A lo largo de la vida de un animal, el tejido óseo del esqueleto se reestructura continuamente en respuesta a los cambios en la fuerza aplicada, como los asociados con el ejercicio y la locomoción. El examen de cómo varía la estructura de la mandíbula con la intensa fuerza de masticación, o fuerza masticatoria, puede iluminar los mecanismos que conducen a la reconstrucción del tejido óseo.

Masamu Inoue y Takehito Ono de la Universidad Médica y Dental de Tokio (TMDU) han descubierto cómo y bajo qué circunstancias se realiza la reconstrucción de la mandíbula. Aunque los estudios previos encontraron que la dureza de los alimentos está correlacionada con la estructura de la mandíbula, todavía no estaba claro si la fuerza masticatoria podría impactar directamente en la estructura ósea. En este estudio, los investigadores descubrieron nueva información sobre los cambios celulares y moleculares que permiten que el hueso se adapte a los cambios en el estrés mecánico.

Lo hicieron creando un nuevo modelo de ratón de mayor masticación en el que los ratones eran alimentados con alimentos más duros (dieta dura: EH) para aumentar la fuerza de la masticación. Predicen si el aumento de la masticación conduce directamente a cambios en la estructura de la mandíbula mediante una simulación por ordenador. Los análisis histológicos y de expresión génica revelaron que la carga mecánica en el hueso de la mandíbula cambia la expresión de citoquinas de los osteocitos en el hueso, lo que resulta en una mejor formación ósea. Recientemente publicaron sus hallazgos en Informes Científicos.

«Aunque existían pruebas de la correlación entre las variaciones en el perfil facial y las diferencias en la fuerza de la masticación, faltaban pruebas de causalidad», dice Masamu Inoue, co-primer autor. «Además, la ausencia de un modelo animal de aumento de la masticación dificultó el estudio de este tema en investigaciones anteriores.»

Los investigadores encontraron que el ancho del músculo masetero, que es crítico para la masticación, aumentó en los ratones alimentados con EH. La EH llevó a una mayor activación en la corteza motora primaria del cerebro, que controla los músculos masticatorios. Por lo tanto, la EH aumentó la masticación y la cantidad de fuerza aplicada a la mandíbula.

El análisis de tomografía microcomputada (TC) in vivo mostró que la carga mecánica en la mandíbula por parte de la EH afectaba a su forma, de la forma que predijo la simulación por ordenador. La simulación también indicó que estos cambios morfológicos redistribuyeron la tensión mecánica generada en el hueso por la EH, lo que indica que la mandíbula es capaz de adaptar su forma a los cambios en la fuerza mecánica.

Además, encontraron que el aumento de la fuerza aplicada a los osteocitos estimulados de la mandíbula para producir más IGF-1, uno de los principales factores de crecimiento que promueve la formación ósea. Esta alteración dio lugar a la formación de hueso, lo que dio lugar a cambios morfológicos en el hueso de la mandíbula.

«Nuestros datos indican que la fuerza masticatoria puede provocar cambios en la estructura facial al modular la función de las células que regulan la reconstrucción ósea», dice el coautor Tomoki Nakashima. «Este descubrimiento, que el aumento de la masticación puede cambiar directamente la forma de la mandíbula, podría facilitar el desarrollo de tratamientos para las anormalidades esqueléticas, como las deformidades de la mandíbula».

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