Revisiones Bibliográficas

La respuesta inmunológica innata y la destrucción del tejido óseo en la enfermedad periodontal - Revisión de la literatura

Recibido para Arbitraje: 21/08/2012
Aceptado para Publicación: 20/02/2013

  • Pérez-D., M., Magíster en Ciencias Biomédicas mención bioquímica y biología molecular. Profesor Titular del Departamento de Ciencias Morfofuncionales de la Facultad de Odontología de la Universidad de Carabobo.

  • Bolaños, A., Doctora en Biología Oral-Osteoarticular, Biomateriales y Biofuncionalidad. Profesor Titular del Departamento de Ciencias Morfopatológicas de la Facultad de Odontología de la Universidad de Carabobo.

  • Davideau, J- L., Doctor en Cirugia Dental, Universidad de Paris V. Doctor en Biología Oral-Osteoarticular, Biomateriales y Biofuncionalidad. Profesor de Práctica Hospitalaria-Periodontología, U.F.R. de Odontología Universidad Louis Pasteur, Strasbourg, Francia.

CORRESPONDENCIA:
mdperez1@uc.edu.ve, marieldp1@hotmail.com

LA RESPUESTA INMUNOLÓGICA INNATA Y LA DESTRUCCIÓN DEL TEJIDO ÓSEO EN LA ENFERMEDAD PERIODONTAL. REVISIÓN DE LA LITERATURA

RESUMEN
La periodontitis desencadena una respuesta inmunológica del huésped contra los microorganismos de la placa dentobacteriana y sus productos. La activación de los receptores Toll-like (TLR) y Nod-like (NLR) en presencia de antígenos bacterianos inducen la respuesta inflamatoria y celular, con la consecuente expresión de citocinas inflamatorias como interleucina 1 (IL-1), interleucina 6 (IL-6), interleucina-8 (IL-8), interleucina 11 (IL-11), interleucina 18 (IL-18) y el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-?), así como moléculas antibacterianas como b-defensinas, catelicidina y calprotectina. La IL-1 se asocia con la activación severa de las metaloproteinasas de la matriz extracelular (MMPs) que promueve la perdida de los tejidos de sostén del diente. La IL-6 estimula la diferenciación de los osteoclastos y estimula la síntesis de IL-1. El TNF-? induce la diferenciación de osteoclastos, la resorción ósea y tiene actividad sinérgica con IL-1?. Los neutrófilos forman una barrera entre el epitelio de unión y la placa dentobacteriana cuya función sinérgica es la actividad secretora de especies de oxigeno reactivas y proteínas bactericidas con el mecanismo fagocítico cuya actividad afecta la integridad de los tejidos del periodonto. Los derivados lipídicos del ácido araquidónico como Prostanglandina E2 (PGE2), han sido estrechamente relacionados con la pérdida del hueso alveolar por estimulación de los osteoclastos. Todo esto sugiere que la persistencia de las bacterias, una excesiva respuesta inflamatoria y/o una inadecuada resolución de la inflamación pueden afectar la estructura del tejido óseo durante la enfermedad periodontal.

PALABRAS CLAVE: periodontitis, inmunidad innata, citocinas.



THE INNATE IMMUNE RESPONSE AND TISSUE DESTRUCTION IN PERIODONTAL DISEASE BONE. A LITERATURE REVIEW

ABSTRACT
Periodontitis triggers a host immune response against plaque microorganisms and their products. Activation of Toll-like receptors (TLRs) and Nod-like (NLR) by bacterial antigens triggers an inflammatory response and cell, with the expression of inflammatory cytokines such as interleukin 1 (IL-1), interleukin 6 (IL-6) , interleukin-8 (IL-8), interleukin 11 (IL-11), interleukin 18 (IL-18) and tumor necrosis factor alpha (TNF-?) and antibacterial molecules as b-defensins, cathelicidin and calprotectin . Among the cytokines IL-1? is associated with severe activation of extracellular matrix metalloproteinases (MMPs) that promotes the loss of the tooth-supporting tissues. IL-6 stimulates osteoclast differentiation and stimulates the synthesis of IL-1. TNF-? induces the differentiation of osteoclasts, bone resorption and has synergistic activity with IL-1?. In the cellular response, the neutrophils form a barrier between the junctional epithelium and plaque and secrete reactive oxygen species and bactericidal proteins with the phagocytic mechanism whose activity affects the integrity of the periodontal tissues. Also an arachidonic acid lipid derivative as prostaglandin E2 (PGE2) has been closely related to the loss of alveolar bone by stimulating osteoclast. This suggests that the persistence of bacteria, excessive inflammatory response and / or an inadequate resolution of the inflammation can affect the structure of the bone tissue during periodontal disease.

KEY WORDS: periodontitis, innate immunity, cytokines


INTRODUCCIÓN

La periodontitis es un proceso patológico que se caracteriza por la inflamación de la encía y de los tejidos de inserción del diente, que se establece como respuesta a un proceso infeccioso que puede progresar hasta la destrucción crónica de estos tejidos y la consecuente pérdida del diente 1,2,3,4. Esta enfermedad de evolución irreversible tiene alta prevalencia en los adultos entre 35 y 44 años y es la principal causa de pérdida dentaria en los adultos mayores 5. Estudios realizados en diferentes países han reportado que entre 5 y 20% de la población son edéntulos totales 5. En Latinoamérica la enfermedad periodontal tiene mayor prevalencia en sus formas leves, aunque en la medida que avanza la edad se ha comprobado que la periodontitis se presenta en formas más graves 6. Asimismo, en Venezuela la prevalencia de la enfermedad periodontal se presenta en 19% de la población sin diferencia significativa entre los géneros; no obstante, a partir de los 55 años se observa mayor progresión de la enfermedad 7.

La periodontitis es un proceso inflamatorio que se caracteriza por una respuesta inmunológica del huésped contra los microorganismos de la placa dentobacteriana y sus productos. La severidad y evolución de este proceso patológico puede estar potenciado o modificado por factores propios del individuo e inherentes al medio ambiente, por lo cual se cuestiona la causalidad de los microorganismos en el desarrollo de la enfermedad periodontal de pacientes con afecciones sistémicas y genéticas 8-12. Debido a esto la enfermedad periodontal fue incluida como una manifestación de una condición sistémica en la última revisión que se realizó a la clasificación en 1999 por la "International World Workshop in Clinical Periodontics" 13,14.

La respuesta inmunológica desencadenada en el tejido periodontal es muy compleja y depende de la integridad de la inmunidad innata y adaptativa de los tejidos, así como de los factores endocrinos y nutricionales para la resolución de la infección o la evolución de la periodontitis 11. Sin embargo, la respuesta inmune ante el agente infeccioso puede causar daño tisular irreversible en los tejidos de soporte del diente 15. Las células del tejido gingival en presencia de antígenos de naturaleza bacteriana sintetizan citocinas que son polipéptidos que modulan y regulan muchos procesos biológicos relacionados con el crecimiento, diferenciación y reacción inflamatoria, además de derivados lipídicos del ácido araquidónico, como las prostaglandinas, que pueden activar la osteoclastogénesis. Así como sintetizar radicales libres de oxígeno (ROS), enzimas oxido-reductasas, o proteasas que pueden ser determinantes de la patogenia de la enfermedad, ya que participan en la pérdida del equilibrio aposición/resorción del hueso alveolar y contribuyen a la destrucción de los tejidos blandos de soporte del diente.

En la presente revisión se pretende analizar los mecanismos de la respuesta inmunológica innata que se asocian con la destrucción del tejido óseo en la enfermedad periodontal.


AGENTES PATÓGENOS Y MECANISMOS DE DAÑO DEL TEJIDO PERIODONTAL

La mayoría de las bacterias de la placa dento-bacteriana asociadas a la enfermedad periodontal tienen localización subgingival y son Gram-negativas como Aggregatibacter (Actinobacillus) actinomycetemcomitans, Porphyromonas gingivalis y Tannerella forsythia 1,16. También A. actinomycetemcomitans se ha asociado a la periodontitis y Treponema socranskii y Pseudomonas sp son consideradas predictoras de la enfermedad 17. Además Treponema denticola, Campylobacter rectus, Tannerella forsythia, Prevotella intermedia, Prevotella nigrescens, Eikenella corrodens, Peptostreptococcus micros y Eubacterium nodatum se identifican como periodonto patógenos putativas 18.

Estos microorganismos afectan el tejido gingival de forma directa e indirecta. La primera a través de la propia invasión bacteriana y de sus productos que inducen la muerte celular y necrosis de los tejidos gingivales. Y la forma indirecta mediante interacción de los antígenos de origen bacteriano con los receptores expresados en las células del tejido periodontal. Esto produce activación de vías de señalización intracelular para iniciar diferentes procesos como la fagocitosis, la respuesta inflamatoria y el desarrollo de la inmunidad adaptativa 19,20.


RECONOCIMIENTO DE MOLÉCULAS ASOCIADAS A PATÓGENOS POR LOS RECEPTORES CELULARES

El inicio de la respuesta innata se establece con el reconocimiento de los patrones moleculares asociado a patógenos (PMAP) de naturaleza microbiana a través de los receptores expresados en las células epiteliales (RPMAP) que recubren el surco gingival. Entre ellos los receptores Toll-like (TLR) y los receptores lecitinas tipo C (CLR) localizados en la membrana celular y en el compartimiento endosomal 20.

Estos receptores Toll-like son proteínas transmembrana, habiéndose identificado 13 tipos en humanos (TLR1 a TLR13) con variada distribución. En las células epiteliales se sintetizan TLR 2, 3, 4, 5, 6 y 9 cuya activación induce la producción de citocinas como interleucina 8 (IL-8), que es un potente quimioatrayente de los leucocitos, así como también sintetiza algunas metaloproteinasas de la matriz. Los TLRs también se presentan en los fibroblastos gingivales (TLR 2, 4 y 9) e induce la producción de citocinas pro-inflamatorias. Existe una expresión diferencial de TLR según el tipo de célula fagocítica: los monocitos/macrófagos, expresan TLR 1, 2, 4, 5, 6, 7 y 8, mientras que en las células dendríticas se localizan TLR 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8 y 10. En los neutrófilos están presentes TLR (1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9 y 10) y en las células endoteliales se encuentran TLR 1,3,4 y 5. A nivel de los osteoblastos se expresan TLR 1, 4, 5, 6 y 9; por su parte, en los osteoclastos, cementoblastos y fibroblastos del ligamento se han identificado TLR 2 y 4 21.

Los receptores TLRs constituyen la primera línea de defensa y reconocen estructuras específicas intracelulares o extracelulares de los microorganismos, por ejemplo, la flagelina (TLR5) y estructuras de la pared bacteriana (TLR 1,2 y 6). Recientes evidencias describen la participación de TRL2 y TRL4 en el reconocimiento de patógenos periodontales como Actinobacillus actinomycetemcomitans, Porphyromonas gingivalis y Tannerella forsythensis 22,23. La activación de estos receptores inducen una cascada de señalización intracelular dependiente o independiente de la proteína responsable de la diferenciación primaria mieloide MyD88, que se activa diferencialmente de acuerdo al agente antigénico, con la consecuente expresión de citocinas inflamatorias como interleucina-8 (IL-8) y moléculas antibacterianas como b-defensinas, catelicidina y calprotectina 19,21.

Los lipopolisacáridos (LPS) presentes en la pared bacteriana de los Gram-negativas, activan el receptor CD14 de los monocitos y células endoteliales a través de la vía TRL4 dependiente (MyD88) para producir las citocinas pro-inflamatorias IL-1, IL-6, TNF-α, prostaglandina E (PGE2) y aminas bioactivas como bradicinina e histamina 24. Otros receptores como los TLR 3, 7, 8 y 9 se expresan intracelularmente en vesículas endocíticas e interaccionan con ácidos nucleicos de virus y bacterias 21.

La catelicidina LL-37 es un péptido con actividad antimicrobiana de amplio espectro, muy similar al de las defensinas; tiene mayor expresión en los neutrófilos, aunque también está presente en los monocitos y las células T 25. Esta actividad bactericida de la catelicidina LL-37 en los fagocitos se relaciona con la supresión del oxigeno y tiene un potencial sinérgico con las b-defensinas 26. Sin embargo, la actividad antimicrobiana de las b-defensinas depende de la interacción electroestática selectiva, entre la estructura catiónica de la molécula y la carga negativa de la pared bacteriana 25.

Las b-defensinas HNP1-3 se expresan en las células epiteliales, los linfocitos, los neutrófilos y los monocitos, aunque con mayor intensidad en los tejidos infectados 27. No obstante se ha revelado que el tejido periodontal clínicamente sano, también expresa las moléculas b-defensinas 28,29. La expresión de las b-defensinas en las células epiteliales de la encía, puede ser de forma constitutiva para HBD-1 y dependiente de estímulos infecciosos o inflamatorios para HBD-2 y HBD-3 25, pero puede ser inactivada por microorganismos altamente virulentos como Porphyromonas gingivalis, mediante la degradación de la b-defensina HBD-3 a través de gingipaínas o como Treponema denticola que inhibe la secreción de las b- defensinas (HBD-2 y HBD-3) por la vía de supresión de la expresión TNF-α y TLR 2 30,31,32.

También se ha demostrado que las defensinas tienen funciones inmunoreguladoras como la actividad quimioatrayente sobre los mastocitos y macrófagos, además de una actividad proliferativa sobre las células epiteliales durante la fase de cicatrización tisular 33. Asimismo pueden estimular la expresión de ciclooxigenasa 2 y Prostangladina E2 (PGE2) en los fibroblastos e inducir efectos antiinflamatorios independientes de la producción de la interleucina-10 (IL-10) 34.

Los receptores Nod-like (NLR) se localizan en el citoplasma de células infectadas y su reconocimiento activa un complejo multiproteico denominado inflamasoma, que induce la regulación postraduccional de las citocinas pro-inflamatorias interleucina 1? (IL-1?) e interleucina 18 (IL-18), a través de la actividad catalítica de la cisteín-proteasa de la caspasa-1 e induce la piroptosis de células infectadas 20. Inclusive se ha demostrado que la transcripción del inflamosoma se incrementa en respuesta a la placa dento-bacteriana supragingival en las etapas iniciales de la invasión, pero disminuye con el incremento del estimulo de la placa dento-bacteriana subgingival 35, debido a la persistencia de los microorganismos periodonto-patógenos.


CITOCINAS PRO-INFLAMATORIAS QUE MEDIAN LA RESPUESTA DEL TEJIDO PERIODONTAL

La expresión de las citocinas responde a la activación inicial de la respuesta inmunológica del periodonto a través de la estimulación de los receptores TLRs y los NLR de diferentes células periodontales. La interacción con el receptor conduce a la activación de una proteína-quinasa que fosforila el complejo formado por el factor de transcripción NF-kB y su inhibidor (I kB), lo que cataliza la liberación del inhibidor y permite al NF-kB atravesar la membrana nuclear para unirse al ADN y estimular la trascripción de las citocinas pro-inflamatorias 36,37. Sin embargo, la expresión de las citocinas también puede ser estimulada por activación de otras vías como Cot/Tp12 dependiente de las proteínas quinasas activadas por mitógenos (MAPK)38,39.

Las citocinas principalmente involucradas en la respuesta inflamatoria son las interleucina 1, 6, 11, 18 y el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α) 40. Sin embargo en el periodonto las señales del TNF-α y de las IL-1, IL-2, IL-3, IL-6, IL-7, IL-11, IL-15 e IL-17 también estimulan la perdida ósea al inducir la expresión del ligando del factor nuclear kappa B (RANKL) en los osteoblastos, lo que incrementa la osteoclastogénesis. Pero dicha estimulación puede ser inhibida por las citocinas IL-4, IL-5, IL-10, IL-12, IL-13, IL-18, IFN-α, IFN-β?, e INF-? mediante el bloqueo de la señalización de RANKL 37.

Una de las citocinas pro-inflamatorias es la IL-1 que se presenta en dos subtipos, la IL-1α y la IL-1β con una homología en la secuencia de aminoácidos inferior al 30%. Su síntesis es mediada por la activación de los receptores transmembrana (IL-1Rs), pertenecientes a la familia de las inmunoglobulinas como el receptor tipo 1 que se expresa en casi todas las células por la actividad de una quinasa que estimula los factores de transcripción NF-kB y AP-1 36. La IL-1 tiene importantes funciones biológicas sobre la expresión de varios genes que regulan la producción de las citocinas TNF-α, IL-2, IL-3 e IL-6, en diferentes células debido a su propiedad pleiotrópica. La IL-1 estimula la proliferación de células epiteliales, fibroblastos, y células endoteliales; la migración de leucocitos en el tejido periodontal; modula componentes de la matriz extracelular al estimular a los fibroblastos y a otras células para sintetizar metaloproteinasas y colagenasas y activa el plasminógeno en los fibroblastos gingivales, lo que se asocia con la activación severa de las metaloproteinasas de la matriz extracelular (MMPs). Además regula la síntesis de la PGE2 y activa la resorción ósea 41,42. La actividad degradativa sobre las proteínas de la sustancia extracelular de forma prolongada promueve la perdida de los tejidos de sostén del diente.

El subtipo IL-1β activa la migración de los neutrófilos hacia el sitio de inflamación, estimula la síntesis de moléculas adhesivas por las células endoteliales, induce la síntesis de otras citocinas o quimioquinas y estimula a los linfocitos Th17 20. También incrementa la expresión del factor nuclear kappa B NF-kB (RANK), del RANKL y de la metaloproteinasa-9 (MMP-9), así como la diferenciación de los osteoclastos, a diferencia del subtipo IL-1α que tiene mayor influencia en la estimulación de la angiogénesis, proliferación celular y crecimiento de tumores de diferentes células 43.

Otra de las citocinas pro-inflamatorias secretadas en la enfermedad periodontal es el factor de necrosis tumoral (TNF) que pertenece a una superfamilia de receptores de membrana tales como Fas, TNF-receptor 1, TNF-receptor 2, TNF-receptor 3, TNF-receptor 4 y TNF-receptor 6. La activación del Fas, del TNF-receptor 1 y del TNF receptor 2 se asocia con la apoptosis como principal mediador de la respuesta inflamatoria aguda frente a las bacterias Gram negativo y a otros microorganismos infecciosos. Esta citocina incrementa la síntesis de colagenasas y PGE2 en los monocitos y macrófagos; además potencian la síntesis de mediadores secundarios de la inflamación, incluyendo otros productos de la ciclooxigenasa en los linfocitos y las células endoteliales 42,44.

El TNF-α activa la osteoclastogénesis a través de la expresión del RANKL en las células del estroma, en los linfocitos T, linfocitos B y células endoteliales; así también existe evidencia que el TNF-α puede promover la formación de osteoclastos independiente de la vía RANK, por medio de la estimulación del factor estimulante de colonias de macrófagos (MCSF) 43,45. Es decir que induce la diferenciación de osteoclastos, la resorción ósea y tiene actividad sinérgica con IL-1β. No obstante, en pacientes con lesiones periapicales se han comprobado incrementos significativos en la concentración de TNF-?, inclusive en pacientes con lesiones asintomáticas 46,47. Asimismo, se ha reportado una asociación entre polimorfismos de los genes que expresan para las IL-1&akpha; y IL-1β y para el TNF-α con la severidad de la enfermedad periodontal 10,41,44.

La IL-6 es otra citocina pro-inflamatoria que actúa en la inmunidad innata y en la adaptativa del hospedador. Su efecto se inicia al interactuar con receptores del tipo I (IL-6R) para formar un complejo que conduce a la transcripción de genes diana, como los genes de los hepatocitos en la fase aguda de respuesta 48. La citocina IL-6 se expresa en los monocitos/macrófagos, linfocitos T activados, células endoteliales vasculares, células epiteliales y fibroblastos. Se encuentra además involucrada en los procesos de proliferación y diferenciación, sobre todo en el sistema hematopoyético, en las células neuronales y en las células inmunes 49. Inclusive, tiene efecto estimulando la diferenciación de los osteoclastos e induce la maduración de las células B para la producción de anticuerpos no específicos y estimula la síntesis de IL-1 42,43.

Otra citocina que media el mecanismo inflamatorio es la IL-18 cuyas principales funciones son promover la producción del interferón gamma (IFN-y) en la células T y células asesinas naturales ó natural killer (NK), en presencia de IL-12p70, lo cual estimula la actividad microbicida de los macrófagos mediante la inducción de la producción del oxido nítrico. Además estimula la actividad citotóxica y proliferación de CD8+ y NK y promueve la secreción del TNF-α, la IL-1β, la IL-8 y el factor estimulante de colonias de granulocitos y monocitos (GM-CSF) 20,43. Una citocina con función significativa en la patogénesis de la enfermedad periodontal es la IL-8 liberada por células T, monocitos/macrófagos, fibroblastos, células endoteliales y células epiteliales que tienen contacto con moléculas de naturaleza patógena. Esta citocina tiene actividad quimioatrayente sobre los neutrófilos y los linfocitos CD8, CD45 y CD43 presentes en el tejido gingival 50.

Las citocinas presentan propiedades de redundancia, sinergismo y antagonismo, lo explica que varias de ellas tengan un mismo efecto, o una actividad funcional potenciadora o supresora sobre otras e inclusive pueden influir en la expresión y acciones de citocinas diferentes en otras células, lo que demuestra un complejo mecanismo biológico y regulador. Las células T-helper (Th) son responsables de regular las citocinas mediante la diferenciación de las células Th CD4, en Th1, Th2, Th17, y las T reguladoras (Treg). Pero las IL-12, IL-23 e IL-27 inducen la diferenciación y proliferación de las células Th1, linfocitos B y NK 51. Entre ellas la citocina IL-12 es principalmente producida por los monocitos/macrófagos, las células dendríticas y las células B, como actividad biológica promueve la diferenciación y expresión de las células T, además induce la secreción del IFN-y, del oxido nítrico con poder microbicida sobre los patógenos y el TNF-&akpha; en las células NK y Th. No obstante tiene actividad como supresor de la IL-4 y la IL-10 en las células Th2 52,53.

Dentro de las citocinas supresoras la IL-4 es expresada también por las células T e inhibe la producción y actividad de la IL-12 y la INF-y, así como suprime la diferenciación de los osteoclastos, promueve la diferenciación de la células T CD4 en la Th2 y la producción en los monocitos de las citocinas pro-inflamatorias, la IL-1β, el TNF-α y la IL-6. Otra supresora es la IL-10 considerada como una citocina antiinflamatoria por excelencia, que atenúa la severidad de la enfermedad mediante mecanismos que disminuyen la susceptibilidad a P. gingivalis, por acción directa sobre el INF-y y la IL-17, las metaloproteínasas y el sistema receptor RANK. Asimismo inhibe la osteoclastogénesis y la promoción de la infiltración de los PMN. Sin embargo, la IL-13 sintetizada por las células T también tiene actividad reguladora sobre la IL-12. A diferencia de otra citocina secretada por las células T y por los mastocitos conocida como IL-5 que estimula la proliferación de células B y la síntesis de IgM e IgA 19.

Dentro de las citocinas supresoras la IL-4 es expresada también por las células T e inhibe la producción y actividad de la IL-12 y la INF-y, así como suprime la diferenciación de los osteoclastos, promueve la diferenciación de la células T CD4 en la Th2 y la producción en los monocitos de las citocinas pro-inflamatorias, la IL-1&beta, el TNF-&alpha, y la IL-6. Otra supresora es la IL-10 considerada como una citocina antiinflamatoria por excelencia, que atenúa la severidad de la enfermedad mediante mecanismos que disminuyen la susceptibilidad a P. gingivalis, por acción directa sobre el INF-y y la IL-17, las metaloproteínasas y el sistema receptor RANK. Asimismo inhibe la osteoclastogénesis y la promoción de la infiltración de los PMN. Sin embargo, la IL-13 sintetizada por las células T también tiene actividad reguladora sobre la IL-12. A diferencia de otra citocina secretada por las células T y por los mastocitos conocida como IL-5 que estimula la proliferación de células B y la síntesis de IgM e IgA 19.

La IL-3 es también secretada por las células T y tiene actividad proliferativa sobre los mastocitos y las células inmaduras. En tanto, la IL-7 se presenta en los fibroblastos y las células de la medula ósea, donde su actividad estimula la proliferación de células T y B 43. En las células Th17 se identificó que la IL-17 incrementa la presencia de la IL-23 y tiene funciones estimulando el reclutamiento de monocitos y linfocitos, inclusive media la inducción de receptores RANK en las células osteoblásticas 54, por lo cual la vía IL-23/IL-17 contribuye con la patogenia de la enfermedad periodontal 55.


CÉLULAS QUE PARTICIPAN EN LA RESPUESTA DEL PERIODONTO

En el tejido epitelial las células dendríticas representan 0,1-2% en la encía humana y forman parte del mecanismo de respuesta innata con funciones determinantes sobre el balance entre la tolerancia y la inducción de la inflamación 56. Las células dendríticas de la encía expresan receptores TRLs, de alta afinidad por los lipopolisacáridos, los receptores del complemento, los receptores de lecitina, tales como los receptores de manosa (CD206) y los receptores de langerina (CD207) 56,57. La activación de estos receptores desencadena señales intracelulares que permiten internalizar el patógeno mediante la fagocitosis, la pinocitosis o la endocitosis para procesar la presentación del antígeno en el tejido linfático de la lámina propia y regular la respuesta de células T para activar Th1; además de estimular la producción temprana INF-y en las células NK 58,59.

Asimismo la secreción de las citocinas IL-12 e INF-y por las células dendríticas desencadena señales, tanto para la expresión del factor activador de transcripción-1 (STAT-1) en las células T CD4, que estimulan la diferenciación de las células Th1 que expresan los receptores para IL-12 e IL-18, como para la síntesis del factor STAT-4 que regula la producción de INF-y en estas células 21,56,60.

También en respuesta a las moléculas asociadas a patógenos, las células epiteliales sintetizan las MMPs con actividad degradativa sobre la matríz extracelular y expresan la IL-8 con función quimioatrayente sobre los neutrófilos y con actividad sobre las células endoteliales de los vasos sanguíneos, en las que estimula la expresión de moléculas de adhesión tales como, la E-selectina, la molécula de adhesión intracelular-1 (ICAM-1) y las moléculas de adhesión de células vasculares-1 (VCAM-1) 21. La E-selectina facilita la interacción entre los neutrófilos y la pared de la célula endotelial en la etapa de laminación, que es requerida para la marginación y posterior diapédesis de los leucocitos. La síntesis de bradicinina, histamina y PGE2 por las células endoteliales desencadena cambios vasculares, como la dilatación de los capilares e incremento del flujo sanguíneo localizado debajo del epitelio de unión, que se evidencia clínicamente con el sangramiento mostrado durante el sondaje periodontal.

Otras células que se activan contra los microorganismos patógenos presentes en el tejido periodontal son los macrófagos y los neutrófilos. Estas células se activan en presencia de LPS mediante los receptores TRL2 y TRL4 que inducen una cascada de señalización intracitoplasmática para la biosíntesis de péptidos bactericidas, enzimas digestivas, PGE2, IL-1β, TNF-α e IL-6 16.

Los neutrófilos también conocidos como leucocitos polimorfonucleares son los más abundantes y constituyen la principal línea celular de defensa en el surco gingival por su capacidad de fagocitar a las bacterias periodontopatógenas 61. Histológicamente los neutrófilos forman una barrera entre el epitelio de unión y la placa dentobacteriana cuya función sinérgica es la actividad secretora de especies de oxigeno reactivas y proteínas bactericidas con el mecanismo fagocítico 62, cuya actividad afecta la integridad de los tejidos del periodonto.

Los neutrófilos activados liberan especies de radicales libres de oxígeno (ROS), como el peróxido de hidrógeno, los radicales hidroxilo y anión superóxido, que están contenidos en los lisosomas y son requeridos para el mecanismo de muerte intracelular de los fagocitos 4,63. El anión superóxido inactiva los radicales de óxido nítrico (NO), que actúa como mediador de la relajación del endotelio vascular, mientras que el peróxido de hidrógeno puede inducir la adhesión de los neutrófilos a vasos intactos a través de VCAM-1 y los receptores CD18. La exposición de estas moléculas de vida media corta en el tejido gingival pueden estimular la producción del factor activador de plaquetas (PAF) y promover la trombosis intravascular 4.

También los ROS degradan los componentes de la matriz extracelular, incluyendo los proteoglicanos por modificación de los grupos funcionales de los aminoácidos, favorecen la despolimerización del ácido hialurónico, del colágeno, de la fibronectina, de laminina, y la oxidación del ADN. Además la peroxidación lipídica afecta a los ácidos grasos poliinsaturados o fosfolípidos de las membranas celulares 63,64,65. Por lo cual el desequilibrio entre las ROS y la protección antioxidante del huésped contribuye con la destrucción del tejido de periodontal.

Asimismo la desgranulación del fagosoma descarga enzimas como mieloperoxidasa (MPO) que catalizan la conversión de peróxido de hidrógeno en ácido hipocloroso, que es el principal responsable de la citotoxicidad de los neutrófilos, además se liberan otras proteasas y mediadores pro-inflamatorios, como prostaglandinas y los leucotrienos que amplifican la reacción inflamatoria local y la migración de los leucocitos 4.

La importante función de la migración direccional de los neutrófilos requiere de la activación del fosfoinositido 3-quinasa (PI3K) para la producción de fosfoinositol 3 fosfato (PIP3) en sus isoformas Ia y Ib que actúan como molécula clave en la vía PI3K/Akt, en la cual el 3-fosfoinositido dependiente de quinasa 1 (PDK1) es indispensable para la polarización inicial de los neutrófilos 66. Su desplazamiento migratorio se dirige hacia el gradiente de moléculas quimioatrayentes, tales como IL-8, expresada por las células del epitelio gingival, los fragmentos del sistema del complemento C3a y C5a, la IL-1, el TNF-?, los derivados del ácido araquidónico como el LTB4 y el ácido 12-hidroxi-eicosanotetraenoico (12-HETE) y PAF.

Sin embargo, puede ocurrir la persistencia de microorganismos de la placa dentobacteriana debido a alteraciones funcionales de los neutrófilos, asociados con el mecanismo de la desgranulación del fagosoma, con la disminución de la síntesis o de la actividad de enzimas tales como la MPO, el glutatión sintetasa, las b-defensinas, entre otras. Por otra parte, defectos de adhesión o de la quimioatracción pueden generan una acumulación de neutrófilos en el surco gingival, cuya actividad contribuye con la acción degradativa de las proteasas de origen bacteriano, afectando el epitelio de unión que tiende a proliferar en sentido apical como mecanismo de autoprotección del huésped 67.

Los mastocitos son una población de fagocitos cuyos gránulos intracitoplasmáticos presentan histamina, con una participación importante en la respuesta inmune innata, pues se ha demostrado que incrementa la expresión de TLR2 y TLR4, así como la expresión de la ciclooxigenasa 2 y la síntesis de PGE2 en presencia del ácido lipoteicoico de las bacterias Gram positivas o lipopolisacáridos de las Gram negativas 68. Estas células presentes en tejido conectivo con residencia cercana a los linfocitos T, tienen funciones como células fagocíticas y células presentadoras de antígenos a las células T 69 y sintetizan la IL-12 que induce la transcripción del INF-? para el desarrollo de la respuesta Th1, es decir que inician la respuesta de la inmunidad adquirida. Además, expresan la IL-4, la IL-10 y la IL-13 70.

Los linfocitos Th1 diferenciados se caracterizan por secretar la IL-2, la IL-12, el INF-y y el TNF-β y están involucrados en la erradicación intracelular de los microorganismos patógenos durante la progresión de la enfermedad periodontal. Otros linfocitos relacionados con la periodontitis, son el Th17 cuya diferenciación activa la expresión de la IL-17, la IL-21 y la IL-22 y el linfocito regulador (Treg) que se muestra en menor cantidad en el tejido conectivo durante la gingivitis 60,71.

Como respuesta inmunológica humoral la presencia de PMAP estimula la producción de las inmunoglobulinas en los linfocitos B diferenciados, con mayor predominio de la IgG1 y la IgG2 sobre la IgG3, la IgG4, en estados severos de la enfermedad periodontal. Asimismo la IgA1 y la IgA2 se expresan en lesiones avanzadas, aunque el tipo de inmunoglobulina se expresa de acuerdo a la naturaleza del antígeno presentado, por ejemplo, los de origen proteico inducen una respuesta predominante de la IgG1 y la IgG4 y los LPS estimulan la síntesis de IgG2 24. Además el INF-y y la IL-4 inducen la síntesis de los isotipos IgG2 e IgG4 72, es decir que la diferenciación de las células B maduras activa la síntesis y secreción específica de los isotipos y subtipos de inmunoglobulinas, de acuerdo al antígeno con actividad para la opsonización, para activar la vía del complemento y para desencadenar la citotoxicidad mediada por células dependientes de anticuerpo.

No obstante la especificidad en la respuesta inmunológica para impedir la invasión microbiana está más allá de los límites del tejido epitelial de la encía, como se ha demostrado en las lesiones periodontales de evolución temprana o gingivitis en la cual se han identificado por inmunohistoquímica un mayor número de células T y macrófagos a diferencia de las células B y las células plasmática que se presentan con mayor predominio en las lesiones progresivas 70.

Otro mecanismo antibacteriano de respuesta temprana de la encía es el sistema de complemento que actúa sobre las paredes bacterianas para formar un complejo de ataque a la pared o membrana (CAM), permitiendo la entrada de agua y calcio al interior de los microorganismos. Este mecanismo de naturaleza proteica se activa por la vía alternativa en presencia de los LPS o de los productos bacterianos de las Gram-negativas o se activa mediante la vía clásica al detectar complejos antígenos-anticuerpo. La activación de C3 varía de acuerdo a la evolución de la enfermedad periodontal, pero puede afectarse debido a la actividad proteolítica de algunas bacterias periodontopatógenas que degradan componentes del sistema de complemento como C3 y C5, para evadir la opsonización, inclusive algunas bacterias pueden liberar moléculas que comprometen la propiedad del complemento al unirse a estas. Sin embargo, la potencia antigénica de las bacterias desencadena una fuerte respuesta para la síntesis de la IgG2 que no es muy eficiente para fijar el complemento, pero es esencial para la actividad de fagocitosis de los neutrófilos 24.


LA INFLAMACIÓN Y LA PÉRDIDA DEL HUESO ALVEOLAR

La inflamación del tejido gingival forma parte de la inmunidad innata, mediada por derivados de naturaleza lipídica tales como las prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos, que son productos del metabolismo del ácido araquidónico catalizado por la ciclooxigenasa y la lipoxigenasa, con acciones sobre las células blanco en las que se activan receptores específicos acoplados a la proteína G. En la inflamación participan otras moléculas como las citocinas pro-inflamatorias, el oxido nitroso, el monóxido de carbono y las ROS, pero la interrelación entre estos mediadores no está claramente establecida. Se han identificado otras sustancias como las lipoxinas, resolvinas y protectivas con actividades biológicas en el proceso de resolución que controlan la magnitud y duración de la inflamación 73.

La lipoxina se sintetiza en las plaquetas, los leucocitos y las células endoteliales dentro del lumen vascular por la vía 15-lipoxigenasa y 5-lipoxigenasa o por la vía 5-lipoxigenasa y 12-lipoxigenasa y tiene actividad anti inflamatoria y anti proliferativa sobre los neutrófilos 74. Otro mediador de la resolución de la inflamación es la resolvina E1 (RvE1) que reduce la migración de las células dendríticas y de los polimorfonucleares al disminuir la actividad NADPH oxidasa, limitar la producción de IL-12, así como activar la fagocitosis de los macrófagos y la apoptosis de los neutrófilos 75, 76. Y la Protectina D1 que actúa como un mediador metabólico con efecto funcional como inhibidor de la secreción del INF-y de las células T y promueve la apoptosis de estas células77.

En pacientes con enfermedad periodontal que presentan perdida ósea, se han demostrado aumentos de la concentración de ácidos grasos omega 6 en sangre 78, lo que corresponde con el aumento del metabolismo del ácido araquidónico para la síntesis de la PGE2, los tromboxanos, las prostaciclinas y los leucotrieno B4 que se han identificado en el tejido gingival y fluido crevicular gingival 79,80. La PGE2 ha sido estrechamente relacionada con la pérdida del hueso alveolar por estimulación de los osteoclastos. Esta prostaglandina es sintetizada por tres grupos de enzimas activadas secuencialmente, la fosfolipasa A2, las isoenzimas cicloxigenasas (COX-1 y COX-2) que catalizan la formación del la prostaglandina H2 y la prostaglandina E sintetasa que finalmente produce la PGE2 81. Recientemente se han descrito tres isoenzimas de la prostaglandina E sintetasa, identificadas como la prostaglandina E sintetasa microsomal (mPGES-1), la prostaglandina E sintetasa del citosol (cPGES) y la prostaglandina E sintetasa microsomal-2 (mPGES-2). En la periodontitis la PGE2 se expresa principalmente en células musculares del endotelio y fibroblastos por inducción de TNF-α e IL-1β 82,83.

Existe evidencia que relaciona la periodontitis avanzada con perdida ósea y la presencia de células inflamatorias crónicas y de la IL-1β, la IL-1α, la PGE2, la IL-6, el TNF-α y el ligando del factor nuclear kappa B (NF-kB) (RANKL) 84. El efecto de la PGE2 sobre la resorción ósea es debido a que estimula en los osteoblastos la adenilato ciclasa a través de su receptor EP4 y acumula el AMPc para inducir la expresión del receptor del factor nuclear kappa B (RANK) que participa en la diferenciación de los osteoclastos 85,86.

En la enfermedad periodontal el reconocimiento de LPS por TLR 4 también activa la ruta Cot/Tp12 que regula la producción de varias citocinas pro-inflamatorias a través de la vía de MAPK en las células T, en los macrófagos y en los osteoblastos e inducen directamente la expresión de los RANKL 39. El progreso de la inflamación afecta la homeostasis del hueso controlado por el equilibrio entre la aposición ósea osteoblástica y la reabsorción ósea osteoclástica, esta última es mayor en la periodontitis. La pérdida ósea implica la activación de la osteoclastogénesis a partir de la diferenciación de células madre hematopoyéticas precursoras de los osteoclastos como son las pertenecientes a colonias formadoras de unidades progenitoras de granulocitos-macrofagos (CFU-GM) y a colonias formadoras de unidades progenitoras de macrofagos (CFU-M) por acción del factor estimulador de colonia de macrófagos (M-CSF). Los osteoclastos son células multinucleadas que se originan como consecuencia de la fusión de monocitos y de células derivadas del linaje de macrófagos, proceso activado por dos moléculas sintetizadas por los osteoblastos: el factor estimulante de colonias de macrófagos y el ligando del factor nuclear kappa B (RANKL) a través de los receptores RANK, esta última molécula pertenece a la superfamilia del factor de necrosis tumoral y es activado en respuesta a señales inflamatorias 87.

El RANKL se liga al receptor RANK presente en la superficie de los osteoclastos en diferenciación y estimula la activación de NF-?B, PI3K/Akt y MAPK e induce la expresión de c-Fos, que activa la proteína activadora (AP) que forma un complejo de transcripción compuesto por Fos- Jun y AT, que es esencial para la función de TRAF6, que actúa como molécula adaptadora para desencadenar una cascada de señales que incluyen la expresión de genes de diferenciación de los osteoclastos 88. La interacción entre RANKL-RANK no solo induce la osteoclastogénesis, inclusive promueve la sobrevida y activación de los osteoclastos y en consecuencia la resorción ósea. No obstante, citocinas producidas por Th2 y Tregs como IL-4 e IL-10 estimulan la producción de inhibidores de metaloproteinasas (TIMPs) y del factor inhibidor de la diferenciación de osteoclastos, osteoprotegerina (OPG) 43. La alta concentración del factor inhibidor de la diferenciación de osteoclastos, la OPG compite con la unión a RANKL e interrumpe la unión con RANK-RANKL lo que disminuye la osteoclastogénesis y promueve la apoptosis de los osteoclastos previamente diferenciados 89,90. La expresión de altos niveles RANKL y bajos niveles de OPG se han reportado en el líquido crevicular gingival de pacientes con periodontitis 91.

Mediadores de la inflamación tales como la IL-1 y el TNF-α y INF-y han sido descritos como reguladores positivos de osteoclastogénesis y de la expresión de MMPs; el efecto reverso ejercido por Th2 es a través de la IL-4 y la IL-10. En las lesiones periodontales el balance entre la expresión Th1 y Th2 es determinado mediante un factor que regula el balance MMP/TIMPs y RANKL/OPG 92. No obstante, la pérdida ósea en pacientes con periodontitis también se ha asociado al aumento de la apoptosis mediada por los ligando inductor de apoptosis (TRAIL) de los osteoblastos 93, que median la apoptosis formando un complejo que transmite una señal a través de Fas-dominio asociado a muerte (FADD), lo que lleva a la activación de la vía de señalización intracelular de la caspasa-8 y de otras caspasas iniciadoras de la apoptosis 94.

Se ha demostrado que los TRAIL tienen una expresión importante en los leucocitos durante la enfermedad periodontal específicamente en los leucocitos infiltrados en el tejido conectivo subgingival; también se expresan en menor cantidad en los fibroblastos y las células endoteliales. Sin embargo en los tejidos con periodontitis también se sintetizan la survivina y otros inhibidores de la apoptosis 95, sugiriendo que la regulación de la apoptosis de las células del tejido gingival durante la inflamación depende de la transcripción del gen inhibidor de la ruta de las caspasas.


CONCLUSIONES

Los microorganismos periodonto- patógenos y sus productos metabólicos son reconocidas como PMAP por los receptores TLRs y NLR presentes en las células del tejido gingival, los cuales inducen la expresión de mecanismos de defensa moleculares y celulares para limitar el potencial invasivo y virulento de las bacterias. Entre ellos la expresión de citocinas; síntesis de prostaglandinas, leucotrienos y tromboxanos; la activación del sistema de complemento, de las células fagocíticas y de las presentadoras de antígeno, y, finalmente del mecanismo efector humoral y celular.

Sin embargo la persistencia de las bacterias, una excesiva respuesta inflamatoria y/o una inadecuada resolución de la inflamación puede afectar de manera importante la patogénesis de la enfermedad periodontal. Esto se manifiesta con pérdida de la integridad del epitelio, de las fibras colágenas, de otras proteínas y de la matriz extracelular del tejido conectivo debido a la actividad de enzimas liberadas por las células fagociticas como MPO, hidrolasa, proteasas neutras, colagenasas, MMPs y de las moléculas ROS. También se afecta el equilibrio aposición/resorción ósea a través de la estimulación de la osteoclastogénesis por citocinas y PGE2 que pueden amplificar la progresión de la enfermedad al inducir la expresión de RANKL que dirige la diferenciación y actividad de los osteoclastos afectando la arquitectura del hueso alveolar.


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