How do fluorides in toothpastes prevent tooth decay?
El gran incremento de la caries dental está asociado con los cambios en la dieta. Hoy es una de las enfermedades más comunes del mundo. Para entender cómo se produce la caries dental, y la manera en que actúan los fluoruros en su prevención es necesario dar una mirada a la biología del esmalte, ya que con la excepción de las menos frecuentes caries de cemento, la caries casi siempre empieza en el esmalte y sobre él, por tanto, se realizan las principales medidas de prevención de la caries.
¿Cómo se defienden los dientes de la destrucción por los ácidos?
La organogénesis de los mamíferos está llena de eventos interesantes, la del diente es particularmente curiosa y en especial la del esmalte. Un complejo proceso de formación da lugar a 52 diente (20 temporales y 32 permanentes), el que excepcionalmente falla, y cuando lo hace se producen las llamadas anomalías dentales.
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Formación del órgano del esmalte en un embrión de de (12 semanas |
El esmalte es translúcido y su color refleja el de la dentina sobre la cual se dispone. Los ameloblastos, que son las células que lo producen, secretan en la etapa formadora una capa de esmalte de 4 a 8 um cada 24 horas.
El proceso de secreción no es continuo pues los ameloblastos son, como pequeños dioses que necesitan descansar cada 7 días, lo que da lugar a que aparezcan líneas donde se marca el "descanso formativo" en la estructura del esmalte, se les denomina líneas incrementales (Estrías de Retzius). No obstante, cuando el diente brota ya es una sustancia acelular, pues las células que lo forman como todos los dioses desaparecen y lo hacen siempre antes que el diente vea la luz.
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| Ectodermo a las seis semanas. |
La foto muestra imágenes tomadas por el autor en cortes histológicos de embriones de seis semanas y en otro de 12 respectivamente donde se observa la estructura que dará origen al diente, llamada órgano del esmalte a partir de la profundización del epitelio de la boca del embrión en una forma especial de tejido llamado mesénquima el que dará lugar al resto de los tejidos dental.
La flecha muestra una empalizada de células que son los pre-ameloblastos que posteriormente formarán el esmalte. En la otra foto ya está más organizado el órgano del esmalte y se esboza el folículo dental organizado en varias capas de ameloblastos las cuales darán lugar a los procesos de morfogénesis del esmalte hasta gradualmente ir desapareciendo lo que se producirá completamente al hacer erupción el diente.
La flecha muestra una empalizada de células que son los pre-ameloblastos que posteriormente formarán el esmalte. En la otra foto ya está más organizado el órgano del esmalte y se esboza el folículo dental organizado en varias capas de ameloblastos las cuales darán lugar a los procesos de morfogénesis del esmalte hasta gradualmente ir desapareciendo lo que se producirá completamente al hacer erupción el diente.
De lo anterior resulta que las anomalías de desarrollo del esmalte se producen en el periodo pre-eruptivo o sea cuando se está formando el diente, así la calidad de la estructura del esmalte está muy relacionada inicialmente con la salud de la madre durante la etapa prenatal y posteriormente con la del niño. El esmalte no puede regenerarse ya que al perderse los ameloblastos cuando el diente brota faltan las células para repararlo y por lo tanto sus lesiones son irreversibles, aunque las lesiones pequeña provocadas por los ácidos pueden re-mineralizarse a través de la saliva.
Durante el proceso de formación de los ameloblastos producen de adentro hacia afuera, o sea desde el limite dentina-esmalte unas estructuras alargadas en forma de varillas constituidas por hidroxiapatita (prismas de esmalte) y hacia los lados el llamado material interprismático. La mayor parte del esmalte es inorgánico representada básicamente por cristales de fosfato y carbonato de calcio. Los otros componentes que forman la matriz son fundamentalmente dos proteínas amorfas llamadas amelogenina (90%) y ameloblastina (5 %), y otras proteínas en cantidades menores que son la enamelina, apina y amelotina, y por supuesto también hay agua.
¿Cómo se produce la caries?
La caries dental es una enfermedad microbiana de los tejidos calcificados del diente caracterizada por la desmineralización de la parte inorgánica y la destrucción de la estructura orgánica de los dientes por los ácidos resultantes del metabolismo de las bacterias sobre los carbohidratos. La formación de cavidades por pérdida de sustancia son las consecuencias de la caries. Si no se tratan, puede aparecer el dolor e infección de la pulpa y del hueso subyacente, y en los casos graves la pérdida del diente como una consecuencia final de la caries.
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| Prismas en verde y sustancia interprismática en gris. |
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Prismas en ocre .Sustancia interprimática verde. |
La caries dental es causada por ciertos tipos de bacterias, principalmente el estreptococus mutans y el lactobacillus, los cuales con el ácido resultante de su metabolismo a partir de carbohidratos fermentables tales como sucrosa, fructosa y glucosa. Como consecuencia del metabolismo bacteriano se producen altos niveles básicamente de ácido láctico sobre los dientes y particularmente en las zonas donde viven las concentraciones más altas de los microorganismo el pH resulta más bajo (biopelícula bacteriana).
No obstante, los dientes se "defienden" mediante un constante proceso de desmineralización y remineralización gracias a la capacidad de intercambio iónico con la saliva que lo rodea, la cual le transfiere sales inorgánicas. Cuando el pH de la superficie del diente cae por debajo de 5,5 el proceso de desmineralización es más rápido que el de remineralización, por lo que se produce una pérdida neta de estructura mineral sobre la superficie del diente, de lo que resulta inicialmente una erosión y luego una cavidad cariosa.
Una vez que se ha producido la cavidad dependiendo de la extensión de la destrucción se emplean diferentes tratamientos para restaurar la forma, función y estética del diente, pero no existe un método que permita regenerar como tal la estructura dental, entre otras razones porque los ameloblastos que secretan el esmalte desaparecen del diente antes que este brote. Por ello es que las medidas preventivas como la higiene regular y las modificaciones de la dieta son los procedimientos más efectivos, por no decir los únicos, con excepción de la administración de fluoruros para evitar la caries, pues una vez que se produce ya solo queda limpiar la cavidad y obturarla con el material adecuado.
¿Por qué los fluoruros hacen al esmalte más resistente a los ácidos?
Como hemos visto, la hidroxiapatita se empieza a desmineralizar por debajo de un pH de 5,5, por lo tanto, de lo que se trata es de evitar llegar a ese pH, o hacer la hidroxiapatita más resistente a la disolución por los ácidos. Lo primero se consigue con la higiene regular removiendo las bacterias y los carbohidratos fermentables antes que se llegue a ese pH, por ello es que, hay que cepillar los dientes tres veces al día tanto para reducir la producción de los ácidos como para disminuir el tiempo de contacto de los ácidos con el diente e impedir la baja del pH al nivel crítico en que se desmineraliza de forma irreversible el esmalte y aparece la cavidad cariosa.El ataque ácido sobre la hidroxiapatita hace que se disuelva y se modifique su estructura en forma de cristales, esto hasta cierto punto es reversible si no se producen más contactos con los ácidos, pues hay una capacidad determinada de remineralización que si no se traspasa permite la recuperación de la integridad de los cristales.
Los fluoruros poseen una extraordinaria capacidad de combinarse con la hidroxiapatita y de reemplazar los iones hidroxilos (OH) de la hidroxiapatita, así la transforma en fluorapatita. Los cristales de la fluorapatita resultante son más grandes, químicamente más estable, se disuelve menos por los ácidos y además modifican la energía superficial del esmalte, lo que reduce la adhesión de la placa bacteriana a la superficie del esmalte. Para que la fluorapatita se disuelva es necesario que el pH caiga por debajo de 4,5, por lo que es necesario mayor cantidad de ácido y que actué durante más tiempo para alcanzarlo.
Otra acción del flúor es su efecto directo sobre la placa bacteriana, pues tiene acción sobre el metabolismo de las bacterias de la placa, impide la absorción de las bacterias sobre la película adquirida e inhibe parcialmente la producción de ácidos de las bacterias de la placa
Así de simple es el secreto de la acción de los fluoruros en la prevención de la caries, sencillamente aumentan la resistencia del esmalte a la disolución ácida, modificando químicamente la hidroxiapatita por fluorapatita, y por supuesto no hacen más duro al esmalte sino menos soluble a los ácidos.
