Periodoncia.Eley.6a.Ed

96 Periodoncia
osteoclastos que intervienen en la destrucción patológica de la matriz mineralizada
pueden tener alterada su actividad metabólica durante la enfermedad
activa después de la estimulación producida por los factores bacterianos y
mediadores inflamatorios como las prostaglandinas e IL-1, liberadas por los
fibroblastos gingivales y monocitos circulantes (Hausmann, 1974; Reynolds
et al., 1994). Se ha observado que los osteoclastos estimulados con hormona
paratiroidea e IL-1 producen aniones superóxido (Garrett et al., 1990).
Además la resorción ósea de los osteoclastos se inhibe mediante la acción de
la superóxido dismutasa, una enzima que digiere superóxido.
Los iones hidrógeno y/o las ROS crean un pH adecuado para la actividad
enzimática de la cisteína proteinasa lisosómica que interviene en la primera
fase de degradación de la matriz ósea desmineralizada. Esto implica la secreción
de cisteína proteinasas ácidas, como las catepsinas B, L, N y K, que
pueden degradar el colágeno y los proteoglucanos bajo estas condiciones
(fig. 5.9). Sin embargo, también se ha demostrado que la degradación de la
matriz ósea orgánica y desmineralizada por los osteoclastos puede incluir la
producción, secreción y función de cisteína proteinasas y metaloproteinasas
(Everts et al., 1992, 1994). Con el uso de un sistema de cultivo de tejido óseo,
se demostró que, al añadirse por separado inhibidores de cisteína proteinasas
o metaloproteinasas al sistema, se producía una desmineralización ósea, pero
la matriz ósea orgánica restante no se degradaba. Por tanto, en la degradación
de la matriz orgánica pueden intervenir tanto las cisteína proteinasas como
las metaloproteinasas (fig. 5.9). Parece probable que las cisteína proteinasas
se encarguen de la primera y más importante fase de la degradación ósea
cuando el entorno en el interior del compartimento de resorción, bajo el
borde plegado o borde en cepillo del osteoclasto, es ácido. Estas proteinasas
parecen degradar los proteoglucanos de la matriz ósea y atacar las porciones
terminales helicoidales y no helicoidales de las moléculas de colágeno.
Además, a pH ácido, la función fundamental en la degradación de las proteínas
óseas probablemente la lleva a cabo la catepsina K (Dickinson, 2002),
una cisteína proteinasa que presenta una elevada expresión en los osteoclastos
y que puede cortar la región triple hélice de los colágenos naturales (v.
más adelante). Además, las cisteína proteinasas también pueden funcionar
para activar las proenzimas de las metaloproteinasas y, al aumentar el pH del
entorno, las metaloproteinasas pueden volverse funcionales y atacar también
la porción helicoidal de las moléculas de colágeno restantes.
Función central de la catepsina K en la resorción ósea
Se ha clonado el ADNc de una cisteína proteinasa aparentemente nueva, proveniente
de conejo y de humano, a partir de una biblioteca de ADNc de osteoclastos
mediante detección sistemática diferencial (Inaoka et al., 1995; Drake
et al., 1996). Se observó que una sección conocida como OC-2 codificaba
esta proteinasa, que se llamó catepsina K. La proteína de conejo tenía 329
residuos aminoácidos y mostró una homología del 94% con la proteína
humana. También se ha observado que la catepsina K tiene una importante
homología con los miembros de la superfamilia de la papaína cisteína proteinasas,
que también incluyen las catepsinas B, L y S (Bossard et al., 1996;
Dickinson, 2002). El ARNm de la catepsina K se expresa principalmente en
los osteoclastos (Drake et al., 1996; Littlewood-Evans et al., 1997) y las células
precursoras de los osteoclastos (James et al., 1996). También se ha observado
en algunos condrocitos hipertróficos de los cartílagos de crecimiento
(Rantakakko et al., 1996). Por tanto, se encuentra principalmente en los tejidos
óseos y está ausente en la mayoría de los otros tejidos. Durante la embriogénesis
en el ratón, el ARNm de esta proteinasa se expresó intensamente en
los osteoclastos, preosteoclastos y células precursoras de los osteoclastos, en
las zonas de remodelación de cartílago y hueso (Dodds et al., 1998).
La catepsina K se segrega primero como proenzima y es activada mediante
autocatálisis por la catepsina K activa y madura que se escinde de la presecuencia
(McQueney et al., 1997; Delaissé et al., 2000; Dickinson, 2002).
Los principales sustratos de la catepsina K parecen ser el colágeno y la
osteonectina (Bossard et al., 1996). En este sentido, se ha observado que la
catepsina K corta la región triple hélice de la molécula de colágeno natural
tipo I y II, a pH 5–5,5 (Kafienah et al., 1998). Esta es una propiedad exclusiva
de las cisteína proteinasas y las únicas otras enzimas que también poseen
esta propiedad son las MMP. La catepsina K escinde el colágeno natural
cerca del extremo N-terminal de la región triple hélice (Kafienah et al., 1998).
Se cree que esta enzima tiene una función básica en la resorción ósea
mediada por los osteoclastos (Inaoka et al., 1995; Sanishige et al., 1995;
Bossard et al., 1996; Mano et al., 1996; Inui et al., 1997; Volta et al., 1997;
Dodds et al., 1998; Lazner et al., 1999; Delaissé et al., 2000; Dickinson,
2002). Parece que se encarga de la degradación de las proteínas óseas (especialmente
del colágeno) en un entorno ácido bajo el borde plegado o en cepillo
del osteoclasto (fig. 5.9).
Su función fundamental en la resorción ósea se evidencia mediante diferentes
pruebas (Lazner et al., 1999; Delaissé et al., 2000; Dickinson, 2002).
Primero, los derivados de la vitamina A, como el ácido retinoico (AR), son
mediadores en los pases clave del metabolismo de los vertebrados. Los
receptores del AR se expresan sobre los osteoclastos y el AR estimula un
aumento de la resorción en cultivos óseos dependiente de la dosis (Saneshige
et al., 1995). Se ha demostrado que el AR regula la expresión de los genes de
catepsina K/OC-2 a nivel de la transcripción en los osteoclastos maduros.
Segundo, los osteoclastos también tienen un receptor de estrógenos, que disminuyen
la resorción ósea de forma dependiente de la dosis. Esto parecen
hacerlo por hiporregulación de la expresión del ARNm de catepsina K en los
osteoclastos (Mano et al., 1996). Éste puede ser uno de los mecanismos subyacentes
a los efectos protectores de los estrógenos en la osteoporosis.
Tercero, se ha observado que la inserción de un oligonucleótido antisentido
de catepsina K en los osteoclastos inhibió la resorción ósea (Inui et al., 1997).
Cuarto, la aplicación de inhibidores del péptido aldehído de la catepsina K en
cultivos óseos inhibió claramente la resorción ósea mediada por los osteoclastos
(Votta et al., 1997). Por último, una mutación antisentido del gen de
la catepsina K se presenta como un rasgo autosómico recesivo en humanos,
y la enfermedad resultante se conoce como picnodisostosis (Johnson et al.,
1996; Gelb et al., 1996a,b). Esta enfermedad se caracteriza por baja estatura,
suturas craneales anchas y abiertas y aumento de la densidad y fragilidad
ósea causadas por una remodelación ósea defectuosa. Parece que esta enfermedad
está totalmente producida por la alteración del gen de la catepsina K.
La IL-1a también es un potente activador de los osteoclastos, aunque se
desconoce el mecanismo subyacente. Kamolmatyakul et al. (2004) demostraron
que la IL-1a hiperregulaba cinco veces más la expresión de catepsina
K. El análisis Northern blot y del promotor demostraron que esta inducción
se producía en la transcripción, de forma dependiente de la dosis y del tiempo.
Sin embargo, no se produjo un aumento de la expresión en presencia o de
pirrolidina ditiocarbamato, un inhibidor selectivo del NF-kB, o de genisteína,
un inhibidor de la tirosina cinasa, y esto indica que la hiperregulación
de la catepsina K por la IL-1a puede producirse por la vía de la tirosina
cinasa-NF-kB. Los oligonucleótidos antisentido de la subunidad p65 (no así
los de la subunidad p50 del NF-kB) suprimieron la expresión de catepsina K
inducida por la IL-1a. Por tanto, se concluyó que la IL-1a hiperregula la
expresión del gen de la catepsina K en la transcripción, y que esta regulación
puede producirse por la vía de la tirosina cinasa-NF-kB. Por tanto, existen
pruebas más que suficientes sobre la función central de la catepsina K en la
resorción ósea.
Mogi y Otogoto (2007) observaron que las concentraciones de catepsina
K y RANKL en el LCG in vivo aumentaban significativamente en pacientes
con periodontitis, en comparación con sujetos control sanos. También hallaron
una correlación positiva entre las concentraciones de catepsina K y de
RANKL, lo que indica que ambos contribuyen a la destrucción ósea mediada
por los osteoclastos en la enfermedad periodontal.
Función de los mecanismos inmunitarios en la resorción ósea
Las respuestas inmunitarias del huésped frente a los patógenos periodontales
pueden contribuir a la destrucción de hueso alveolar en la periodontitis. Sin
embargo, no está clara la función de los linfocitos B en la patogénesis de la
pérdida ósea periodontal. Harada et al. (2006) examinaron el efecto de la
transferencia adoptiva de células B específicas de antígeno provenientes del
bazo del ratón en la resorción ósea periodontal experimental. Los ratones
donantes se inmunizaron por vía intraperitoneal con A. actinomycetemcomitans