25 de abril de 2019

La deficiencia de calcio en las células por una mutación genética lleva a daño en el esmalte dental

La deficiencia de calcio en las células por una mutación genética lleva a daño en el esmalte dental
PIXABAY - ARCHIVO

MADRID, 25 Abr. (EUROPA PRESS) -

Una mutación en el gen ORAI1, estudiada en un paciente humano y en ratones, conduce a una pérdida de calcio en las células del esmalte y da como resultado una mineralización defectuosa del esmalte dental, según un estudio dirigido por investigadores de la Facultad de Odontología de la Universidad de Nueva York, en Estados Unidos.

El estudio, publicado este martes en 'Science Signaling', identifica ORAI1 como la proteína dominante para el influjo de calcio y revela los mecanismos por los cuales el influjo de calcio afecta a la función de las células del esmalte y la formación del esmalte dental.

El calcio es crítico para muchas funciones celulares, incluyendo la mineralización de dientes y huesos. El calcio ingresa a las células a través de las proteínas ORAI, que forman poros en la membrana plasmática de una célula para permitir la entrada de calcio cuando se activa.

"Nuestra investigación anterior ha demostrado que las deficiencias en la modulación del flujo de calcio o el transporte de calcio dan como resultado una malformación del esmalte dental", apunta el autor principal del estudio, Rodrigo Lacruz, profesor asociado de Ciencias Básicas y Biología Craneofacial en la Facultad de Odontología de la Universidad de Nueva York y. "A pesar de este conocimiento, la biología de las células del esmalte en relación con el papel de la señalización del calcio sigue siendo poco conocida", añade.

Los estudios muestran que varios genes, incluido ORAI (que codifica las proteínas ORAI), están involucrados en la formación del esmalte dental. El esmalte, la capa externa y dura de los dientes, se forma primero como una matriz suave y similar a un gel. Las proteínas ORAI ayudan a las células formadoras de esmalte a mineralizarse.

MUTACIONES EN EL GEN ORAI1 PROVOCAN DISFUNCIÓN INMUNE

Las mutaciones en el gen ORAI1 humano dan como resultado una disfunción inmune y patologías inmunes, pero las personas con mutaciones ORAI1 también tienen defectos en su esmalte dental. En este estudio, los científicos investigaron el caso de un paciente con un historial médico complejo, incluida la inmunodeficiencia combinada y una mutación en el gen ORAI1.

A lo largo de su infancia, el paciente tuvo defectos en el esmalte de sus dientes, lo que resultó en caries severas y abscesos dentales relacionados. Sobre la base de su presentación clínica, los investigadores concluyeron que la mutación ORAI1 probablemente explicaba la mineralización defectuosa del esmalte.

Dada la falta de muestras dentales de pacientes con mutaciones ORAI1, Lacruz y sus colegas desarrollaron modelos de ratón para estudiar el papel de las proteínas ORAI en la formación del esmalte, tanto al observar el esmalte dental como al examinar su influencia en el ambiente dentro de las células del esmalte.

Los autores estudiaron la familia de proteínas ORAI (ORAI1, ORAI2 y ORAI3) y las mutaciones genéticas en los genes correspondientes para investigar el mecanismo por el cual el calcio es modulado por cada una de estas proteínas. Cuando los ratones tenían una mutación en el gen ORAI1 y, por lo tanto, eran deficientes en la proteína ORAI1, la entrada de calcio en las células del esmalte se redujo significativamente (en aproximadamente el 50 por ciento) y el esmalte dental era anormal, incluidas las grietas en la capa externa del esmalte.

Por el contrario, los roedores con mutaciones de ORAI2 y deficiencia de ORAI2 mostraron un incremento de calcio de aproximadamente el 30 por ciento en las células del esmalte, lo que no dio como resultado defectos evidentes en el esmalte. Esto sugiere que ORAI1 es el canal dominante para modular la entrada de calcio en las células del esmalte.

Para comprender mejor cómo el influjo de calcio (y, a la inversa, la deficiencia de calcio) cambia el funcionamiento de las células del esmalte, los científicos examinaron la actividad de las células que carecen de ORAI1. Encontraron que la desregulación del calcio en las células deficientes en ORAI1 afecta a su función en múltiples niveles, incluido el aumento de la respiración mitocondrial y los cambios subsiguientes en el equilibrio redox (equilibrio químico que se da en una reacción de reducción-oxidación).

Una elevación en las especies reactivas de oxígeno puede ser perjudicial para las células, y para proteger las proteínas en un ambiente intracelular que es más oxidante, se promueve un mecanismo llamado S-glutationilación. Los hallazgos proporcionan una comprensión fundamental de qué sucede en las células del esmalte, lo que podría ayudar a crear una vía para los investigadores interesados ??en regenerar el esmalte dental o desarrollar terapias para tratar a los pacientes con defectos del esmalte.

"Durante mucho tiempo hemos observado deficiencias en el esmalte dental asociadas con niveles anormales de calcio en las células del esmalte, pero ahora podemos detallar un mecanismo para la forma en que ocurre esto", concluye el profesor Lacruz.