro cristal, se d o crescimento desse cristal. No Homem ocorre ao longo das molculas de tropocolagnio.

Tecidos do Organismo Ricos em Clcio e Fosfato Locais onde ocorre a mineralizao: osso, dente (esmalte, dentina e cimento) osso menos mineralizado que a dentina, a dentina tem uma mineralizao semelhante do cimento, o cimento e a dentina so menos mineralizados que o esmalte. ESMALTE > DENTINA/CIMENTO > OSSO Local onde no ocorre mineralizao: rim e msculo

Mineralizao dos Tecidos Dentrios Os dentes so formados por trs tecidos mineralizados: esmalte, dentina e cimento, se bem que alguns autores consideram o esmalte como uma estrutura mineralizada, porque este tecido no estado adulto no contm clulas no seu interior. A polpa pode tambm mineralizar-se em resposta a processos de envelhecimento ou a diversos tipos de agregaes, como as cries ou os tratamentos dentrios. A mineralizao no um processo totalmente uniforme, dado que apresenta particularidades para cada tecido. Por exemplo, a mineralizao do esmalte produz-se sobre a matriz orgnica que no tem nenhuma semelhana com outras matrizes de outros tecidos mineralizados. Dentro da dentina existem diferenas entre as dentinas do manto e circumpulpares ou entre a intertubular e a peritubular. A mineralizao consiste na elaborao de uma estrutura matriz orgnica rodeada por um fluido super-saturado de ies clcio e fosfato que vo precipitar espontaneamente sob a forma organizada de cristais de hidroxiapatite. Os cristais no so homogneos para todos os tecidos. Os maiores aparecem no esmalte, onde o seu tamanho dez vezes superior ao dos outros tecidos. Estes cristais esto rodeados por uma banda de gua, chamada capa de hidratao de cristal. Neste meio aquoso encontram-se dissolvidos diversos ies que podem trocar-se com os que formam a rede inica de hidroxiapatite, que pode aparecer superfcie do cristal por interaces electrostticas. 46

A velocidade de mineralizao e o tipo de mineral formado depende de factores tais como o pH e a concentrao de ies (clcio, fosfato e outros). Isto porque: A fosfatase alcalina precisa de um pH bsico (alto) para funcionar Se o pH muito baixo, os ies H+ vo reagir com o fosfato que deixa de estar disponvel para a mineralizao.

Existem vrias teorias sobre a mineralizao 1) As clulas do tecido conjuntivo secretam vesculas matriciais Nos tecidos duros do tipo conjuntivo, quando as clulas formam uma quantidade suficiente de matriz orgnica, libertam nessa matriz extracelular pequenas vesculas provenientes da sua membrana plasmtica (estas vesculas foram observadas em zonas nas quais est a comear a ser produzida a mineralizao, por exemplo durante a formao da dentina de manto ou nas trs primeiras etapas da cimentognese). O seu dimetro varia entre 30 200 nanmetros e parecem actuar na nucleao, dado que contm vrios tipos de glicerofosfolpidos diferentes dos da membrana plasmtica das clulas (apresenta muitos glicoesfingolpidos, fosfatidilserina, esfingocolina e colesterol livre e no h fosfatidilcolina). Estes glicerofosfolpidos tm uma carga ntida a pH fisiolgico. Os ies clcio ao interagirem electrostticamente com os fosfolpidos ficam inseridos na vescula (foi identificado que as vesculas quando no tm estes lpidos no conseguem fazer nucleao).

2) As clulas do tecido conjuntivo secretam uma matriz orgnica Esta teoria assume que os componentes orgnicos servem como nucleadores, pois tm regies de aminocidos cujas cadeias proteicas tm uma geometria tridimensional estequiomtrica e uma distribuio da carga elctrica peculiares. A disposio no espao destes grupos faria com que num fluido supersaturado de ies fossem privilegiadas ligaes em detrimento de outras, baixando a energia de activao e orientando o contacto entre o fosfato, o clcio e os hidroxilies e, contribuiria para o seu adequado ordenamento no espao em forma de rede inica Teoria Matricial ou de Molde.

Agentes Nucleadores a) Colagnio (protenas colagnicas) ver propriedades do colagnio associado em fibras na 1 parte Existem trs hipteses para a nucleao nos buracos de colagnio 1) O colagnio tem sido considerado como agente da nucleao, dado que pode esterificar fosfato com os grupos hidroxilo da hidroxiprolina e atrair o clcio, que 47

interaccionaria com os grupos carboxilos livres. Estas associaes produzem-se de forma regularmente espaada e repetitiva. 2) A mineralizao comea nos buracos, entre as molculas do tropocolagnio, a partir de 3 pequenos ncleos cristalinos. Aps o crescimento dos cristais ocorre libertao de novos ncleos. 3) O colagnio forma uma rede que condiciona orifcios. A esta rede ligam-se outras macromolculas nucleadoras que intervm directamente na formao dos cristais. Assim, o colagnio no funciona directamente como agente nucleador. Esta a hiptese mais aceitvel, pois ao purificar-se colagnio e ao coloc-lo numa soluo supersaturada de ies no ocorreu mineralizao. A epitaxia ocorre posteriormente ao longo das fibras de tropocolagnio. b) Proteoglicanas Na matriz elas associam-se ao colagnio formando as Redes de Mathews e tendem a ficar concentradas junto dos buracos. As Proteoglicanas so constitudas por GAGs. Antes da mineralizao, a proteoglicana degrada enzimaticamente, desaparece, e deixa de estar a fixar o clcio que fica livre, contribuindo para aumentar a quantidade de clcio no fluido supersaturado. Assim, as Proteoglicanas funcionam como um inibidor enquanto existem, sendo degradadas para permitir a mineralizao. c) Protenas No Colagnicas So polianinicas, logo na mineralizao tem funo de: Ser nucleadores minerais, ao colocarem-se nas fibras de colagnio Actuam como reguladores da forma e velocidade da mineralizao Promover a difuso de clcio no tecido Regular a formao de fibras de colagnio e at proteoglicanas.

As Fosfoprotenas depois de serem exocitadas por uma clula para o meio extracelular, ligam-se a um local especfico na fibra de colagnio (zonas de nucleao) por interaces electrostticas. Estas protenas so muito fosforiladas e tm grandes quantidades de fosfato. Os radicais carboxilo do fosfato vo ento ter carga negativa e vo atrair mais ies fosfato. A este sistema negativo, positivo, negativo chamamos complexo ternrio. Na altura da mineralizao temos de disponibilizar clcio e fosfato uma das maneiras possveis : Os complexos ternrios da fosfoprotena tendem a dissociar-se nas zonas de nucleao, porque a que vai existir mais clcio e fosfato, ficando igualmente prximos do colagnio. Numa dada altura, a parte que no faz complexos ternrios degradada enzimaticamente, aumentando desta forma o clcio e o fosfato disponvel. Protenas Gla: As cargas negativas vo interagir com o clcio fixando-o e depois disponibilizando-o na frente de mineralizao. 48

Glicoprotenas: Tm o papel de provocarem uma concentrao no local da nucleao, da matria-prima que vai formar o cristal (clcio). Por outro lado fornecem energia para o processo de mineralizao. Dada a existncia de agentes nucleadores, alguns autores questionaram a funo das vesculas como agentes iniciadores da nucleao. Foi sugerido que estas matrizes poderiam cumprir outras funes, como a de actuar como bombas de clcio para controlar a libertao dos ies inorgnicos no fluido extracelular, de onde estes ltimos seriam nucleados por outros componentes da matriz.

3) Teoria da Fosfatase Alcalina Hexose Monofosfato Hexose Difosfato Glicero Fosfatos Pirofosfato

Fosfatase Alcalina Fosfato Hexose/Glicerol

Em 1923 afirmava-se que a nucleao era feita por uma teoria: a da fosfatase alcalina. Segundo esta teoria baseada no facto de os locais de mineralizao serem ricos nesta enzima, a fosfatase alcalina hidroliza a ligao ster dos fosfatos orgnicos. A enzima depois, capta os fosfatos orgnicos que esto na matriz (na forma de hexoses monofosfato e difosfato, glicerofosfatos, fosfoprotenas, pirofosfato) cliva a ligao do fosfato tornando o Fosfato Inorgnico. Deste catabolismo resulta o fosfato livre, disponvel para se ligar ao clcio. Assim, aumentamos a concentrao de fosfato na matriz, formando a supersaturao de clcio e fosfato. Quando se ultrapassa o produto de solubilidade os ies depositam-se de forma desorganizada formando fosfato de clcio amorfo que depois sofre uma transio para uma forma cristalina apatite. Por vrios aspectos esta teoria foi considerada incompleta e actualmente acredita-se mais na teoria 1 e 2: porque que apesar de ter clcio e fosfato o rim no mineraliza? Porque se produzem alimentos que inibem a mineralizao inibidores de mineralizao Produzem fosfoprotenas, pirofosfato que compete com o fosfato para os locais da nucleao e no permitem que as concentraes dos fosfatos nestes locais sejam to elevadas Produzem citrato e magnsio que captam o clcio. No permitem que a concentrao de clcio nestes locais seja to elevada.

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Produzem fosfoprotenas, osteocalcina, colagnio e glicoprotenas, proteoglicanas que at serem degradadas mantm agregadas a si o clcio.

Porque que o rim, que mais rico em fosfatase alcalina do que o tecido mineralizado no se mineraliza? S pela aco desta enzima no se consegue explicar a grande quantidade de fosfato que necessria mineralizao. O produto de solubilidade para o fosfato de clcio amorfo de 32 enquanto que para as apatites biolgicas de 8,5, logo, o fosfato de clcio amorfo mais solvel que a apatite (logo no mineraliza) O clcio e o fosfato existem numa concentrao de 18 no plasma, ou seja, o plasma est supersaturado em relao apatite, mas est hipossaturado em relao ao fosfato de clcio amorfo. Esta a primeira razo pela qual no existe uma precipitao espontnea do fosfato de clcio amorfo no plasma.

Embriologia do Dente

Os dentes comeam-se a formar na 6 semana de vida a partir de um epitlio que recobre o estomdio. A, as clulas da crista neural vo migrar da ectoderme (clulas mesenquimatosas) por estmulos que vm da mesoderme subadjacente, condensando em 10 zonas em cada maxilar (10 dentes de leite em cada maxilar). Estas zonas de condensao vo continuar ligadas ectoderme pela lmina dentria, constituindo a bud stage fase de boto.

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As zonas de condensao ectodrmica comeam-se a organizar de forma diferente e comeam a ter forma diferente (forma de sino) quebrando o contacto com a superfcie (rgo do esmalte) e diferenciando-se em 4 zonas: 1- Epitlio adamantnico externo vai dar o esmalte 2- Epitlio adamantnico interno vai dar o ameloblasto 3- Clulas do retculo estrelado funo de nutrir os ameloblastos, pois estes afastam-se da zona vascularizada 4- Estrato intermdio camada central As clulas da mesoderme (papila dentria) vo migrar para o epitlio adamantnico interno e a diferenciam-se em odontoblastos.

Estes, condicionados por estmulos adequados, comeam a secretar a pr-dentina (produo centrpeta) e a primeira camada mineralizada em dentina.

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A pr-dentina, por sua vez, vai estimular a produo de esmalte pelos ameloblastos (produo centrfuga). Os componentes no ameloblsticos dos rgos do esmalte reprimem e atrofiam com a produo de esmalte. O retculo estrelado fica cada vez mais reduzido, os ameloblastos fundem-se e degeneram em restos celulares, que desaparecem quando dente erupciona.

A zona HES uma zona em diferenciao, na qual algumas clulas se diferenciam em cimentoblastos e outras em dentina radicular. As clulas da bainha de Hertwing tambm degeneram quando os cimentoblastos depositam cimento na superfcie da dentina. Isto permite a formao da raiz que vai empurrando o dente de forma a que haja a sua erupo. O desenvolvimento do dente permanente faz-se a partir de um boto embrionrio que se liga ao epitlio oral pela lmina dentria, por cima do boto do dente de leite. O desenvolvimento deste ocorre da mesma forma.

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BocaA boca situa-se na parte inferior da face, entre as fossas nasais e a regio supra-hiide. Apresenta uma forma oval de grande eixo ntero-posterior. Divide-se pelas arcadas alvolodentrias em duas pores: uma exterior, o vestbulo e outra interior, a boca propriamente dita. Estas pores comunicam atravs de espaos inter-dentrios e espaos retro-dentrios. Possui 6 paredes.

Parede Anterior A face anterior apresenta no lbio superior o sulco nasal (ou filtrum), que termina no tubrculo do lbio superior e no lbio inferior a fosseta mediana. A face posterior lisa e coberta por mucosa. O bordo aderente limitado exteriormente, no lbio superior, pelo sulco gnio-labial e, no labial inferior, pelo sulco mento-labial. Interiormente, o sulco gengivo-labial limitado pela reflexo da mucosa da face posterior dos lbios sobre as gengivas e interrompido pelo freio labial (mais ntido no lbio superior). O bordo livre corresponde transio entre a pele e a mucosa e apresenta, no lbio inferior, o entalhe mediano (tubrculo do lbio superior). A unio dos lbios ao nvel das suas extremidades origina as comissuras labiais e os lbios circunscrevem o orifcio bucal (ou fenda bucal quando os lbios se aproximam). Anatomicamente possui uma camada de pele, uma camada muscular, uma camada submucosa (com glndulas labiais) e camada mucosa. Paredes Laterais Estende-se do rebordo inferior da rbita ao bordo inferior da mandbula e da comissura dos lbios ao bordo posterior do masster.

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Anatomicamente possui pele, tecido subcutneo (desenvolvimento origina a bolsa adiposa de Bichat), camada aponevrtica, camada muscular e camada mucosa (apresenta glndulas molares e orifcio de abertura do canal parotidiano Stenon). Parede Superior (ou abbada palatina) Situa-se entre as arcadas dentrias superiores. Apresenta, na linha mediana, uma rafe fibrosa que termina no tubrculo que corresponde ao orifcio inferior do canal palatino anterior. No tero superior, de cada lado da rafe existem cristas transversais. Anatomicamente possui uma camada ssea, uma camada mucosa e uma camada glandular. Parede Inferior (ou pavimento da boca) constituda, atrs, pela face superior da lngua e adiante pelo pavimento da boca (apresenta forma triangular). Apresenta uma poro mediana freio da lngua. De cada lado deste freio observamse dois tubrculos que albergam os orifcios do canal submandibular (excretores das submandibulares). Para fora observam-se os orifcios do canal sublingual major (excretores das sublinguais). Entre as arcadas alveolares encontram-se as carnculas sublinguais (das sublinguais). Parede Posterior (ou Vu Palatino) um septo msculo-membranoso que se estende para trs da abbada palatina. Pode elevar-se (na deglutio torna-se horizontal e tapa as fossas nasais) ou baixar-se (contacta com a lngua e no permite a passagem entre boca e faringe). A face Antero-inferior ou bucal apresenta uma rafe rodeada de orifcios glandulares. A face pstero-superior ou nasal continua-se com o pavimento das fossas nasais. O bordo anterior continua-se com a abbada palatina e o bordo inferior livre e, na juno mdia apresenta a vula. Esta tem uma forma cnica, cujo vrtice se situa entre a base da lngua e a epiglote. De cada lado da vula encontram-se os pilares do vu palatino. Dentes Os dentes so rgos de consistncia dura e implantados no bordo alveolar da maxila e mandbula. Existem duas denties, a temporria ou decdua, que se estende at por volta dos 7 anos, onde existem 20 dentes (10 por maxilar) sobre a frmula 2,1,2. A partir dos 7 anos passam a existir 32 dentes (16 por maxilar) na chamada dentio definitiva sob a frmula 2,1,2,3.

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Cada dente composto por 3 partes: raiz, includa no alvolo (no visvel), o colo (une a raiz coroa) e a coroa (sobressai do bordo alveolar). A coroa ento a poro visvel do dente.

O dente constitudo por diversas faces: Faces Vestibulares olham para o vestbulo Faces Mesiais olham para o meio Faces Distais olham para fora Faces que olham para a boca propriamente dita: o Em cima Faces Linguais e Faces Palatinas o Em baixo Face Lingual Face Oclusal face para triturar existente nos molares e pr-molares (os dentes que cortam no tm face oclusal mas sim bordo incisal) nesta face existem elevaes cspides e da unio das cspides surge uma depresso sulcos ou fissuras.

Os dentes esto fixos atravs de tecidos periodontais, ou periodentrios. O periodonto constitudo por: ligamento periodontal + osso alveolar + cimento + gengiva (ver periodonto).

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O dente constitudo por 4 tecidos: A Polpa est localizada em toda a extenso interna do dente. um tecido conjuntivo laxo que faz a vascularizao/inervao. A Dentina est localizada volta da polpa, formando um grande ncleo. um tecido conjuntivo mineralizado 70% (mais que o osso 60%) e com a funo de suporte e absoro do choque para que o esmalte no parta. Na poro radicular, a dentina coberta pelo Cimento. Ao nvel da coroa, a dentina coberta pelo Esmalte, que o tecido mais mineralizado do corpo humano, dinmico e est em equilbrio dinmico com a saliva, j que h troca inica. Os dentes classificam-se em: Incisivos so 8 (2 em cada semimaxilar) e servem para cortar os alimentos. Apresentam uma coroa achatada da frente para trs e a raiz cnica e achatada transversalmente. Caninos So 4 (1 em cada semimaxilar), situam-se por fora dos incisivos e so dentes mais compridos. A raiz nica, volumosa, mais longa que a coroa e apresenta uma crista vertical na face posterior. Pr-molares So 8 (2 em cada semimaxilar) e situam-se atrs dos caninos. A coroa cilndrica e apresenta 2 tubrculos (interno e externo). A raiz nica. Designam-se da frente para trs em I e II pr-molares. Molares So 12 (3 em cada semimaxilar) e situam-se atrs dos pr-molares. Designam-se, da frente para trs, de I a III molares. Tm forma cubide e apresentam em regra 4 tubrculos. As razes so mltiplas.

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Apatites BiolgicasO tamanho dos cristais depende apenas do tempo de cristalizao. Se o tempo de cristalizao for prolongado, d-se uma cristalizao lenta e os cristais formados so grandes. Se o tempo de cristalizao for diminuto, a cristalizao rpida e os cristais formados so pequenos. Um corpo pode estar no estado: Gasoso partculas com liberdade de movimentos, logo no tm volume nem forma definidas. Lquido partculas com alguma liberdade de movimento, volume definido, forma no definida. Slido partculas muito estabilizadas, com volume e forma definidos, pois as ligaes intermoleculares so mais fortes e mais numerosas. Um slido tem como propriedades fsicas: densidade, conductibilidade elctrica e foras electroestticas (de atraco ou repulso entre as vrias molculas ou tomos que constituem o slido). O slido, por sua vez, pode apresentar-se de 3 formas: Slido Amorfo as partculas no assumem nenhuma organizao especial. Slido Cristalino o aspecto interno diferente do externo. As partculas j tm um determinado arranjo. Cristal Puro O aspecto interno igual ao externo. Tem um conjunto de propriedades fsicas idnticas na mesma direco ou em direces paralelas. Sistemas anisotrpicos.

As apatites biolgicas so o cristal que constituem os nossos tecidos mineralizados osso, dente (cimento, esmalte, dentina). So um slido cristalino. Frmula Base do Cristal de Apatite

D 5 T 3MD5 Catio Divalente ou Bivalente (Ca2+) T3 Anio Trivalente (PO43-) M Anio Monovalente (OH-) Existem variantes biolgicas, em que por exemplo o OH- e trocado pelo HCO3- (apatite mais fraca). A frmula base tambm designada por Motivo de Cristal menor associao possvel num cristal que se repete, mas que na realidade impossvel isolar (o motivo repetese 2 vezes no interior da malha).

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Para isso existe a Frmula Estequiomtrica do cristal menor associao possvel qual se pode chamar cristal, pois mantm as propriedades do cristal.

D10T6M2O Perodo o nmero de vezes que o motivo se repete numa malha (D5T3M)n O Cristal constitudo por milhares de malhas e cada malha mantm-se custa de foras elctricas. O Cristal apresenta forma hexagonal.

Cada malha constituda por 2 unidades losngicas e 2 meias un