Bioquímica del Flúor y su Metabolismo PDF

BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. TEMA 8 OLISMO BIOQUÍMICA DEL FLÚOR Y SU METAB EL FLUOR EN TEJIDO MINERALIZADO DEL CUERPO HUMANO.-...

BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. TEMA 8 OLISMO BIOQUÍMICA DEL FLÚOR Y SU METAB EL FLUOR EN TEJIDO MINERALIZADO DEL CUERPO HUMANO.- A. Ampere en 1812, y fue El nombre del Múor fue sugerido a Sir Humphry Davy por ic Henri Moissan, premio posible aislarlo a principios del siglo XX, por Ferdinand Fréder Nobel en 1906. su ion El flúor es el mincral más electronegativo,de todos los elementos y por lo tanto de los halógenos. El flúor es un es el más dicil de oxidar, es el elemento más liviano demasiado reactivo para existir en su estado elemental en la elemento muy tóxico y naturaleza. Los más abundantes son la Se conocen alrededor de 170 minerales que contienen flúor. encuentra en fluorita (Ca F2) y fluoroapatita Caio (PO4); F2, siendo éste último es que se tejido mineralizado del cuerpo humano. Existen distintos tipos de apatita, dependicndo si el ion unido al fosfato es un fluoruro, cloruro, hidroxilo o carbonato. PRINCIPALES FUENTES DE FLUORURO.- Según la OMS muy pocos alimentos contienen flúor entre ellos mencionamos, los cereales de granos enteros, pescado, té negro, porotos de soya y nueces. En la naturaleza se encuentra frecuentemente asociado con otros elementos como el calcio. Se encuentra en las aguas a diversas concentraciones según la región geográfica y en alimentos como el té. Está presente en menor cantidad en otros alimentos de origen vegetal como tomates, judías, lentejas, cerezas, patatas. En animales, lo encontramos en la caballa, sardina, higado de vaca, pescados frescos, etc. El Flúor y el medio ambiente El flúor está presente en la corteza terrestre de forma natural, pudiendo ser encontrado en rocas, carbón y arcilla. Los fluoruros son liberados al aire cuando el viento arrastra el suelo. 64 Scanned with ACE Scanner BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. En el medio ambiente el flúor no puede ser destruido; solo puede cambiar de forma. El flúor que se encuentra en el suelo puede acumularse en las plantas, las mismas que son sensibles a bajas concentraciones de flúor dañando sus hojas y disminuyendo su crecimiento. Los animales que ingieren plantas que contienen flúor pueden acumular grandes cantidades de flúor en sus cuerpos, principalmente en sus huesos. Sin embargo se puede prevenir el envenenamiento por fluoruro o minimizarse usando fuentes alternativas, quitando el exceso de flúor del agua de bebida, y mejorando el estado nutritivo de las poblaciones en riesgo. Los métodos para quitar el flúor del agua: como la floculación, absorción, evaporación, y condensación. METABOLISMO DEL FLUOR. - Generalmente el ion flúor ingresa al organismo a través de los alimentos, las bebidas, el agua de beber y la sal, utilizados en la preparación de las comidas, y el aire, aunque estudios realizados han demostrado que también se absorbe parte del que se utiliza por medios tópicos como son las cremas dentales, las lacas y los enjuagatorios. El flúor es absorbido y pasa al torrente sanguíneo y de este a los huesos y otros tejidos, de los que se va liberando paulatinamente e incorporando a los fluidos corporales, incluida la saliva, por lo que también ejerce una función estabilizadora del pH de esta y participa en el intercambio iénico que se produce entre la saliva y los tejidos que conforman las estructuras dentarias, principalmente el esmalte. Se plantea además en las últimas décadas un efecto inhibidor del metabolismo bacteriano. El ión fluoruro se combina con el cristal de hidroxiapatita del esmalte para hacerle más resistente al proceso de mineralización característico en un ambiente ácido. Esta combinación se produce durante el desarrollo del diente y en la pieza dental madura. ABSORCION Y EXCRECION DE IONES FLUORURO..- La absorción se realiza a través de la piel y por la inhalación de gases como HF cuya forma es la más común. La mayor parte del fluoruro ingresa a través de la boca, se absorbe en el intestino y se excreta por heces fecales, en el intestino se forman F - insolubles (Ca F2), los mismos se eliminan por heces. Pero la c oncentracion ió normal de Ca? *? y F- F- en la dieta i i son insufic i ientes para verificar la precipitación de CaF>, por ejemplo la presencia de leche en el té. Los fluoruros solo se 65 Scanned with ACE Scanner  BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos, absorben a partir de substancias ingeridas insolubles. Por el pH bajo del estómago, parte forma de HF. de la fluorina se encuentra en se excreta en orina, su climinacion depende Alrededor de 60 a 70% de fluoruro absorbido de otros factores que incluyen la edad, volumen de orina y pH, y la cantidad de fluoruro que ya se encuentra en el esqueleto. La mayor parte del fluoruro que se retiene lo absorbe ¢l esqueleto. Para un adulto que bebe de 1.000 a 1.200 ml/dia de agua con 1 ppm de F', la ingestión diaria a partir de esta fuente será de 1.0 a 1.2 mg. La dieta proporciona alrededor de 1 mg. por día, de modo que la ingestión diaria será cerca de 2 a 2.5 mg. por día. El hecho de que el suministro de agua es una fuente principal de F-, se debe a que el contenido de F- del esmalte aumenta con el nivel de F- en el suministro de agua. DISTRIBUCION DEL FLUORURO EN EL CUERPO.- El organismo contiene en total 2.6 g. de flúor, ya que el 95% del fluoruro que se retiene en el organismo se deposita en los tejidos calcificados, y se encuentra junto al calcio en los huesos. Sin embargo la distribución de fluoruro es alta en las raíces en el cemento. A medida que aumenta el contenido de F- en el agua, aumenta el F- en los huesos. El cuerpo de un adulto contiene cerca de 20g. de flúor. La distribución dentro del hueso no es uniforme, por ejemplo el hueso poroso contiene mayor cantidad que el hueso compacto. Algunas calcificaciones patológicas, por ejemplo los cálculos urinarios, contienen apatita cerca de 2.500 ppm de F*. El contenido de fluoruro del plasma humano tiene un limite de 0.05 a 0.01 ppm. Factores que influyen en la distribución de Flúor: El Flúor se distribuye antes de que el diente brote a la boca. Después del brote la captación de flúor es muy lenta sobre todo en regiones porosas y de caries. Otro factor que influye en la distribución de Flúor es la pérdida del esmalte superficial por desgaste. La incorporación se lleva a cabo en tres etapas: 1.- Durante el desarrollo del esmalte. El flúor parece asociarse con proteinas en lugar de minerales. 66 Scanned with ACE Scanner BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. 2.- Después de la calcificación, los dientes pueden permanecer sin brotar durante varios años. 3.- Después del brote y a través de la vida del diente puede acumularse más F* lentamente en el esmalte superficial tomado del medio bucal. MECANISMO DE ACCIÓN DEL FLÚOR ACCIÓN SISTÉMICA: El flúor sistémico describe aquellos compuestos que contienen flúor que se administran por vía oral, desde donde llega al tubo digestivo y es absorbido, pasando al torrente circulatorio para su difusión a los tejidos de los dientes en desarrollo. Transforma la hidroxiapatita en fluoroapatita, es más resistente a la descalcificación. ACCIÓN TOPICA: El efecto anticaries se debe a su intervención sobre las reacciones de desmineralización- remineralización que son los causantes de nuevas lesiones de caries o su progresión. La acción fundamental del flúor es, incrementar la resistencia del esmalte a los ácidos, transformando la hidroxiapatita en fluoroapatita y favorecer la remineralización. Inhibe la desmineralización y catálisis de la remineralización del esmalte desmineralizádo, las reacciones químicas son reversibles de modo que si aumenta la acidez (aumento de hidrogeno) se produce una descalcificación de las moléculas de hidroxiapatita y fluoroapatita. Para la hidroxiapatita el cristal empieza a disolverse cuando el pH es menor de 5.5 en tanto que para la fluoroapatita esto sucede si el pH es menor de 4.5. Esta reacción química entre la hidroxiapatita y fluoroapatita presenta una reversibilidad en función de la concentración de flúor en el entorno del esmalte dental. Inhibe las reacciones de glucólisis de las bacterias de la placa dental. Reduce la producción de polisacaridos extracelulares en la placa dental. EFECTOS FISIOLÓGICOS Y TÓXICOS DEL FLUOR Efectos beneficiosos del flúor: Los efectos beneficiosos del flúor son principalmente tres: 67 Scanned with ACE Scanner  A BIOQUÍMIC Dra. Carmen Encinas Barrientos. Reducir la solubilidad del esmalte y proteger éste contra el ataque ácido. Interviene en es. la formación y dureza de los huesos y dient Previene y actúa en el tratamiento de la caries, y opera como agente anticariogénico. Disminuir la produccion ácida de las bacterias. El fluoruro cs inhibidor del metabolismo al formar sales insolubles de fosfato y magnesio que afecta a las enzimas que utilizan este catión como cofactor, como la fosfoglucomutasa y las fosfatasas. Es un inactivador de potente de la glicólisis, es decir inhibe el transporte de azúcares a través de la sintesis ATP. Afectar los tipos de bacterias presentes en la placa. Varios Estreptococos, Actinomyces y Veillonella toleran el fluoruro más que el Estreptococo mutans, y este ión favorece el establecimiento de una placa menos cariogénica. Efectos tóxicos del flúor La ingesta de flúor excesiva lleva a la pérdida de calcio en la matriz del diente, produciendo una amelogénesis imperfecta, conocida como fluorosis dental. La sobreexposición severa, crónica y acumulativa, puede causar la fluorosis del esqueleto. El fluoruro en exceso resulta tóxico, ocurre que un aumento en la concentración de fluoruro de 1.0 ppm en el suministro de agua, produce una ligera alteración en la calcificación del esmalte; reconocido por los expertos con el nombre de “ligero jaspeado”. Mientras que un aumento de 20 veces durante largos periodos llega a producir la calcificación de los ligamentos y un incremento en la densidad del hueso. Investigadores aseguran que el agua tratada con fluoruro no solo es buena para prevenir la caries, sino que puede reducir el riesgo de fracturas de huesos. El método más apropiado pero no el único, para mantener el nivel de F- en el suministro de agua es de 0.8 y 1.0 partes por millón (ppm), es decir 0.8 a 1.0 mg/l. 68 Scanned with ACE Scanner  BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos, Los principales efectos fisiológicos de los F- en el hombre a diferentes concentraciones en el agua son: Concentracién Efecto De F- ( ppm ) 08al Reducción en la frecuencia de caries Reducir los riesgos de fracturas en una ostcopor osis 1.0al.1 Cambios pcrccplil_)lgs en el esmalic en desarrollo de dientes permanentes, aparición de manchas brillantes, constituyendo la primera ctapa de la fluorosis dental. 14al.6 Fluorosis del esmalte. Manchas de color amarillo claro a pardo, sc ven en algunos dientes. 2.0 La mayor parte de los dientes tienen manchas pardas. 25 Se produce una decoloración obscura en áreas extensas del esmalte de muchos dientes. Se producen cambios detectables en la composición química del hueso. Por difracción de rayos x, el cristal de apatita puede aumentar o reducir de tamaño. Una reducción en el tamaño del cristal podría 4.0 explicar disminución en el contenido de carbonato y magnesio, 8.0 Primeros cambios radiológicos en el hueso, cosa que no ocurre en la anterior concentración. En concentraciones muy altas el fluoruro puede aumentar la fragilidad de los dientes, y en ocasiones hacer que se quiebren. Las manchas blanquecinas o denominadas dientes jaspeados, son una indicación clara de la sobreexposición del fluoruro durante la niñez cuando los dientes sc estaban desarrollando. 69 Scanned with ACE Scanner  — BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. Dientes con fluorosis La ingesta crónica y excesiva del fluoruro puede llevar a un severo daño a la estructura ósea del individuo. Los síntomas tempranos incluyen dolor en articulaciones, dolor de cabeza, dolor de estómago, y debilidad muscular. La próxima fase es la Osteoesclerosis y finalamente se dañan la espina dorsal, las grandes articulaciones, músculos y sistema nervioso. La Fluorosis esquelética tiene consecuencias mucho más seria que la fluorosis dental, y puede resultar de un prolongado consumo de agua con niveles altos de flúor de 4 a 15 ppm. La Fluorosis dental y la fluorosis del esqueleto son irreversibles, y no existe tratamiento actualmente. La única posibilidad es prevenirla, evitando la ingesta excesiva del fluoruro. A parte del agua potable fluorada, las fuentes más comunes de exposición al fluoruro son las bebidas procesadas, las pastas dentífricas, los enjuagues bucales, los suplementos dietéticos y la comida. Las pastas dentifricas contienen 1000 a 1500 ppm de fluroruro y los enjuagues bucales contienen 230 a 900 ppm de fluoruro. La exposición al fluoruro está también ligada a trastomos del funcionamiento del sistema nervioso central, los efectos en la conducta dependen de la edad en que se produce la exposición, y el fluoruro se acumula en los tejidos del cerebro, conduciendo a trastornos de aprendizaje en los seres humanos, disminuyendo el cociente intelectu al, sobre todo en el embarazo. Es conocido el hecho que el flúor afecta la Tiroides, provoca señales silenciosas, como cambios en la conducta, problemas neurológicos, perturbaciones del sueño y de la 70 Scanned with ACE Scanner BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. memoria, demencia, depresión, aumento de los niveles de colesterol. Schuld afirma en una investigación que la porosidad de los dientes o “fluorosis dental”, es una señal de desorden de la tiroides. Está claro que el fluoruro es un veneno que se acumula y su toxicidad es mayor en el adulto que en los jóvenes. El flúor ha sido responsable de retardo de la dentición. Para saber la cantidad de fluoruro que contiene el cuerpo humano, se realizan exámenes de orina poco después de la exposición de niveles por encima de lo normal, porque el fluoruro que no se retiene en los huesos abandona el cuerpo en pocos dias. El flúor tomado por vía oral es especialmente útil en las etapas de la vida en las que se están formando los dientes. La acción del flúor refuerza la estructura del esmalte dental, protege contra la caries y remineraliza el esmalte. Pero un exceso de dosis puede alterar la estructura dental provocando lo que se conoce como fluorosis. El período de mayor riesgo en el que puede ocurrir fluorosis en los dientes anteriores, es entre los 18 y 36 meses de edad. Sobreviene la — fluorosis si el niño ingiere consistentemente más de 0,Img gpor Kg de peso diario o más de fluoruro. El niño puede consumir fluoruro a través del agua, sal, alimentos, cremas dentales, lacas, enjuagatorios y suplementos vitamínicos. No es necesario aumentar el consumo de sal para obtener los beneficios del flúor en la misma. La concentración de fluoruro aumenta constantemente desde la unión dentina — esmalte hasta la pulpa. EL FLÚOR Y LA CARIES En muchos países, el fluoruro se agrega al suministro de agua, pasta dentifrica, y a otros productos para prevenir la caries. El fluoruro fue utilizado por primera vez en la prevención de caries en la década de 1940 y sus efectos beneficiosos son: Y El fluroruro inhibe las enzimas que producen ácidos en las bacterias de la placa dental. Y Losiones de fluoruro se ligan a los iones del calcio, fortaleciendo el esmalte del diente en los niños. n Scanned with ACE Scanner BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. o punto: A continuación se experesa quimicamente lo que sucede en el segund variar su composición El| cristal de hidroxiapatita que forma parte de los dientes puede crista ael hidroxilos pueden intercambiarse nediante un proceso de intercambio iónico. Los iones modo un tercio del total de los iones co yn ioness fluoruro. g pudiendo modificar de este carbonato. El ión 1a es Tambié originales. original n cs posible reemplazar los iones hidroxilo por iones magnesio. calcio puede ser intercambiado por ion son iones fluoruro, el cristal resultante es Cuando los iones que se incorporan al cristal rado que 1 ppm. de iones mucho menos soluble que la apatita sin flúor. Se ha demost en forma ostensible. fluoruro en el agua potable, hace disminuir la caries dental izar la apatita de los dientes. Cuando Los iones de lactato tienen la capacidad de solubil la hidrodxiapatita sc tranforma en sc ingiere fluoruro en concentraciones bajas (1 ppm), fluoroapatita. o de caries v Este oligoelemento aumenta la resistencia del esmalte e inhibe el proces tadores, por disminución de la producción de ácido de los microorganismos fermen incrementa la reduce la tasa de disolución ácida, reduce la desmineralización, remineralización y estabiliza el pH en la boca. v La incorporación del ion flúor a la estructura dentaria, tanto de la dentina como del esmalte, al unirse con la hidroxiapatita forma un tejido mucho más resistente a la acción de los ácidos liberados por las bacterias que se encuentran en la cavidad bucal durante los procesos de descomposición de los azúcares y carbohidratos fundamentalmente. APLICACIÓN DEL FLÚOR EN ODONTOLOGÍA El monofluorofosfato de sodio NaPOsF* constituye la principal fuente de fluoruro F- en algunos dentífricos, con la ventaja sobre el fluoruro de estaño de que el F "proveniente de éste reacciona con (carbonato de calcio o fosfato de calcio del tipo de la apatita), usados como agentes pulidores en los dentífricos, formando fluoruro de calcio insoluble o fluoroapatita de modo que el F- ya no esté disponible, lo que no ocurre con el fluorofosfato debido a que Ca PO3F es soluble ( el SnF2 también puede manchar mediante la formación de sulfuros ). El monofluorofosfato de sodio o, más simplemente, el fluorofosfato de sodio es una sal de flúor de tipo inorgánico utilizada en las pastas de dientes y productos de higiene oral 72 Scanned with ACE Scanner  BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos, Ayuda a prevenir las caries. La concen tración de fluoruro no debe exceder de 1500 ppm (F) en una pasta dental "cosmética", Los efectos biológicos del fluoruro como Na:POyF (sal soluble) se compara a la del fluoruro como NaF, La ingest ión de Na2PO3F crea una acu mulación de F- en los dientes Y huesos comparables a la del NaF, sin embargo en pre sencia de calcio Ca*? suficien los efectos de la ingestión de te, Na,PO;F Y NaF son diferente s por la formación de Ca F: insoluble, el cual precipita y se elimina por heces fecales. Se ha demostrado el efecto biológico del NaPO;F? Cuya sal se disocia en el organismo dando fosfatos e iones Jluoru ro. Este mecanismo sc produce por medio de la enzima Josfatasa ácida. La aplicación tópica de soluci ones de Na2PO3F o de dentífri cos reduce la incidencia de caries en los niños. Hay evi dencias de que el ion PO3F? puede gozar en sí mismo actividad anticaries. Fluoruro de Sodio NaF es un compuesto quimico inorgánico, sólido, que generalmente Se presenta como un polvo cristalino, blancuzco descolorido y es la principal fuente del ion fluoruro. Es más económico que el fluoruro de potasio y menos higroscópico. Esta sal mineral que se utiliza para adicionar flúor al agua potable, como anticariogénico además de prevenir la descalcificación óÓsea. Fórmu la: NaF. Fuoruro de calcio o fluorita E fluoruro de calcio €s un compuesto inorgánico de fórmula química CaF». Este compuesto iónico de calcio y flúor se encuen tra en la naturaleza como el mineral fluorita. Es la fuente de flúor más empleada para geles dentales. Fórmula: CaF2. 73 Scanned with ACE Scanner