Apresentao do PowerPoint

Genes EscultoresHeterodontia e DentiesUniversidade de voraBiologia HumanaBiologia do DesenvolvimentoProfessor Doutor Paulo de OliveiraAno Letivo 2012/2013Ana Sames 29399Mafalda Saraiva 299021Palavras-chaveOdontogneseHeterodontiaStem Cells

Vias de SinalizaoFatores de CrescimentoFatores de Transcrio

Fig.2 : Ilustrao das fases da Odontognese.Odontognese - conjunto de processos que do origem aos dentes e depende de uma srie bem ordenada de acontecimentos indutivos.Heterodontia - presena de dois ou mais tipos de dentes no mesmo indivduo.Stem cells - da polpa dentria participam na formao dos dentes.

2Esmalte substncia que cobre a coroa do dente.Dentina - tecido conectivo que constitui grande rea do dente.Polpa - resto do rgo embriolgico .Cemento - tecido conectivo calcificado que cobre a raiz.Ligamento periodontal - tecido conectivo especializado localizado entre o cemento e o osso.Osso alveolar - tecido sseo que circunda o dente.Constituintes do Dente

Fig.3: Constituintes do dente.

N de Esmalte Primrio, secundrio e tercirio.Clulas do n de esmalte primrio e secundrio so molecular e funcionalmente semelhantes no desenvolvimento dos molares.

BMP4 e activina induzem genes marcadores do n de esmalte Msx2, Edar e p21Fig.4: Esquema dos constituintes do denteCell Lineage of Primary and SecondaryEnamel Knots

O n de esmalte primrio forma-se em ambos incisivos e molares, na fase cap. O secundrio e o tercirio s se desenvolvem nos dentes molares.A maior parte das clulas do n de esmalte primrio entram em apoptose, no entanto outras no. As que no entram so consideradas contribuir para a formao do n de esmalte secundrio e tercirio. Existe uma relao entre o primrio e o secundrio: pensava-se que as clulas do primrio contribuam fisicamente para o secundrio, mas estes resultados esto incorretos. Foi feito um estudo onde se desenvolveu um dente com o n de esmalte visvel e verificou-se que apesar das clulas do primrio e do secundrio serem molecular e funcionalmente semelhantes no desenvolvimento dos molares, eles no so derivados das mesmas clulas.O n de esmalte primrio poder regular a posio do secundrio atravs de sinais no epitlio.BMP4 e activina so expressos no mesnquima e induzem os genes marcadores do n de esmalte Msx2, Edar e p21 no epitlio oral. Existem genes que inibem a formao dos dentes e um exemplo daquilo que o BMP4 faz conseguir salvar parcialmente o desenvolvimento dentrio ao induzir a formao do n de esmalte.4 Controlo da morfologia da cspide, da proliferao das clulas epiteliais e da apoptose.

O n de esmalte um centro de sinalizao no epitlio.

N de Esmalte

Cell Lineage of Primary and SecondaryEnamel KnotsFig.5: Centro de Sinalizao no N de Esmalte

A formao do n de esmalte primrio necessria para a transio da fase bud para a cap. O n de esmalte entra em apoptose na fase cap.O n de esmalte secundrio expressa gene associados com o primrio FGF4, FGF9, Shh, follistatin, BMP2, 4 e 7. Portanto, o n de esmalte um centro de sinalizao no epitlio e regula a morfologia da cspide, controlando a proliferao de clulas epiteliais e a apoptose. A dobragem subsequente e o crescimento do epitlio do origem ao estgio sino (bell) e ocorre diferenciao celular. O controlo da morfologia da cspide envolve a forma e o local e um importante processo no desenvolvimento dentrio, o que permite que seja criada uma variedade de tipos de dentes.5Fases da OntogneseFig.6 : As diversas fases que constituem a Ontognese.

Role of homeobox genes in the patterning, specification and differentiation of ectodermal appendages in mammals 2008Fase BudNesta etapa, o ectoderma forma estruturas celulares arredondadas que correspondem posio dos futuros dentes decduos. Os botes correspondentes aos vrios dentes surgem em perodos diferentes na lmina dentria. Os primeiros a aparecer so da regio anterior da mandbula, que correspondero aos futuros incisivos inferiores.Nos botes dentrios, as clulas apoiadas na lmina basal, esto em contacto com as clulas da camada basal do epitlio da mucosa bucal. Nesta fase o germe dentrio aumenta de volume, pois verifica-se uma atividade mittica elevada com rpida proliferao.Fase CapNesta fase, o boto dentrio continua em desenvolvimento, porm, um crescimento desigual desencadeia a formao de bordas, tornando a estrutura semelhante a um capuz, que denomina a etapa.Observa-se no germe dentrio uma intensa atividade mittica das clulas derivadas do epitlio oral. Na regio do ectomesnquima, a condensao das clulas torna-se mais visvel.A poro epitelial formada o esmalte. Entre os epitlios interno e externos encontram-se os proteoglicanos. Na parte externa do rgo do esmalte, observa-se logo abaixo o epitlio interno do rgo do esmalte, a condensao ectomesenquimal, que recebe o nome de papila dentria. As clulas que circundam o germe dentrio e a papila dentria sofrem condensao formando uma cpsula ao redor dessas estruturas, isolando-as do restante do ectomesnquima. Essa regio denominada saco dentrio.Fase BellAs clulas mesenquimais da papila diferenciam-se em odontoblastos, que mais tarde produziro a dentina. Com o engrossar da dentina, os odontoblastos retraem para dentro da papila dental e deixam um fino processo citoplsmico (processo dental). As clulas epiteliais da camada interior do epitlio diferenciam-se em ameloblastos, que so os formadores do esmalte. Quando o esmalte engrossa, os ameoblastos regridem, deixando temporariamente uma fina membrana cutcula dentria.A formao da raiz do dente comea quando as camadas dentrias epiteliais penetram no mesnquima e formam a bainha radicular epitelial. As clulas mesenquimais, em contacto com a dentina, diferenciam-se em cementoblastos, que produzem o cemento. No exterior desta camada, mesnquima d origem ao ligamento periodontal.Com o contnuo alongamento da raiz, a coroa progressivamente empurrada atravs das camadas de tecido sobrepostas no interior da cavidade oral erupo de dentes de leite. medida que os dentes definitivos vo crescendo, a raiz absorvida pelos osteoclastos.6Mecanismo central da morfognese.

Durante as interaes a ectoderme engrossa, cresce e dobra formando a forma complexa da coroa dentria. A forma final desta aparece durante a fase campnula.

Fatores de transcrio e fatores de crescimentotambm medeiam a comunicao entre tecidos.InteraesEpitlio-Mesnquima

Epithelial-Mesenchymal signalling regulating tooth morphogenesisFig.7: Local da coroa dentria

No desenvolvimento dentrio o processo mais importante que ocorre so as interaes epitlio-mesnquima. O epitlio um dos principais grupos de tecidos celulares, sendo a sua principal funo a de revestimento da superfcie externa de diversas cavidades internas do organismo. O mesnquima um tecido embrionrio derivado da mesoderme. Durante as fases de transformao, a mesoderme origina uma espcie de tecido conjuntivo primitivo chamado mesnquima. Na fase bud, o epitlio envia sinais ao mesnquima, que comea a condensar.Na fase cap, o epitlio dobra e cresce, envolvendo a papila dental.Na fase bell, aparece a forma final da coroa dentria quando as clulas se diferenciam no epitlio e no mesnquima e depositam dentina e esmalte, respetivamente.Os fatores de transcrio participam nos processos de sinalizao dependentes das interaes epitlio-mesnquima.7

Fig.8: Interao entre fatores de crescimentos e fatores de transcrio nas vrias fases.

Vias de SinalizaoMolecular Genetics of Tooth Development (2010)Da rutura de genes que fazem parte dessas vias de sinalizao resulta aberraes graves de desenvolvimento dos dentes, como agenesia dentria completa ou deteno do desenvolvimento dentrio em estgios iniciais de desenvolvimento (a lmina ou fase de boto de desenvolvimento), levando a anodontia (ausncia de dentes). Por exemplo, a inativao de FGF8 no epitlio dental resulta na deteno do desenvolvimento dentrio na fase de lmina.As vias de sinalizao do Bmp, Fgf, ligantes Shh e Wnt e seus recetores constituem as vias principais que so usados durante o desenvolvimento dentrio e medeiam as interaes epitliomesenquimal.8Bmp4 Papel principal na morfognese dos dentes.

Bmp2, Bmp4 e Bmp7Expressos por genes presentes no epitlio dental.Responsveis pela induo da expresso dos genes no mesnquima adjacente. Bmps

Making a tooth- growth factors, transcription factors, and stem cellsFig.9: DNA

A expresso de vrios genes BMP foi encontrada em diversos estudos relativos ao desenvolvimento do dente. O BMP4 (expresso na regio distal da mandbula) aquele que desempenha um papel central durante a morfognese. Quando a determinao do local de formao e tipo do dente ocorre, os efeitos antagonistas de Bmp4 e Fgf8 epiteliais restringem a expresso de PAX9 do mesnquima e a expresso de Pitx2 do epitlio. O tipo de dente entretanto determinado. BMP4BMP2, BMP4, e BMP7 so especificamente expressas no n de esmalte.Restringe expresso do Barx1, um fator de transcrio necessrio para a especificao do tipo de denteInduz a expresso de Islet1 para a formao dos incisivos.Foi observado que a mudana de expresso de Bmp4, durante o desenvolvimento dos dentes de leite est associada com a mudana do potencial odontognico do epitlio dental para o mesnquima, sugerindo que BMP4 um impulsor para este fenmeno. O Bmp4 induz uma mudana morfogentica do mesnquima e ativa a expresso de fatores de transcrio, como Msx1, Msx2, Lef1 e Egr1 no mesmo local. Estudos demonstraram que o BMP4 no mesnquima responsvel pela induo e manuteno da expresso dos genes, tais como p21 e Shh, no epitlio dental, e para a formao do n de esmalte. A expresso de Bmp4, juntamente com Bmp2 e BMP7, no n de esmalte do dente na fase cup pode ser responsvel pela apoptose das clulas.Na fase bud, em resposta aos sinais epiteliais indutivos, o mesnquima dentrio comea a expressar os genes que codificam para molculas de sinalizao, incluindo BMP4, FGF3, activina-pA e Wnt5a. Estes fatores de crescimento mesenquimais agem sobre o epitlio dental como sinais de retorno, e tambm funcionam dentro do mesnquima dental, para regular o desenvolvimento dos dentes posteriores. nesta fase que o mesnquima dental adquire potencial odontognico. A sinalizao dos BMP mediada atravs de heterodmeros transmembranares de serina / treonina-quinase do tipo I e tipo II, recetores de BMPs. Os ligandos dos BMP ligam-se aos recetores, enquanto o recetor de tipo II fosforila o recetor do tipo I este, por sua vez, fosforila as protenas DNAbinding Smads. Estes ltimos translocam-se para o ncleo para regular a expresso de genes-alvo.9 Funcionam desde o iniciao dos dentes at formao da ltima cspide.

Fase boto expresso Fgf8 intensiva e Fgf9 mais fraca detetadas no epitlio dental.

Fgfs

Making a tooth- growth factors, transcription factors, and stem cellsFig.10: Fibroblast Growth Factor 8 (Rato)

Funcionam em etapas distintas da odontognese, desde o incio da formao do dente at formao das cspides.A expresso intensa de Fgf8 e a expresso mais fraca de FGF9 so inicialmente detetadas no epitlio dental e persistem at fase bud.O FGF8 responsvel pela induo de Barx1 no mesnquima molar, pela expresso no mesnquima de Lhx6 e Lhx7, antes e durante a formao do dente e pela induo da expresso de Fgf3 no mesnquima dentrio.No final da bud stage e incio da cap stage, o FGF9 regulado pelo n de esmalte, onde o FGF4 tambm ativado pela via de sinalizao Wnt. O FGF8 tambm pode ser responsvel pela induo da expresso de Fgf3 no mesnquima dentrio. O FGF9 pode resgatar a funo de FGF8 na ausncia deste.O FGF4 e o FGF9 estimulam a proliferao de clulas do epitlio e mesnquima dental. Por outro lado.A sinalizao de FGFs tem como principal objetivo restringir os locais para a formao dos dentes, induzindo a expresso de PAX9, Pitx1 e Pitx2. 10Codifica um pptido de sinalizao.

Regula o crescimento e determina a forma do dente.

Sonic Hedgehog (Shh)

Fig.11: Estrutura em 3D do ShhShh signaling within the dental epithelium is necessary for cell proliferation, growth and polarization 2002Sonic hedgehog (Shh) codifica um pptido de sinalizao que se encontra presente no epitlio bucal antes de invaginao e no epitlio do dente ao longo do seu desenvolvimento. Portanto, conclui-se que o Shh regula o crescimento e determina a forma do dente. No entanto, Shh sinalizao no essencial para a diferenciao de ameloblastos ou odontoblastos. A reduo e perda de Shh resultam num rudimento da fase capuz no qual a morfologia severamente interrompida.Em geral:Shh no necessrio para a diferenciao de dente;Shh necessrio para o crescimento e morfognese do dente;Shh essencial para o crescimento do dente.

11

Shh signaling within the dental epithelium is necessary for cell proliferation, growth and polarization 2002

Fig.12: Esquema mostra a expresso do Shh e respostas. Desenho esquemtico que mostra a expresso Shh (verde pontilhado) e respostas (amarelo), bem como as alteraes citolgicas que ocorrem no rgo de esmalte e na camada de odontoblastos durante o processo de diferenciao progressiva em um normal (painel superior) e um mutante (painel inferior) dente Smo. As clulas em crescimento so representados por smiles e as clulas ps-mitticas so representados por ncleos nonsmiling. Num dente normal, na fase 4, os pr-ameloblastos em frente primeira camada de matriz pr-dentina (DP, rosa) tornam-se ps-mitticas (PMA). Isso ocorre cerca de 24 horas aps os odontoblastos adjacentes se tornarem ps-mitticos (fase 2), polarizar (fase 3) e secretar PD (estgio 4). A polarizao dos ameloblastos (PoA) continua, e atingem o seu tamanho total na fase 6 e tornar-se ameloblastos secretores (SA) e secretam matriz de esmalte (E, vermelho escuro). As clulas do estrato intermedirio sobrejacente PoA e SA aumentam de tamanho e tornam-se cubides (CSI). Pouco antes de a secreo de esmalte, as lacunas aparecem no epitlio dental externo (ODE) e os vasos sanguneos e fibroblastos do saco dental (DS) comeam a invadir o retculo estrelado (SR). Shh produzido em grandes quantidades. No dente normal, tanto o rgo do esmalte como o mesnquima dental so sensveis sinalizao Shh. No mutante dente Smo, a resposta expresso de Shh, a proliferao celular, o crescimento e diferenciao so preservados no mesnquima dental, incluindo a papila dental (no representada), saco dental e da camada de odontoblastos. No entanto, a capacidade de resposta Shh est ausente no rgo de esmalte em todas as fases (fases 1-6). Pr-ameloblastos mutantes tornam-se ps-mitticos prematuramente (fase 3), antes da pr-dentina ser secretada pelos odontoblastos adjacentes. Ameloblastos mutantes no conseguem crescer em tamanho, so polarizados e incapazes de produzir matriz do esmalte. As clulas intermedias permanecem pequenas e escamosas. A camada de epitlio dental externo permanece continua ao retculo estrelado permanece sem vascularizao. Alm disso, uma reduo gradual da produo prematura Shh ocorre nos ameloblastos mutantes, estrato intermedirio e retculo. A, ameloblastos; BM, membrana basal (luz verde); D, dentina (rosa escuro), O, odontoblastides; PMO, ps-mittico odontoblastides; PO, proliferando pr-odontoblastos; Poo, polarizando odontoblastides.12Grupo de molecular sinalizadoras envolvidas na modelao, proliferao e diferenciao de rgos e tipos de clulas.

Sinalizam atravs da famlia de recetores Frizzled.Wnt

A famlia de genes Wnt em vertebrados representa um grande e diversificado grupo de molculas sinalizadoras envolvidas na modelao, proliferao e diferenciao de uma variedade de rgos e tipos de clulas. Sinalizam atravs da famlia de recetores Frizzled. Um segundo tipo de recetor de Wnt est relacionado com a lipoprotena de baixa densidade (LDL). Tornou-se claro que os antagonistas de Wnt segregados desempenham papis importantes na regulao da sinalizao de Wnt. Um certo nmero de genes Wnt so expressos nos dentes em desenvolvimento e a maioria deles esto restritos apenas ao epitlio bucal. Quando os locais de formao do dente e a modulao do mesmo so determinados, o Wnt7b expresso no epitlio oral. A expresso de Wnt7b para a regio de formao de dente reprime a expresso de Shh e inibe subsequentemente a formao do dente, mas no vice-versa. Assim, o Wnt7b parece interagir com a sinalizao de Shh para definir os limites ectodrmicos entre a ectoderma oral e dental, posicionamento dos locais de formao dos dentes. O Wnt10a e Wnt10b so expressos tanto no epitlio molar como no epitlio incisivo e so mantidos no local at fase bud. Na fase cup, ambos os genes so expressos no n de esmalte.13A sua expresso na lmina dental origina os dentes decduos.

Funcionamento do Sox2 foi conservado ao longo da evoluo.

Marca as stem cells do epitlio no incisivo do rato.

Delees resultam na expanso do epitlio da lmina dental.Sox2Sox2 marks epithelial competence to generate teeth in mammals and reptiles

Fig.13: SRY (sex determining region Y)-box 2

Expresso especfica de Sox2 na lmina dental origina dentes sucessionais nos mamferos (com apenas uma substituio da dentio) e rpteis (com vrias substituies).Sox2 tambm expresso na lmina dental durante a adio de molares nos mamferos e testes genticos demonstraram que as clulas Sox2+ do primeiro molar do origem s clulas epiteliais do segundo e terceiro molares.Deleo do Sox2 resulta no epitlio hiperplstico na formao dos molares posteriores.Estas descobertas implicam que o funcionamento do Sox2 foi conservado ao longo da evoluo.Em todos os vertebrados, o primeiro sinal de desenvolvimento dentrio a formao de lmina dental primria. Nos mamferos, o desenvolvimento da dentio primria comea nas placas epiteliais que se formaram dentro da lmina dental. A substituio dental individual comea como uma extenso desta lmina, que se chama lmina dental sucessional. Este processo caracterstico das denties heterodontes dos mamferos (que tm mais do que um incisivo, pr-molar e molar).Os molares dos ratos oferecem um sistema modelo para a anlise da formao dos dentes sucessionais, pois o segundo e terceiro molar so adicionados posteriormente ao longo do maxilar.Foi descoberto que o Sox2 marca as stem cells do epitlio no incisivo do rato e foi demonstrado que as stem cells Sox2+ originam todas as linhagens das clulas epiteliais do incisivo.Sox2+ j est presente na lmina dental primria durante a iniciao do dente e mais tarde reside na lmina dental na formao dos dentes sucessionais. Mapeamento gentico levou concluso que os M1 levam origem dos M2 e M3. Deleo do Sox2 resulta na expanso do epitlio da lmina dental associada ao M2 e ao M3. Observou-se que a expresso Sox2 foi repetida quando molares do rato foram adicionados fileira de dentes, o que indica que a expresso Sox2 est associada com a extenso posterior do epitlio dental, onde a adio de novos dentes ocorre. Quando os dentes dos ratos so substitudos, os dentes que vo substituir j esto na fase cap ou bell do desenvolvimento.A formao de dentes a mais foi vista num paciente humana heterozigtica que tinha uma perda de funo do gene Sox2. Esta mutao indica que o Sox2 previne a expanso do epitlio dental.14Papel crucial na especificao da clula e posicionamento durante o desenvolvimento embrionrio.

Fig.14: Vrios fatores que influenciam diretamente a formao dos dentes.

Genes HomeoboxPapel dos genes homeobox na padronizao, especificao e diferenciao dos apndices ectodrmicos em mamferos (2009)Os genes Homeobox desempenham um papel crucial na especificao da identidade da clula e posicionamento durante o desenvolvimento embrionrio.Mutaes nesses genes podem causar defeitos de desenvolvimento dramticos, incluindo a perda de estruturas especficas, bem como alteraes na identidade de uma parte do corpo ou segmento.Na fase campnula, a citodiferenciao comea (A citodiferenciao comea: as clulas do epitlio do esmalte interno diferenciam-se em ameloblastos (clulas produtoras de esmalte), enquanto as clulas adjacentes na papila dentria diferenciam-se em odontoblastos (clulas produtoras de dentina).15Msx1 expresso no mesnquima at ao incio da fase campnula.Inibem o contnuo desenvolvimento do primeiro e do segundo molares.

Genes Msx

Role of homeobox genes in the patterning, specification anddifferentiation of ectodermal appendages in mammals 2008Fig.15:MsxMsx1 expresso no mesnquima de todos os dentes at ao incio da fase campnula e inibem o contnuo desenvolvimento do primeiro e do segundo molares (o qual pra no estgio capuz, enquanto o desenvolvimento dos incisivos no iniciado).A importncia do Msx1 no desenvolvimento dentrio nos humanos suportada pela descoberta de mutao missense no Msx1. A mutao missense no MSX1 que responsvel pela agenesia dominante negativa do segundo pr-molar e dos terceiros molares.16Envolvidos na morfognese do dente.A supresso destes genes resulta na ausncia de molares superiores.

Genes Dlx

Fig.16: Supresso dos molares.Role of homeobox genes in the patterning, specification and differentiation of ectodermal appendages in mammals 2008Antes da formao do dente, o Dlx1 e o Dlx2 so expressos no mesnquima proximal dos processos da mandbula e do maxilar, onde os molares se iro formar, enquanto o Dlx2 tambm detetado no epitlio distal do processo maxilar, onde os incisivos se iro formar. A supresso de Dlx1 Dlx2 resulta na ausncia dos molares superiores.17Lminas Dentrias

Fig.17: Localizao das lminas durante a formao dentria.

Sox2 marks epithelial competence to generate teeth in mammals and reptilesQuando o embrio est com 6 a 7 semanas, certas reas do epitlio bucal comeam a proliferar formando epitlio. O epitlio divide-se em dois processos: um direcionado mais para vestibular, recebendo o nome de lmina vestibular, e outro direcionado mais profundamente (para lingual ou palatina) conhecido como Lmina Dentria.Ao longo do comprimento da lmina dentria, a atividade proliferativa contnua levar a formao de uma srie de tumefaes epiteliais localizadas que correspondem s posies dos futuros dentes decduos.ltimo quadrado da figura na fase capuz.18PrimriaPrimeiro sinal de desenvolvimento dentrio.Sox2 est aqui presente.

SecundriaResponsvel pela formao dos dentes permanentes.

TerciriaResulta da extenso da Lmina Primria.Responsvel pela formao dos dentes molares.

Lminas DentriasSox2 marks epithelial competence to generate teeth in mammals and reptiles

Lmina Primria (6 - 7 semana at completar 2 ms) - relaciona-se com a dentio decdua, e ocorre durante o 2 ms de vida intrauterina.Lmina Secundria (4 ms ao 10 ms idade) - responsvel pela formao dos dentes permanentes, formada sempre do lado lingual do rgo dental do correspondente dente decduo. Para os incisivos centrais permanentes forma-se a lmina secundria no 5 ms de vida intrauterina. A lmina do 2 pr-molar se forma na criana com 10 meses de idade.Lmina Terciria (4 ms at 5 anos de idade) - medida que as arcadas dentrias se alongam, a lmina primria cresce para distal, e com esta expanso forma-se a lmina terciria, de onde surgiro os primrdios dos rgos dentais dos molares permanentes, que no so dentes de substituio. 1 Molar permanente: 4 meses de vida fetal (feto mais ou menos 160 mm). 3 Molar permanente: 5 ano de vida.19Regulao da Morfognese e Diferenciao Celular do DenteSinalizao Notch mediada por Jag2 indispensvel para o desenvolvimento normal dos dentes.

Recetor Notch protena transmembranarJag2 Codifica um ligando para a famlia de recetores Notch. O gene expresso nas clulas epiteliais que do origem aos ameloblastos desde os primeiros estgios do desenvolvimento.BMPs and FGFs target Notch signalling via jagged 2 to regulate tooth morphogenesis and cytodifferentiation (2002)

Fig.18: Resultado do decorrer esperado de toda a sinalizao. A via de sinalizao Notch um mecanismo de sinalizao intercelular essencial para a especificao do destino celular e desenvolvimento embrionrio adequado.Recetor Notch protena transmembranar com domnio extracelular que transporta vrios fatores de crescimentos epidermais (EGF) e domnio citoplsmico para a transduo de sinal.A expresso, regulao e funo do gene Jag2, que codifica um ligando para a famlia de recetores de Notch, importante no desenvolvimento de dentes no rato. Jag2 expresso nas clulas epiteliais e regulado por sinais derivados do mesnquima. As clulas epiteliais vo dar origem aos ameloblastos (produtoras de esmalte) desde os primeiros estgios de desenvolvimento do dente.A expresso do Notch1, Notch2, Notch3, Dll1, Jag1 e Jag2 no desenvolvimento dos dentes prefigura a subdiviso do epitlio em regies ameloblsticas e no-ameloblsticas no estdio inicial.Delees desta interao resultam numa variedade de anomalias dentrias graves (experincia feita em ratinhos). Por exemplo: em indivduos com fentipo Jag2-/-, a expresso do gene Tbx1 reduzida, o que faz com que os ameloblastos no se diferenciem e no se forme esmalte. Estes resultados demonstram que a sinalizao Notch mediada por Jag2 indispensvel para o desenvolvimento normal dos dentes.Troca de sinais entre clulas vizinhas atravs de recetores Notch influencia a proliferao, diferenciao e eventos apoptticos em todos os estdios do desenvolvimento, controlando a formao e morfognese do dente.Em ratos, fatores derivados do epitlio oral (fibroblast growth factors (FGFs), bone morphogenetic proteins (BMPs), Wnt factors and sonic hedgehog (Shh)), enviam sinais para o mesnquima e iniciam o desenvolvimento dentrio.BMPs up regulationFGFs down regulationEstes resultados sugerem que os recetores Notch e os ligandos controlam a morfognese do dente e influenciam a diferenciao. 20Regulao da Morfognese e Diferenciao Celular do Dente Troca de sinais atravs de recetores Notch influencia a proliferao, diferenciao e eventos apoptticos.

Fig.19: Regulao da expresso do Jag2 no epitlio dentalBMPs and FGFs target Notch signalling via jagged 2 to regulate tooth morphogenesis and cytodifferentiation (2002)

Na imagem pode-se observar que a regulao feita pelos FGFs e BMPs.21

Fig.20 : Mandibula e Maxilar no crnio humano.

Especializao Morfolgica

Fig.21 : Identificao do tipo de dentes no ser humano.Role of homeobox genes in the patterning, specification and differentiation of ectodermal appendages in mammals 2008Quando abordamos o desenvolvimento dos dentes no podemos apenas focar nas diferentes fases do desenvolvimento de cada dente mas tambm temos de considerar o que determina a natureza (incisivo ou molar) do dente que se forma num local particular.Em 1998 foi proposto que a padronizao da dentio de rato fosse determinada pela distribuio complexa e especfica dos genes homeobox no primeiro arco mesenquimal que antecede a iniciao da formao do dente. Foi demonstrado que BMP4 produzido pelo epitlio distal enquanto FGF8 produzido pelo epitlio proximal e que a interao entre estes dois fatores de crescimento (indues e inibies) o principal determinante do padro de expresso de genes homeobox no mesnquima dentrio antes da formao do dente. Alis, apesar dos dentes da mandbula e do maxilar apresentarem a mesma origem histolgica e morfolgica, envolvem vias de desenvolvimento diferentes.Portanto, durante o desenvolvimento dos dentes dos mamferos, a ectoderme oral e mesnquima coordenam o seu crescimento e diferenciao para dar origem a rgos com formas precisas, tamanhos e funes.Ento, o desenvolvimento da dentio dos mamferos, envolve tanto a padronizao local (incisivos, caninos, pr-molares e molares) e temporal (diferentes tempos de desenvolvimento de dentes decduos e permanentes) do primrdio de dente individual.22

Expresso do Hox-8 e os MolaresExpression patterns of the homeobox gene, Hox-8, in the mouse embryo suggest a role in specifying tooth initiation and shape 1992Fig.22:O primeiro marcador de desenvolvimento do primeiro molar a expresso de genes Hox-8 no mesnquima sob o local de desenvolvimento dentrio. Portanto o Hox-8 no expresso no epitlio. No entanto, encontra-se a expresso do Hox-8 na placa dentria (onde implicado no incio de formao dos dentes). A placa dental progressivamente incorporada no aspeto da lmina dentria invaginante, de modo que uma rea discreta do epitlio externo bucal do esmalte expresse o Hox-8 na fase de boto.Durante toda a fase capuz, o Hox-8 levemente expresso no mesnquima da papila dental e do folculo. Em contraste, o Hox-7 expresso exclusivamente numa banda larga de clulas mesenquimais da papila folicular e dentria e completamente ausente do rgo de esmalte epitelial.No incio da fase campnula, o Hox-8 expresso ao longo do epitlio interno do esmalte, enquanto o Hox-7 continua a ser amplamente expresso no mesnquima da papila folicular. At ao final desta fase, clulas mesenquimais (da papila dental) diferenciam-se em odontoblastos. (e comeam a depositar matriz de dentina).23

Fig. 23. Teeth in the cheek region of the mouse mandible.(A) A scheme showing the prenatal situation in normal mouse embryos (compare Figs. 1C and 2B). MSthe anterior vestigial bud, which degenerates. R2the posterior vestigial bud, whichis incorporated into M1.(B) Wild-type mouse. (D, E) Tabby heterozygous mouse. M1, M2, M3the first, second and third molars, respectively. Phylogenetic Memory of DevelopingMammalian Dentition

Como pode observar, na segunda coluna da imagem est representado o desenvolvimento esperado dos dentes na regio da mandbula. V-se perfeitamene os dentes alinhados e completamente diferenciados.24

Padro simtrico de expresso dos genes Hox-7 e Hox-8 durante a morfognese da forma dos incisivos.Desenvolvimento dos Incisivos

Fig.24:Localizao dos incisivos.Expression patterns of the homeobox gene, Hox-8, in the mouse embryo suggest a role in specifying tooth initiation and shape (1992)Quando o epitlio bucal (destinado a formar os dentes incisivos) anterior engrossa e invagina, o Hox-8 expresso na placa dentria, na lmina dental e no troo adjacente de epitlios orais para o local imaginao dentrio. Em contraste, o Hox-7 est ausente do epitlio.Na fase capuz, o Hox-8 expresso em todo o epitlio do rgo de esmalte e do mesnquima da papila dental dos dentes incisivos em desenvolvimento. O Hox-7 continua a ser expresso no mesnquima da papila folicular e dentria, mas est ausente a partir do rgo de esmalte epitelial.Exame de cortes histolgicos transversais dos incisivos em desenvolvimento revela um padro simtrico extraordinrio de expresso dos genes Hox-7 e Hox-8 durante a morfognese da forma dos incisivos. Isto est em ntido contraste com o padro assimtrico, em particular de expresso do Hox-8 durante a morfognese molar.25

Fig.25: Uma viso geral do desenvolvimento dos dentes ilustrando as interaes recprocas entre epitlio e mesnquima durante os primeiros estgios de desenvolvimento do dente.The Importance of Signal Pathway Modulation in allAspects of Tooth Development 2009

Usamos esta imagem apenas para salientar que aps o normal desenvolvimento da dentio, formam-se vrios tipos de dentes num individuo, como molares e incisivos (mostrados na figura), o que leva heterodontia.26Atavismos e dentes vestigiais so teis para a elucidao das relaes evolucionrias entre espcies.Dentio dos MamferosPhylogenetic Memory of Developing Mammalian Dentition

Fig.26: Comparao do padro dentrio

Esta figura a comparao entre o desenvolvimento dentrio entre a mandbula e a maxila e ainda entre mamferos, ratinhos adultos e em estado embrionrio, primeiros mamferos e animais roedores.Conclui-se que vrios animais sofreram evoluo ao nivel dentrio, o que permite deduzir que ocorreu atavismo.27O grupo de mamferos que perderam a ocluso dentria da Ordem Cetacea.

Fig.27: Baleia Branca como exemplo de um cetceo.

Cetceos Development and evolution of the unique cetacean dentition 2012Foi proposto que esta perda de caractersticas dentrias est relacionada com a ausncia de mastigao. Os cetceos usam os seus dentes para agarram e segurar, mas no para mastigar alimentos. A combinao destes padres impossibilita a identificao de homologias entre os dentes (quando um dente molar, incisivo, canino ou pr-molar).A maioria dos vertebrados no-mamferos tem dentio com coroas, uma nica classe morfolgica de dentes e vrios dentes por maxilar. Em contraste, os mamferos divergiram deste estado: o padro plesiomrfico dos dentes consiste de quatro classes morfolgicas distintas (incisivo, canino, pr-molar e molar) por quadrante da maxila e um nmero limitado de erupo dentria durante a sua vida inteira.28Maioria dos vertebrados no-mamferos tem dentio com coroas, uma nica classe morfolgica de dentes e vrios dentes por maxilar.Em contraste, os mamferos divergiram deste estado.

Cetceos Development and evolution of the unique cetacean dentition 2012Fig.28:A Dentio nica dos MamferosO domnio de BMP4 no estado embrionrio expande-se at zona caudal do epitlio oral, o que leva formao de dentes ectpicos e de coroa simples. Alm disto, a modulao da concentrao do BMP4 est implicada na formao da placa do dente e determina o seu tamanho, levando a alteraes no nmero, tamanho e complexicidade do dente.A evoluo de novas formas de dentes ocorre parcialmente devido modulao da expresso do Bmp. O padro de expresso similar do Fgf8 e do Bmp4 na lmina dental em desenvolvimento pr-estabelecido em todos os mamferos que apresentam molares e incisivos.Alteraes evolutivas, como as que caracterizam a anatomia dentria dos cetceos, so impulsionadas pelas mudanas na regulao de expresso de genes durante a fase inicial de desenvolvimento.29Muito obrigada pela vossa atenoGenes EscultoresHeterodontia e DentiesUniversidade de voraBiologia HumanaBiologia do DesenvolvimentoAno Letivo 2012/2013Ana Sames 29399Mafalda Saraiva 29902