Efeitos do F na iniciação e crescimento dos cristais

As dinâmicas de crescimento dos cristais, tamanho e a sua forma, são controladas pelas proteínas da matriz durante a formação do esmalte (SIMMER; FINCHAM, 1995; SMITH; NANCI, 1996). Alguns estudos têm relatado que os cristais de esmalte com fluorose apresentam diâmetro significativamente maior do que os cristais de esmalte normais, conforme analisado por microscopia eletrônica de alta resolução, difração de raios-X de amostras de esmalte em pó e microscopia de espécimes de esmaltes fraturados (KEREBEL; DACULSI, 1976; SUNDSTROM; JONGEBLOED; ARENDS, 1978). Estudos de cultura de órgãos do esmalte, têm demonstrado a presença de cristais grandes, hexagonais, achatados e misturados com pequenos cristais de forma irregular em áreas hipermineralizadas (YANAGISAWA; TAKUMA; FEJERSKOV, 1989; YANAGISAWA et al., 1989). No entanto, estudos prévios mostraram que os cristais de esmalte com e sem fluorose não apresentam diferenças estruturais (FEJERSKOV; JOHNSON; SILVERSTONE, 1974; ROBINSON et al., 2006).

A falta de remoção das proteínas do esmalte pode ser considerada como a responsável pela diminuição na quantidade e no índice de nucleação dos cristais de apatita do esmalte (AOBA et al., 1992). Essa hipótese foi demonstrada por autores (AOBA et al., 1987) que observaram, in vitro, o potencial de inibição de crescimento cristalino exercido pelas proteínas do esmalte. Uma interferência na degradação dessas proteínas poderia estar associada à permanência prolongada das mesmas e, consequentemente, à deficiência de mineralização (ROBINSON et al., 1998).

O início do estágio de maturação parece apresentar uma susceptibilidade maior aos efeitos negativos do F, podendo gerar inibição da atividade proteolítica na matriz resultando na retenção de material orgânico. Os achados de Lyaruu et al. (1987) indicaram que a matriz sintetizada e secretada na presença de 10 mg/L de F, em culturas de germes dentários de hamsters, mantém sua capacidade de sustentar o crescimento dos cristais quando o F é removido do meio. Acredita-se que as AMELs controlam a orientação do crescimento dos cristais em extensão durante o processo de mineralização do esmalte. A administração de F, in vitro, durante o estágio de secreção da amelogênese inibe esse crescimento, indicando que o F rompe temporariamente o controle das AMELs durante o processo de mineralização do esmalte (LYARUU et al., 1987).

A demonstração morfológica da alteração na maturação do esmalte por atraso na remoção da matriz proteica, foi abordada por autores que utilizaram avaliações morfométricas

Revisão de Literatura 73 e auto-radiográficas, em incisivos de ratos expostos cronicamente a doses de 75 e 100 mg/L de F, no período de seis semanas. Ao mensurarem o comprimento da matriz na região pós- secretora, observaram que seu comprimento era maior nos grupos com fluorose em relação ao controle, o que seria uma confirmação morfológica do atraso da degradação e reabsorção das proteínas da matriz, causando hipomineralização do esmalte (ZHOU; ZAKI; EISENMANN, 1996).

O esmalte fluorótico se apresenta mais poroso e menos mineralizado, possivelmente por alterações na degradação e reabsorção das AMELs. A AMEL é a proteina mais abundante da matriz do esmalte em formação e, apresenta função de modulação no crescimento dos cristais (FINCHAM; MORADIAN-OLDAK; SIMMER, 1999; GIBSON et al., 2001). Foi relatado que quando AMEL se liga à superfície do cristal, ocorre a inibição do seu crescimento (AOBA; MORENO, 1987). Presumivelmente, a correta hidrólise da AMEL pelas proteases da matriz do esmalte, incluindo MMP20 e KLK4 (HU et al., 2002), resulta em um ordenado crescimento dos cristais. Qualquer distúrbio nesse processo altera o desenvolvimento do esmalte. Diante disso, foi realizado um estudo para determinar se o F altera as propriedades de superfície das apatitas (similarmente aos achados no esmalte dentário), afetando a interação das AMELs com os cristais de apatitas, resultando na fluorose (TANIMOTO et al., 2008). Nesse estudo, inicialmente, foi avaliado, se a incorporação de F em hidroxiapatitas carbonatadas sintéticas poderia alterar a ligação da AMEL na apatita. Em seguida, procurou-se avaliar a interação da AMEL com a apatita examinando os efeitos do F em solução, na ligação às proteínas. A taxa inicial de ligação à AMEL e a quantidade total de AMEL ligada à apatita carbonatada contendo F foi maior do que na apatita controle, sem F (TANIMOTO et al., 2008). Esses resultados indicam que a incorporação de F na trama cristalina altera a superfície do cristal, aumentando a ligação da AMEL, resultando no aumento da quantidade de AMEL e na inibição do crescimento dos cristais no esmalte fluorótico (DENBESTEN; LI, 2011).

Estudos mais aprofundados (DENBESTEN; LI, 2011; DENBESTEN et al., 2011; TANIMOTO et al., 2008) foram realizados para elucidar o papel do F incorporado na apatita carbonatada, no processamento e hidrólise da AMEL e na interação da AMEL com os cristais. Para isso, Denbesten et al. (DENBESTEN et al., 2011) caracterizaram a hidrólise da AMEL pela MMP20 e KLK4 em apatitas carbonatadas (sintéticas) contendo F (F-CAP) ou não (CAP) nas concentrações de 100, 1,000 e 4,000 mg/L de F. Quando o F estava em solução, a hidrólise da AMEL pela MMP20 foi apenas reduzida na concentração de 1,000 mg/L de F (52 mM), o que é muito mais elevado do que os níveis fisiológicos de F nos fluidos do esmalte.

74 Revisão de Literatura

Senda Charone

No entanto, a incorporação de F na apatita (F-CAP) atrasou significativamente a hidrólise da AMEL pela MMP20, de um modo dependente da dose, mesmo nas F-CAP em concentrações mais baixas de 100 mg/L de F. Efeito similar (redução na hidrólise da AMEL) foi quando as AMELs foram hidrolisadas a partir de apatitas contendo F (F-CAP), utilizando KLK4 recombinante.

Os níveis de F incorporado nos cristais de apatita mostrados nesses estudos in vitro, são biologicamente relevantes. Embora o fluido do esmalte que envolve os ameloblastos provavelmente apresente não mais do que 10 µmol/l de F (0,19 mg/L de F), o F é incorporado nos cristais em crescimento em concentrações variando de 10 mg/L de F próximo à JAD até centenas de ppm na superfície do esmalte (RICHARDS; FEJERSKOV; BAELUM, 1989). Em dentes com fluorose leve, a concentração de F no interior da camada do esmalte (300 µm da superfície) nos dentes humanos é de 100 mg/L de F (RICHARDS; FEJERSKOV; BAELUM, 1989). Nas camadas intermediárias do esmalte de dentes severamente afetados pela fluorose (150 µm da superfície), a concentração de F é aproximadamente 2000 mg/L de F (RICHARDS; FEJERSKOV; BAELUM, 1989). Portanto, a redução da hidrólise de AMEL no estágio de maturação de esmaltes com fluorose (AOBA et al., 1990; BRONCKERS, A.L. et al., 2002) pode ser devida à redução na taxa de hidrólise de AMELs ligadas aos cristais contendo F.

Os efeitos da incorporação do F na apatita e na hidrólise de AMEL são consistentes com a observação de hipomineralização da subsuperfície, podendo ocorrer somente no estágio de maturação do esmalte (DENBESTEN; CRENSHAW; WILSON, 1985; RICHARDS; KRAGSTRUP; NIELSEN-KUDSK, 1985; SUCKLING; THURLEY; NELSON, 1988). Defeitos na mineralização de incisivos de ratos com fluorose, no estágio de maturação são caracterizados pela formação de áreas hipomineralizadas generalizadas na subsuperfície, ao longo de toda a coroa de esmalte (ANGMAR-MANSSON; WHITFORD, 1982, 1984; KIERDORF et al., 2004; RICHARDS et al., 1992; SHINODA, 1975). Esse tipo de defeito se correlaciona com as opacidades brancas porosas visualizadas clinicamente no esmalte.