Odontogénese

Abstract

O conhecimento dos processos moleculares e mecanismos evolutivos relacionados com o desenvolvimento das estruturas crânio-faciais, incluindo as formações maxilares e os órgãos dentários, em vertebrados, constitui uma peça fundamental para a compreensão do desenvolvimento da cabeça. As células da crista neural, consideradas como a grande aquisição dos vertebrados durante o processo evolutivo, assumem cada vez mais um papel primordial neste processo. As características intrínsecas das células derivadas da crista neural, bem como a expressão de certos genes homeóticos, associada à acção indutora de determinados factores de crescimento, provenientes maioritariamente do epitélio suprajacente, desempenham uma posição chave no inicio e progressão dos processos de odontogénese. A primeira fase do desenvolvimento odontogénico (iniciação) envolve um conjunto de mecanismos que determinam a área onde irão posicionar-se os dentes no seu conjunto e mais tarde a posição e diferente morfologia de cada um dos componentes das famílias de incisivos, caninos pré molares e molares. Muitos destes processos têm lugar muito antes das primeiras evidências histológicas que caracterizam as etapas iniciais da odontogénese e que também são comuns a vários órgãos de origem ectodérmica. Embora, os órgãos dentários sejam estruturas características apenas do primeiro arco, estão localizados especificamente na sua metade anterior, região oral. Com efeito, durante as fases precoces de desenvolvimento da mandíbula e da maxila começa a estabelecer-se uma nítida “polaridade”, dando origem a uma região oral (onde serão formados e desenvolvidos os dentes) e uma região aboral (com predominância de elementos constituintes do sistema esquelético). Depois de demarcada a região da futura arcada dentária (no seu todo) serão definidas as sub regiões correspondentes às áreas de desenvolvimento dos diferentes tipos de dentes (incisivos, caninos, pré molares e molares). Este processo resulta da interacção entre moléculas de sinalização (muitas vezes com sinais antagónicos) como o FGF8 e a BMP2 e a BMP4 e a consequente expressão e arranjo estratégico de certos factores de transcrição (maioritariamente ligados aos genes PAX9 e MSX1). São mecanismos deste tipo que constituem o código odontogénico responsável pelo aparecimento e evolução de germens dentários no local correcto e com a forma correcta. O código odontogénico (the odontogenic homeobox code) determina que a expressão combinada de certos genes homeóticos esteja altamente confinada a áreas restritas da maxila e da mandíbula e que este facto seja responsável pelo aparecimento dos diferentes tipos de dentes. A diferente identidade assumida por cada uma das peças dentárias não é determinada pela transcrição de (apenas) um gene específico mas é o resultado da sobreposição e actividade combinada (presença ou ausência) de vários genes diferentes. Alterações experimentais na expressão destes genes resultam quase sempre em profundas perturbações na distribuição/ posicionamento dos elementos característicos da dentição. A primeira evidência histológica que marca o início da odontogénese está representada pela formação de um espessamento no epitélio da cavidade oral primitiva, denominada por banda epitelial primária. Quase imediatamente a seguir à sua formação a margem desta banda epitelial primária subdivide-se em duas porções ou processos: um externo dirigido para vestibular e outro interno, lingual. O processo interno, designado por lâmina dentária, é responsável pela formação dos germes dentários. Os gérmens dentários, com origem na lâmina dentária apresentam no seu processo de evolução uma série de etapas ou fases que, devido à diferente morfologia apresentada pelo seu componente epitelial (órgão do esmalte) são denominadas tradicionalmente por fase de gomo ou de botão, fase de capuz, fase de campânula, fase de coroa e fase de raiz. Microscopicamente, a fase de botão, é definida como uma projecção esferulóide da lâmina dentária. Estas estruturas constituem os primórdios do órgão do esmalte. Nesta fase têm lugar, importantes processos de indução odontogénica levados a cabo através de diversas moléculas bioactivas, com particular destaque para os FGFs e para as BMPs. A transição da fase de botão para a fase de capuz decorre duma intensa mas desigual proliferação celular das células epiteliais, adoptando progressivamente o órgão do esmalte uma forma que se assemelha a um barrete frigido, razão pela qual esta etapa de desenvolvimento do órgão dentário é chamada de fase de capuz. Uma vez estabelecida a fase de capuz, é possível distinguir no órgão do esmalte a presença de distintos componentes epiteliais: epitélio interno, epitélio externo e retículo estrelado. Na porção mais central da formação epitelial vai-se tornando cada vez mais nítida a presença de uma concavidade ocupada por uma condensação de células do ectomesênquima. Esta concentração designa-se no seu conjunto por papila dentária, devendo actuar como um factor mecânico, que pode contribuir em grande parte para o desenvolvimento da concavidade evidenciada no órgão do esmalte. Ainda nesta fase o ectomesênquima que rodeia tanto o órgão do esmalte quanto a papila dentária organiza-se, formando uma “cápsula” em torno do gérmen dentário em desenvolvimento, separando-o do restante ectomesênquima do maxilar. Esta condensação periférica é denominada por saco ou folículo dentário, sendo responsável pela formação do periodonto de inserção (cemento, ligamento periodontal e osso alveolar). No final desta fase começa a observar-se, junto ao epitélio interno, uma concentração de células que irá ser designada por nó do esmalte (primário). Esta estrutura, ainda que temporária, vai ter uma importância crucial no mecanismo de evolução do gérmen dentário para as fases seguintes, bem como na determinação da forma da coroa. Com efeito, o tamanho e forma do dente começam a esboçar-se nesta fase de capuz atingindo uma definição final na fase de campânula, sendo este processo regulado pelo nó do esmalte. Na fase de câmpanula precoce o órgão do esmalte apresenta já quatro camadas distintas: epitélio externo, reticulo estrelado, estrato intermediário e epitélio interno. O estádio avançado de câmpanula muitas vezes designado por fase de coroa está associado à formação dos tecidos duros do dente verificando-se sempre que o aparecimento da dentina precede a formação do esmalte. De facto, ainda que o órgão do esmalte e as células do epitélio interno manifestem mais precocemente uma nítida diferenciação celular, a dentinogénese inicia-se sempre antes da amelogénese. Com efeito, os ameloblastos após adquirirem características de células secretoras de proteínas permanecem aparentemente inactivos até os odontoblastos sintetizarem a primeira camada de dentina, primeiro tecido mineralizado a surgir no órgão dentário. O crescimento da dentina ocorre de uma forma centrípeta (em direcção à polpa), enquanto que o esmalte é centrifuga (em direcção ao epitélio oral). Uma vez completa a formação da coroa dentária inicia-se o desenvolvimento da raiz, constituindo a bainha epitelial de Hertwig uma estrutura fundamental neste processo. As células do folículo dentário dão origem aos cementoblastos que revestem a dentina radicular. Paralelamente começam também a diferenciar-se os fibroblastos do ligamento periodontal e os osteoblastos do osso alveolar. O cemento, o ligamento periodontal e o osso alveolar, estruturas todas derivadas do saco ou folículo dentário são, no seu conjunto, responsáveis pela ancoragem do dente aos alvéolos dentários, evoluindo de maneira integrada e coordenada com a formação da raiz do dente. Mammalian teeth develop from oral ectoderm and neural crest derived mesenchyme. Within the mandibular and maxilar archs, homeobox genes that are expressed in different proximodistal spatial domains are induced by signals from the oral epithelium. In mouse, prior to E10, all ectomesenchyme cells in the mandibular arch are equally responsive to epithelial signals such as Fgf8, indicating that there is no pre-specification of these cells into different populations and suggesting that patterning of the hard tissues of the mandible is instructed by the epithelium. By E10.5, ectomesenchymal cell gene expression domains are still dependent on epithelial signals but have become fixed and ectopic expression cannot be induced. At E11 expression becomes independent of epithelial signals such that removal of the epithelium does not affect spatial ectomesenchymal expression. The instructive capacity for tooth formation shifts from oral epithelium to the underlying mesenchyme prior to the bud stage. The first morphological sign is the primary dental lamina forming as a thickening of oral epithelium at the site of the future tooth row. Dental placodes form along the dental lamina and they share common morphological and molecular features with placodes of other ectodermal organs, such as hairs and many glands. The size and shape of the tooth crown result from epithelial morphogenesis during the bud, cap and bell stages. The tooth-specific hard tissues, enamel and dentin, are secreted by ameloblasts and odontoblasts respectively, which differentiate at the junction between the epithelium and mesenchyme. After the crown is complete root formation is initiated in most teeth and cementum, the third hard tissue of the tooth is formed by cementoblasts differentiating from dental follicle mesenchyme.