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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES IZTACALA ESPECIALIZACIÓN EN ORTODONCIA “EL ANALISIS DE LOS RASGOS HORIZONTALES DE LA CARA COMO DETERMINANTES EN EL DIAGNOSTICO DEL TRATAMIENTO DE ORTODONCIA” T E S I S QUE PARA OBTENER EL GRADO DE ESPECIALISTA EN ORTODONCIA PRESENTAN: Alumnos: C.D. Esp. Sara Lara Chavarría. C.D. Jacquelin Martínez Reyes Tutor: Mtro. René G. Rivera Notholt. Asesor estadístico: M. en C. Haroldo Elorza Pérez Tejada UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. 1 AGRADECIMIENTOS SARA: A Dios que nos brinda la gran oportunidad de la vida, la cual nos permite tener grandes oportunidades, y experiencias que nos permiten obtener logros y satisfacciones los cuales enriquecen cada uno de nuestros días. A la memoria de mis maravillosos padres Sara y Ramón que gracias a su cariño, formación y educación que me brindaron conservo valores y cualidades, siempre estarán en mi corazón. A mis hermanos Enrique y Ramón por su incondicional amistad, apoyo, cariño y momentos increíbles que hemos pasado han sido hasta hoy la mejor familia. A mi hijita Sara Mariana que es el motor de mi vida, por su sonrisa, su cariño y sus desvelos en el estudio esperando a que terminara cada uno de mis trabajos, por tu apoyo para poder permitirme un logro más juntas, eres lo mejor que ha sucedido en mi vida te amo. A todos mis amigos que me han enriquecido con su amistad, cariño, consejos y tiempo que hemos compartido juntos en cada una de las etapas de mi vida, gracias por su amistad y confianza. 2 AGRADECIMIENTOS JACQUELIN A mis padres por la ayuda incondicional y por inculcar en mí el deseo de superación personal y profesional. Mama gracias por ser mi amiga y cómplice en cada una de las etapas de mi vida sin ti no estaría donde estoy ahora. Te quiero mami…… Papa gracias por tus consejos y cariño incondicional y por haberme dado la mejor familia. A mis hermanos y sobrinos los quiero siempre están en mis pensamientos 3 A la Universidad Nacional Autónoma de México, por permitirnos superar como profesionistas y seres humanos. A la Dra. Rossana Sentíes Castellá, con gran aprecio por el apoyo brindado, sus conocimientos y la oportunidad de realizar la especialidad gracias por confiar en nosotros y por su amistad. Al C.D. Dr. Eduardo Llamosas Hernández, por su ayuda en la revisión y valiosa aportación en esta tesis. Al M. en C. Haroldo Elorza Pérez Tejada, por su profesionalismo y apoyo en el desarrollo estadístico. A los sinodales de esta investigación, por sus comentarios, aportaciones, y por su participación revisión expedita de este trabajo. C.D. Dr. Eduardo Llamosas Hernández. C.D. Mtro. Víctor Vázquez Obregón C.D. Mtro. Héctor Guzmán Sentíes C.D. Esp. Rossana Sentíes Castellá Al Mtro. René G. Rivera Notholt, le agradecemos su interés, apoyo y profesionalismo por la investigación en la Ortodoncia por todos sus conocimientos y tiempo que nos brindo con profundo respeto y aprecio. A todos nuestros Profesores del Posgrado por toda su aportación de conocimientos brindados durante la especialización fue una gran experiencia haber tenido la oportunidad de compartir con ustedes. A todos nuestros compañeros del posgrado les deseamos lo mejor es su vida personal y profesional. 4 INDICE RESUMEN 5 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 9 JUSTIFICACION 9 MARCO TEORICO 10 HIPÓTESIS 74 METODOLOGÍA 74 CONSIDERACIONES ÉTICAS 77 RESULTADOS 78 ANÁLISIS ESTADÍSTICO 78 INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS 78 DISCUSIÓN 89 CONCLUSIONES 90 BIBLIOGRAFIA 95 ANEXOS 5 RESUMEN El estudio incluye el análisis de n: 285 cefalogramas laterales de pacientes ortodóncicos, de 3 a 68 años, 122 (42.8%) hombres, 163 (57.2%) mujeres del área de Naucalpan, raza típica mestiza mexicana (norte de la ciudad de México). La investigación consiste en un estudio piloto de tipo observacional, transversal, analítico, descriptivo, asociativo y comparativo. Los análisis de las imágenes y de estadística se apoyaron en los programas Power Point®, Microsoft Excel de Office 2007® y SPSS 14.0 (Statistical Package for the Social Science). El estudio analiza la asociación entre los rasgos del genotipo y el fenotipo faciales. El primero incluye las proporciones horizontales (Hort) de la rama y sínfisis mandibulares, la base craneal y el Ángulo Facial Posterior (Go-Ar-S), obteniendo 49.8% de crecedores neutrales, 33% verticales y 17.2% horizontales. El fenotipo considera el Somatotipo Facial de Ricketts (Vert) para la determinación de los rasgos verticales, obteniendo: 44.9% dolicofaciales, 30.2% mesofaciales y 24.9% braquifaciales. Los resultados devuelven una asociación significativa mediante el estudio de ji cuadrada = 27.17 Los coeficientes fi y de contingencia de 0.309 y de 0.295 respectivamente, con una significancia estadística de 0.001. El propósito del estudio sugiere que, si bien se espera que el genotipo, Hort (la Postura Morfogénetica) puede ser diferente del fenotipo, Vert (el Somatotipo facial), existe un grado importante de asociación. Palabras clave: genotipo, fenotipo, Vert, somatotipo facial, postura morfogenética. 6 ABSTRACT Study includes the analysis of n: 285 orthodontic lateral cephalograms, ranging from 3 to 68 years; 122 (42.8%) male, 163 (53.74%) female, from typical Northern Mexico City population. The research consists of an observational, transversal, analytical, descriptive, associative and comparative pilot study. Images as well as statistical analyses were supported in Power Point ®, Microsoft Office Excel 2007 ® and SPSS 14.0 (Statistical Package for the Social Science). The purpose examines association between genotype and phenotype facial traits. The first includes horizontal proportions (Hort) of: symphysis and mandibular ramus, cranial base, as well as the Posterior Facial angle (Go-Ar-S), getting 49.8% of neutral, 33% vertical, and 17.2% of horizontal genotypes. Phenotype considers Facial Somatotype of Ricketts (Vert) for determination of vertical features, getting: 44.9% dolicofacial, 30.2% mesofacial and 24.9% brachyfacial. Results show a significant association under Chi2 study = 27.17, fi coefficient and contingency 0.309 and 0.295 respectively, and asignificance of 0.001. The purpose of the study suggests that; although genotype (Hort) may be different from phenotype (Vert), an important statistical association exist. Keywords: genotype, phenotype, Vert, facial somatotype, morphogenetic posture. 7 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Objetivo general Analizar los rasgos horizontales de la cara de un grupo de pacientes de la clínica Naucalpan como determinantes del diagnostico y el plan de tratamiento en ortodoncia. Esta propuesta consiste en brindar un recurso mediante una herramienta capaz de establecer un diagnóstico de presunción en la determinación de los rasgos genéticos, mediante el análisis de la forma en estudios de imagenología convencional en ortodoncia. JUSTIFICACIÓN Es importante hacer un diagnóstico completo para valorar los rasgos genéticos en los pacientes con el objeto de establecer un patrón de respuesta a las modificaciones ortodóncicas y ortopédicas de la cara del paciente. 8 MARCO TEÓRICO El diagnóstico de las enfermedades por medio de la sola observación del aspecto de la lesión ha sido a lo largo de la historia humana el anhelo de estudiosos y de charlatanes. Asimismo, después de Broadbent durante la primera mitad del siglo XX y con el objetivo de establecer un plan de tratamiento con los mejores resultados, la obsesión del ortodoncista ha venido a ser la consecución de un diagnóstico acertado por medio de la observación y la valoración de los rasgos anatómicos del cráneo del sujeto, y principalmente de la maloclusión. Tiempo atrás en 1912, después de unos 30 años de éxitos y decepciones, Angle1 reconoce que existen factores en algunos pacientes que les permiten responder mejor al tratamiento que otros, a esta capacidad la describe como “cierto vigor para crecer”. Por primera vez, el Dr. Edward H. Angle parece reconocer que no todos los sujetos son capaces de responder por igual al mismo tratamiento ortodóncico, ya que algunos pacientes “requieren de una buena guía adicional durante el crecimiento para poder acomodar todos los dientes dentro de la boca”. En 1929, Angle comisiona a Charles Tweed para continuar con sus proyectos tanto de investigación y experimentación clínica, como con la conducción de la enseñanza y actualización de la Ortodoncia en la reconocida Asociación que fundara en 1901. Pocos años después durante los cuarentas, como todos los ortodoncistas lo saben, Tweed presenta una serie de casos sometidos a un 2º tratamiento mediante extracciones de premolares. Durante la presentación hace gala de un minucioso seguimiento sobre el equilibrio y las notables mejoras, no sólo estéticas, sino funcionales. Con el tiempo, y aún con la desaprobación de toda sociedad 9 ortodóncica fiel a los principios originales de Angle, el protocolo extraccionista cobra gran auge a nivel mundial, donde entonces el problema es ahora la otra cara de la moneda: gran parte de los pacientes son sometidos a extracciones de premolares sin una auténtica necesidad de ello. Siendo Tweed de algún modo considerado como el sucesor del liderazgo en la ortodoncia mundial, se ve obligado a tratar de sentar un precedente en la determinación de las auténticas necesidades en la prescripción de las extracciones en la corrección de las maloclusiones. Para ello, se vale una vez más del ya socorrido análisis de la forma como un determinante diagnostico en la prescripción de extracciones de los premolares en determinados casos de ortodoncia: el análisis del triángulo de Tweed, que se describe más adelante en este estudio. Durante los 50 se publican nuevos análisis, algunos relativamente complicados como es el caso de Björk que es adoptado por Jarabak como el modelo a seguir. Con estos últimos autores la eficacia en la elección correcta parece llegar a su punto culminante. Después de Ricketts, de los 60 a los 80, la descripción del Somatotipo Facial (el Vert), de modo conjunto con diversas valoraciones, viene a ser la herramienta favorita en la mayoría de las publicaciones relativas al análisis de la forma como determinante diagnóstico de las escuelas norteamericanas. Mientras que todo este debate tiene lugar en Norteamérica, en Europa desde antes de la 2ª Guerra Mundial, los análisis derivados de la forma del cráneo toman caminos un tanto diferentes, pero con el mismo objetivo. La mayoría de las versiones europeas pasan a la historia sin pena ni gloria, excepto por el análisis de Björk que adquiere la nacionalidad norteamericana gracias a Jarabak y que adicionalmente adquiere el 10 estatus del Análisis Convencional entre las escuelas europea y americana. Durante los años 60 en la Universidad de Estrasburgo en Francia, tienen inicio diversas líneas de investigación dirigidas a la fundamentación del análisis morfológico como una herramienta de validez científica con base en estudios minuciosos del genotipo. Por primera vez, estos experimentos son realizados en cultivos de explantes de hueso alveolar humano donde las muestras son obtenidas durante la extracción de dientes por motivos de tratamiento ortodóncico. Los primeros resultados se publican a partir de los años 80, donde se detallan con preciso rigor científico una serie de contrastes entre las diversas muestras. Los valores estadísticos significativos en los resultados, sugieren poderosamente la evidencia de diferencias metabólicas notables en el crecimiento óseo (tanto en velocidad como en extensión) en las muestras pertenecientes a caras verticales (candidatos a extracciones según Björk y la mayoría de los autores), y aquellas provenientes de caras horizontales (candidatos a NO extracciones según Björk y la mayoría de los autores). En suma, los cultivos provenientes de caras largas (crecedores verticales) muestran una capacidad limitada y lenta de crecimiento óseo lo cual corresponde con la respuesta baja al tratamiento ortodóncico, razón por la cual estos casos se indican para extracciones; los cultivos de hueso alveolar de pacientes con cara corta (crecedores horizontales) crecen de modo rápido y extenso correspondiendo con una respuesta expedita al estímulo ortodóncico, por lo que se recomienda no prescribir extracciones y estimular el crecimiento. ¿Es este último el vigor que refería Angle? 11 Los estudios franceses fueron abandonados poco a poco debido quizás a una educada indiferencia por parte de los seguidores de las escuelas norteamericanas y a la falta de interés por parte de las compañías avocadas a la publicación de estudios científicos relacionados; no obstante con el inicio del Siglo XXI, nuevas líneas de investigación con relación de estos temas vuelven a cobrar interés ahora en América, en Universidades como Ann Arbor en Michigan y nuestra Máxima Casa de Estudios. El objeto de esta propuesta consiste en brindar un recurso de lanzamiento mediante una herramienta capaz de establecer un diagnóstico de presunción en la determinación de los rasgos genéticos, mediante el análisis de la forma en estudios de imagenología convencional en ortodoncia. El análisis elegido para este estudio se remonta a la cefalometría lateral convencional, ya que representa por antonomasia el recurso más tradicional y convencional en el armario de los registros típicos señalados para el diagnóstico ortodóncico. La observación detallada de los estudios que se han venido proponiendo para fines ortodóncicos demuestra que la valoración de los rasgos verticales de la cara y cráneo del sujeto, vienen a constituir la herramienta por excelencia en la decisión de extracciones. Con base en los estudios citados, el análisis que aquí se propone pretende utilizar en cambio la valoración de los rasgos horizontales, en especial de la mandíbula, en la determinación de nuevas líneasde investigación enfocadas a la interpretación de la biotipología de los rasgos genéticos que condicionan el metabolismo del hueso alveolar humano. La utilidad diagnóstica del estudio de los rasgos horizontales de la morfología mandibular y craneofacial, ofrece una perspectiva adicional de gran utilidad en el ejercicio de la ortodoncia clínica, ya que 12 permite calcular de antemano la capacidad individual de respuesta a la mecánica ortodóncica con lo cual se pueden prevenir decisiones temporáneas, legales, éticas y clínicas incompetentes. Desde sus albores en las últimas décadas del siglo XIX, la ortodoncia norteamericana clásica se ha enfocado a la corrección de las maloclusiones, sobre todo, por medio del movimiento controlado de la dentición hacia una relación oclusal deseable1; por otro lado, los protocolos de prevención y tratamiento de las maloclusiones desarrollados por las escuelas europeas, a través del control y la modificación del crecimiento de las estructuras esqueléticas del complejo craneofacial, también ha sido de gran interés. No obstante, ambos enfoques han venido generando una gran polémica la cual persiste hasta el presente siglo. Con respecto a esta dicotomía persiste la siguiente pregunta: ¿Puede la ortodoncia norteamericana clásica, a través del aparato constituido por brackets y alambres, realmente modificar el crecimiento del complejo esquelético facial? Como evidencia del reconocimiento, tanto a ortopedistas dentofaciales y a los ortodoncistas tradicionales, el nombre de la publicación oficial de la Asociación Americana de Ortodoncia fue cambiado en 1986, de American Journal of Orthodontics, a American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 13 En los 20 últimos años ha aumentado considerablemente el interés por las posibilidades de los aparatos funcionales como herramientas de gran utilidad entre los recursos disponibles a los ortodoncistas. En gran parte, la controversia sobre la eficacia de la ortopedia dentofacial es resultado de dos factores: el primer factor gira alrededor de la herencia y el medio ambiente en el crecimiento craneofacial; el segundo implica la evolución de aquellos conceptos relacionados con los mecanismos del desarrollo y del crecimiento esquelético. Combinados ambos factores, conducen a la formulación de una serie de teorías enfocadas a la búsqueda de una filosofía conjunta para explicar el crecimiento craneofacial. La tesis primaria se basa en dos discusiones principales: a) la afirmación de que las teorías del crecimiento craneofacial propuestas durante el siglo pasado, se basan en la naturaleza de la herencia y de los patrones del crecimiento esquelético y craneofacial, y; b) es preciso reconocer que ha existido un retraso en la investigación genética y la incorporación de nuevos descubrimientos, en cuanto a los conceptos relativos a la modificación del crecimiento craneofacial. En consecuencia, mientras más se conoce la biología molecular del desarrollo, llega a ser evidente que casi todos los argumentos relativos al precepto “Innato- 14 Adquirido”,1 entre el lego y los profesionales, se basan en una comprensión errónea entre la acción del gene y el papel de los factores extrínsecos durante el desarrollo y el crecimiento. Considerando que el genotipo corresponde a los rasgos heredados, y fenotipo refiere el resultado de la interacción de éste junto con el medio ambiente: por un lado, la afirmación de que un rasgo fenotípico dado es necesariamente heredado, conduce a la idea equívoca de que está “genéticamente predeterminado”; no obstante, es verdad que la forma y el tamaño finales de una estructura se deben, sobre todo, a la influencia del medio ambiente. Asimismo, de modo provocativo, algunos clínicos consideran que la forma y el tamaño de las estructuras se pueden modificar por la alteración de los factores ambientales y “funcionales”. Estas filosofías presumen que todo lo que se debe hacer es descubrir los factores ambientales-funcionales que controlan el crecimiento, y con esto es posible alterar la forma de una manera confiable. El reconocimiento de la interacción que existe entre la forma y la función, la aceptación de la importancia del factor neuromuscular en el tratamiento, la importancia que se da a las vías respiratorias dentro de las consideraciones terapéuticas, el reconocimiento del papel que tiene la postura de la cabeza y los cambios de los 1 Nature and Nurture: Innato o adquirido es una expresión referente al debate acerca de la importancia relativa de las facultades innatas de un individuo contra sus experiencias personales, en ser la causa determinante de los rasgos físicos y, o del comportamiento. http://es.wikipedia.org/wiki/Innato_o_adquirido 15 patrones dentofaciales son todos factores que pueden inducir un crecimiento muy rápido cuando se utilizan aparatos funcionales. Forma-función Uno de los enfoques principales en lo relativo al concepto forma-función, pretende explicar los resultados de una función anormal, como es el caso del efecto de la parálisis muscular, en la forma esquelética, el aspecto de las inserciones musculares, o bien los efectos de la succión del dedo en la inclinación del incisivo. Evidentemente una función neuromuscular anormal y adaptativa puede dificultar la obtención de un patrón dentofacial óptimo. Sin embargo el principio típico de la forma-función por lo general es considerablemente menos efectivo en explicar aquellas pequeñas variaciones (aunque clínicamente significativas) presentes durante el desarrollo ontogénico del sujeto; tales como aquellas variaciones del crecimiento craneofacial, la forma, y los resultados terapéuticos asociados con las causas insuperables de las discrepancias esqueléticas y de la maloclusión. Los resultados de las investigaciones indican igualmente que los aparatos funcionales, utilizados en forma correcta, tienen menos efectos iatrogénicos adversos potenciales y producen menos absorción ósea, descalcificación, proliferación gingival, 16 disfunciones temporomandibulares (DTM) y muescas en las crestas alveolares que los aparatos fijos. Aunque la eficacia de los aparatos funcionales no descarta la necesidad de los aparatos fijos, si reducen el tiempo de tratamiento de aparatos fijos. Los aparatos funcionales no son la respuesta a todos los problemas de los pacientes ortodóncicos pero quizá representen la mejor propuesta posible a los problemas secundarios a determinadas condiciones neuromusculares basales que afectan a los patrones de desarrollo de algunos pacientes. El empleo de aparatos fijos para conseguir una inclinación, una alineación, una rotación, un paralelismo radicular y una torsión correctas sigue teniendo la misma vigencia que siempre, pero solo en determinadas condiciones y en su momento adecuado. Factores intrínsecos contra factores extrínsecos Intrínseco: en este contexto, se utiliza con frecuencia para referirse a los factores genéticamente predeterminados dentro de las células así como sus efectos locales en los tejidos asociados. Extrínseco: se refiere a las influencias sistémicas que tienen lugar en sitios remotos de las células y los tejidos, entre estos se pueden considerar el papel de las hormonas, así como aquellas influencias procedentes del comportamiento del medio 17 ambiente: entre estos se pueden contar la función y la actividad muscular, el esfuerzo mecánico, y aun los traumatismos (Dullemeijer, 1974)2. Paradigmas genómicos y funcionales En publicaciones previas, las dos dicotomías “innato –adquirido” e “intrínseco- extrínseco” fueron caracterizados por la participación deun paradigma genómico, y de un paradigma funcional dentro de la biología craneofacial respectivamente (Carlson, 1985)5. El centro de los argumentos propuestos en este tema es aquella premisa que considera que no hay nada en el desarrollo y el crecimiento biológicos que no tenga una base genómica. Sin embargo, no significa de ningún modo que todos los tejidos biológicos están genéticamente predeterminados y por lo tanto son inmutables en su crecimiento y forma. Todas las células y tejidos biológicos, y con ello el crecimiento y la forma de las estructuras morfológicas y todos los complejos poseen cierto grado de plasticidad, en alguna de las fases del desarrollo ontogénico durante la cual son capaces de verse influenciados en un grado variable, por los factores extrínsecos al genoma. De hecho, algunos tejidos, tales como el músculo y el hueso, requieren una interacción ambiental significativa por medio de la actividad neural y el esfuerzo mecánico, con el objeto de expresar un desarrollo normal. 18 La combinación del tratamiento ortopédico, con el ortodóncico, se podrán obtener mejores resultados en los pacientes, con un menor riesgo de problemas y una mayor estabilidad a largo plazo, una estabilidad que dependerá del equilibrio que se obtenga durante el tratamiento entre los dientes, el hueso y el musculo. Otros estratos como el tejido neuronal las, placas de tejido cartilaginoso, y el acomodamiento de los dientes, por ejemplo, se encuentran altamente protegidos de influencias ambientales extrínsecas durante la mayor parte del crecimiento y desarrollo. Proffit (1995)3 ha demostrado que muchos de los patrones musculares anormales (en particular aquellos que afectan a la lengua) desaparecen en etapas posteriores de la vida; el tratamiento con aparatos funcionales acelera esta transición a la normalidad en un momento muy crítico. Biomecánica ortodóncica La biomecánica ortodóncica es el estudio de las fuerzas aplicadas y derivadas de los tejidos biológicos, tales como el esqueleto facial y los dientes, también la manera específica en que son dichas fuerzas aplicadas. En gran parte, la biomecánica ortodóncica se refiere a tres áreas relacionadas: 1) Las propiedades biomecánicas de los biomateriales. 2) Los recursos técnicos a través de los cuales las fuerzas biomecánicas se desarrollan. 19 3) El diseño de los diferentes aparatos para producir fuerzas en las estructuras esqueléticas y dentarias de modo predecible. Biología craneofacial La biología Craneofacial se define como el estudio del desarrollo, el crecimiento, la función del esqueleto craneofacial, la dentición, y las estructuras relacionadas (Carlson, 1985)3. Como tal la biología craneofacial se encuentra íntimamente relacionada con los mecanismos biológicos y los procesos por medio de los cuales las estructuras craneal, facial, y dental se desarrollan, crecen, y se adaptan a los factores extrínsecos. Tales factores incluyen las fuerzas ortopédicas y las modificaciones en la función orofacial que son aplicadas con la intención de alterar el crecimiento y la forma. Filosofías del tratamiento ortodóncico A través de la historia, el campo de la ortodoncia ha sido hogar de un gran número de teorías del tratamiento, aunque no siempre aceptadas. En casi todos los casos, es posible identificar las filosofías ortodóncicas no sólo por los enfoques terapéuticos específicos del tratamiento que promueven, sino también por sus autores principales. Por ejemplo, los nombres de Angle, Herbst, Begg, Tweed, Andresen, y Fränkel se asocian con terapias específicas, así como sistemas y dispositivos 20 ortodóncicos representativos de cada filosofía. Cada una se encuentra íntimamente asociada con conceptos fundamentales y creencias acerca de: 1) la naturaleza de los problemas que la ortodoncia debe tratar por ejemplo, la maloclusión y la deformidad facial, 2) las soluciones que se deben buscar (es decir, los estándares del resultado previsto y predecible), y 3) las técnicas más apropiadas para alcanzar estos objetivos. Una característica de las filosofías ortodóncicas es que suelen persistir durante períodos prolongados de tiempo, aunque normalmente con alguna modificación de los cánones no esenciales de cada doctrina. Aunque las filosofías terapéuticas y las técnicas llegan a diferir de modo significativo, todas ellas comparten al menos una característica fundamental: el fundamento para cada filosofía ortodóncica se basa en opiniones concernientes a los mecanismos biológicos del desarrollo y crecimiento del esqueleto craneofacial y la dentición. Asimismo se fundamentan en la etiología y la historia natural de las maloclusiones y las anormalidades dentofaciales. Conceptos del crecimiento craneofacial, ortodóncicos y genéticos Durante la última parte del siglo XIX y el primer tercio o más del siglo XX, la comprensión de la investigación científica ha procedido muy lentamente en relación de los estándares actuales. El campo de la ortodoncia el cual al final ha provisto un fuerte 21 estimulo individual a la investigación craneofacial permaneció siendo intelectualmente inmaduro durante esa época. Desde finales del siglo XIX hasta mediados del siglo XX el campo de la biología craneofacial ha sido testigo de una serie de cuatro o cinco teorías del crecimiento craneofacial, sobre el crecimiento craneofacial relativamente diferentes, así como cierto orden secuencial. Cada una de estas teorías pretendió explicar los elementos esenciales del crecimiento craneofacial centrándose en un factor particular como el responsable principal de los mecanismos que determinan la forma y el desarrollo craneofacial. Al mismo tiempo, el campo de la genética emergía de un énfasis en la herencia, principalmente con respecto a la transmisión de las unidades genéticas. Así como en un énfasis en la acción de los genes y sus productos específicos durante los procesos del desarrollo (Raff, 1996)4. Ortodoncia, raza, y el concepto del tipo facial Los principios iniciales de la ortodoncia moderna estaban relacionados con los conceptos de la belleza y de la forma facial ideal desarrolladas dentro de la civilización griega clásica. Estos conceptos se pueden observar en las esculturas clásicas como Hermes con el infante Dionisio, ambos esculpidos por Praxiteles en el siglo IV A.C., y por el Apolo Belvedere. De hecho este último fue presentado por Angle como el prototipo del perfil facial ideal en 1907 (Moyers, 1993)5. Curiosamente en 1936, Andresen también propuso este icono con propósitos similares así como detractor de la 22 protrusión maxilar. En el siglo XVI, Petrus Camper utilizo una serie de cráneos de primates y otras especies para establecer un análisis de la procumbencia facial en la vista lateral. El plano y el ángulo de Camper se utilizan en la actualidad con el mismo propósito. El concepto de Camper presume una jerarquía evolutiva con base en una progresión facial de las especies inferiores (mayor procumbencia bimaxilar), a las especies superiores, con menor proyección facial. Con este fundamento Camper propone una jerarquía en el orden natural desde los monos, los simios, hasta los humanos. Según la visión compartida por los artistas y los científicos, las caras se pueden clasificar y categorizar en “tipos.” La adición entre los tipos raciales da lugar a una nueva mezcla de rasgos tipológico-raciales. De un punto de vista clínico, se acepta la mezcla de rasgos faciales heredados entre los padres y los diversos tipos faciales, y tratar la maloclusión y la deformidad facial, entendiendo que la forma heredada de lacara no se podría cambiar significativamente de ninguna manera. Es dentro de este entorno conceptual que Angle comenzó su esfuerzo de desarrollar el aparato ortodóncico perfecto (Moyers, 1990)5 y propone el concepto que las “caras y las oclusiones deben llevarse hacia una condición de la armonía de acuerdo al tipo” (Angle, 1907)1. De hecho, la clasificación de Angle fue establecida específicamente para refinar el concepto de la forma facial definiendo una serie de tipos basados en la relación oclusal y relación maxilomandibular estos fueron conceptos de gran importancia en los inicios de la ortodoncia. 23 Los temas relativos a la herencia y la inmutabilidad de la forma facial tanto normal como anormal fueron generalmente aceptados por los miembros de la comunidad ortodóncica y los primeros biólogos craneofaciales, especialmente en los Estados Unidos y la Gran Bretaña. Por ejemplo el ortodoncistas Británico H. Chapman (1929) declaro que “Las causas principales de la maloclusión son probablemente prenatales, como, la herencia y; las causas posnatales son de importancia secundaria aunque tengan consecuencias después de todo” (H. Chapman citado en Brash, 1929)5 De acuerdo con el reconocido anatomista de la época, Sir Arthur Keith (1924)6: “El error que los ortodoncistas han cometido hasta ahora es que han enfocado el tratamiento al aumento del tejido óseo predispuesto por la naturaleza, en lugar de adaptar la alineación dentaria al espacio existente”. En 19467 Brodie indica que el crecimiento facial “No puede ser modificado por el efecto del tratamiento”. Tanto los dientes como el proceso alveolar constituyen la única área facial donde se pueden inducir y esperar cambios. Hacia los 50 el campo de la ortodoncia en los Estados Unidos estuvo dominado por el concepto de que el desarrollo craneofacial no podía ser alterado de modo significativo; más bien el papel principal del ortodoncistas consistía en el tratamiento de la maloclusión por medio de la conducción de los dientes hacia una posición en armonía con el tipo facial y la armonía facial presente. El fundamento biológico para esta filosofía fue: en primer lugar, la idea de que la herencia predeterminaba el tipo y la forma facial. Como la forma es el resultado del crecimiento, esta indica que el 24 crecimiento facial no se podría afectar por el tratamiento ortodóncico; en segundo lugar, se da por entendido que la posición del diente es adaptable en función de la biomecánica y los aparatos ortodóncicos apropiados. Por esta razón los ortodoncistas generalmente se enfocaban mas al movimiento dentario con el objeto de corregir la maloclusión, ignorando la idea tonta de modificar el crecimiento. Paradójicamente en los años 30s, algunos ortodoncistas de Europa occidental “adoptaron la Ortopedia Maxilar Funcional de la mandíbula” (Hotz, 1973; Morrees, 1988)3. Los ortodoncistas Europeos reconocen desde hace tiempo la importancia que tiene la musculatura perioral en los problemas ortodóncicos. También conocen la posibilidad de aplicar fuerzas deformante para eliminar dichos problemas. Primeros conceptos relacionados con crecimiento óseo, el crecimiento craneofacial, y la herencia (entre 1800-1940) Los estudios de sir John Hunter en el siglo XVIII (1771)3 sobre el crecimiento de la maxilares y la erupción dentaria han sido ampliamente acreditados como representantes sobre las primeras investigaciones científicas rigurosas del desarrollo craneofacial. Después del trabajo de Belchier y de Duhamel, Hunter desarrollo experimentos involucrados con tinciones concluyendo que el desarrollo del maxilar y de la mandíbula tiene lugar principalmente por efecto de la adición de hueso en las zonas posteriores. Estas líneas de investigación experimental se extendieron 25 utilizando enfoques similares con los trabajos de Thoma (1848)1 y de Humphrey (1864)1 y Brash (1924a, 1924b; 1934) 3 y Scott (1938) 3 entre otros. Los biólogos craneofaciales consideran que estas líneas de investigación iniciadas por Hunter, y continuadas con el trabajo de otros hasta la primera mitad del siglo XX condujeron básicamente a aumentar la comprensión del crecimiento del esqueleto craneofacial; Sin embargo un análisis exhaustivo sugiere que la explicación de los procesos del desarrollo craneofacial han sido en realidad uno solo, y mas bien han consistido en un objetivo secundario. La racionalización para comprender las primeras investigaciones extendidas por lo menos a lo largo por unos 150 años, se enfocaron principalmente a la naturaleza del crecimiento óseo en general así como a nivel intersticial, en comparación de los procesos de crecimiento por aposición. Cabe destacar que el esqueleto craneofacial se ha utilizado básicamente como un sistema de modelo. Normalmente fallamos en darnos cuenta que solo ha sido en los últimos 50 años que se ha aceptado y comprendido que el hueso no crece de modo intersticial como cualquier tejido si no que crece por agregación aposicional en las superficies. Tan solo en 1946, en una conferencia en la 43.a reunión anual de la Asociación Americana de Ortodoncia, Sicher8 declaro que a pesar del conocimiento inequívoco de que el hueso crece solo en forma aposicional. “Casi cada año se publica algún artículo citando el viejo fantasma del crecimiento intersticial del hueso. Es una pena que todavía esto suceda “(1947). 26 Con demasiada frecuencia, para tratar las maloclusiones de clase II se recurre a aplicar una fuerza extraoral sobre el maxilar superior y a conseguir la expansión maxilar (con la ayuda de una fuerza ortopédica). No obstante, son numerosas las investigaciones que demuestran que una gran parte del problema reside en la mandíbula, que esta insuficientemente desarrollado, posiblemente en una posición retruida o ambas cosas. Y la mayor parte del problema corresponde a una relación basal sagital incorrecta. Teoría de la remodelación del desarrollo craneofacial La importancia de la diferencia entre el crecimiento aposicional e intersticial del hueso con respecto a las metas de mucha de la investigación temprana en crecimiento craneofacial es que proporciona los fundamentos teóricos para el desarrollo de las primeras teorías sobre el desarrollo craneofacial. Como La teoría de la remodelación de nuevo, el factor principal que conducía la investigación sobre el crecimiento del esqueleto craneofacial no se enfocaba únicamente a esta región; el tema esencial era la naturaleza del crecimiento del hueso. Dentro del complejo craneofacial, específicamente, la discusión se ha centrado por un lado en la remodelación superficial, y por otro lado el supuesto crecimiento intersticial de las suturas óseas. La base científica para la teoría de remodelación del crecimiento craneofacial es la demostración en primer lugar de los siguientes hechos: 1) El hueso crece solo en forma aposicional en las superficies; 27 2) El crecimiento de los maxilares se caracteriza por la deposición del hueso en las superficies posteriores del maxilar y de la mandíbula; 3) El crecimiento de la calota tiene lugar por medio de depósitos de hueso en las superficies externas del cráneo y por resorción interna de las placas óseas. De acuerdo con estos resultados, la teoría remodeladora postula que todo crecimiento óseo craneofacial tiene lugar exclusivamente mediante procesos de adición y resorción selectivas de las superficies; las estructuras tales como suturas y los cartílagos del esqueleto craneofacial tienen poco o nada de importancia en el crecimiento óseo (Murray y Selby, 19309; Moloy 194210; Giblin y Alley, 194211). La herencia, y el gen Las principales interrogantes enel campo de la herencia por aquel tiempo derivo de tres áreas principales de interés: 1) Aquellos mecanismos a través de los cuales se transmiten los rasgos, 2) Las unidades responsables de la herencia, y 3) Sus mecanismos de acción. El monje austríaco, Gregor Mendel (1822-1884) 12, realiza la investigación con respecto a los mecanismos de la herencia y a la transmisión de rasgos. Mendel demuestra que los rasgos específicos se transmiten entre las generaciones. Sin 28 embargo, las leyes de Mendel de la herencia seguían siendo en esencia desconocidas hasta que fueron descubiertas por Hugo De Vries a fines del siglo XIX y reintroducidos por Guillermo Bateson en 190013. Es poco después en 1905, que Bateson acuña el término “genética” como el nuevo campo de la herencia (Dunn, 1963)14. De las muchas ideas con respecto a la sustancia material que lleva el mensaje para el desarrollo de rasgos específicos, el concepto de Weismann15 del plasma germinal a finales del siglo XIX es quizás en inicio el más influyente. Según esta idea, el citoplasma encontrado en las células de gene se compone de ciertos “determinantes” capaces de transmitir los rasgos de padres a hijos. El naturalista danés W.L. Johannsen16 utilizo el término “gene” para referirse a la unidad presumiblemente hereditaria (E.A. Carlson, 196617). Sin embargo, con el descubrimiento de la relación entre los genes y el cromosoma por el embriologista T H Morgan en 1910, así como con el primer mapa cromosómico propuesto por Sturtevant en 1912, “El gene dejo de ser una unidad abstracta, para constituir un segmento del cromosoma” (Bynum y cols. 1981:162)18. La genética de la transmisión, con origen en las leyes de Mendel de la herencia, fue aceptada y fue una herramienta cuantitativa muy útil para los biólogos evolutivos interesados en los procesos de selección (e.g., Haldane 1924, 1927, 1932)19 ; Fisher, 1930; Wright, 1931.1937, 195120). El segundo objetivo dentro del nuevo campo de la genética se caracterizo por el énfasis en la naturaleza del gene así como en sus mecanismos de acción durante el desarrollo. 29 Principios de la biología del desarrollo El reconocimiento de la diferencia fundamental entre la genética de la transmisión y la genética de desarrollo comenzó con la publicación del libro clásico de Morgan la teoría del gene en 1926. Sin embargo, las herramientas necesarias para investigar la naturaleza de la acción del gene no estarían disponibles hasta los inicios la biología molecular casi 50 años después (Gilbert, 1991) 4. Morgan dio a conocer en su libro Embriología experimental (1927) que “Una de las preguntas más importantes para la embriología referente a la actividad de los genes no se puede contestar en la actualidad. Si bien, todos los genes se encuentran constantemente activos, o solo algunos se activan durante algunas etapas del desarrollo “. (Cotizado en Raff, 1996) 4. Un gran número de avances significativos durante los años 30 y los 40, pudo generar un impacto profundo en los descubrimientos venideros, relacionados con la biología molecular del desarrollo. Particularmente, la investigación de Waddington (1940, 1962) 3, de Gluecksohn-Schoenheimer (1938, 1940), y de Goldschmidt (1938) 3 establecieron claramente los vínculos entre la embriología y la genética, llevando más allá el avance de la biología del desarrollo. 30 Las Suturas, el cartílago y la estructura del gen (1940- 1960) Desacuerdo con la teoría remodeladora. La teoría remodeladora del crecimiento craneofacial acentuó el papel de la diferencia entre aposición y de la resorción del hueso para explicar el crecimiento del esqueleto craneofacial. Sin embargo, este énfasis se relaciono tanto o más con las hipótesis involucradas con la naturaleza del crecimiento óseo, tal como era en lo relativo al proceso del crecimiento craneofacial. Al igual que los experimentos anteriores sugerían que la agregación de hueso desempeña un papel significativo en el crecimiento del esqueleto craneofacial, se tuvo la tendencia a asumir que la remodelación ósea jugaba el papel predominante en este rol. Sin embargo, una preocupación fundamental a muchos biólogos craneofaciales a mediados del siglo XX era el rol de que algunas estructuras únicas (las suturas, la sincondrosis de la base craneal, y el del cóndilo mandibular) se involucraban con el crecimiento del desarrollo del esqueleto craneofacial. ¿Si estos sitios obvios del crecimiento del hueso no son esenciales en el crecimiento craneofacial normal, entonces por qué se encuentran presentes? Los años 40: La teoría Sutural (Weinmann y Sicher) La teoría sutural se identifica más con los trabajos de Weinmann y Sicher, famosos anatomistas cuyos libros de texto sobre desarrollo esquelético, estructuras óseas (Weinmann y Sicher, 1947) 3, y anatomía bucal (Sicher, 1960) 3 se convirtió en el 31 texto habitual en el estudio de la ortopedia y la odontología. De acuerdo con la teoría sutural, como las epífisis de huesos largos, el tejido conectivo y las articulaciones cartilaginosas del esqueleto constituyen sitios donde el crecimiento primario del hueso se encuentra regulado de modo intrínseco. Se pensaba que las suturas se consideraban áreas principalmente activas de crecimiento óseo por efecto y debido de la arquitectura extremadamente compleja de la región craneofacial. Según esta perspectiva, el crecimiento de la bóveda craneal es provocado por el patrón intrínseco de la proliferación del crecimiento expansivo, derivado por el tejido conectivo sutural. Este ultimo induce una separación de los huesos de la bóveda; “La predominancia del tejido sutural en la conducción de la forma del cráneo del adulto…” (Mednick y Washburn, 1956). Al igual, la proliferación del tejido conectivo sutural en el sistema de la articulación circunmaxilar alrededor del complejo esquelético medio facial, induce el crecimiento maxilar a dirigirse hacia abajo y adelante. Respecto a esto “el papel de la proliferación sutural del tejido conectivo durante el desarrollo craneal, es idéntico al del de la proliferación cartilaginosa en la sincondrosis basal” (Weinmann y Sicher, 1947) 3. Precisamente al igual que el desarrollo de las placas epifisiarias de un hueso largo, y de las sincondrosis de la base craneal son el resultado directo de una regulación intrínseca, y de una proliferación genéticamente predeterminada del cartílago, es semejante al crecimiento del cartílago mandibular. 32 La teoría sutural contribuyó a dos de los principales factores más difíciles de resolver dentro de la teoría de la remodelación. 1. Esta coincidía con la creencia de que la remodelación periostica del hueso tenía que ser claramente demostrada bajo influencias locales poderosas, por el comportamiento, y por el medio ambiente asociado. Con base en este concepto parece no quedar demostrado que el crecimiento periostico del hueso se encuentra bajo un fuerte control intrínseco y hereditario, aun a la luz del entendimiento de la genética de aquella época. 2. La teoría sutural era entonces consistente con el modo de comprender en aquella época la importancia de las estructuras cartilaginosas y de las suturas esqueléticas, no solo por su relación con el desarrollo de los huesos, sino también por su influencia en el desarrollo postnatal del esqueleto. 1950: La Teoría del Septum Nasal (Scott) Fue tan atractiva como la teoría sutural tanto para los biologistas craneofaciales como para los ortodoncistas clínicos, y como la temprana teoría remodeladora, la teoría sutural también parecía tener numerosas inconsistencias. Por ejemplo, ha sido claro por siglos que una variedad de deformidadescraneofaciales mayores involucrando el sistema nervioso central en desarrollo, tales como aquellos casos con anencefalia, por un lado, e hidrocefalia, por el otro, tenían efectos mayores en el desarrollo y crecimiento de la bóveda craneal. En segundo lugar, se entendía que el desarrollo 33 temprano de los huesos de la bóveda craneal y la cara no tienen un precursor cartilaginoso directo, a diferencia de todos los huesos largos e incluso los huesos planos de cualquier parte en el sistema esquelético. En tercer lugar, una gran fuente de discordancia dentro de la biología craneofacial a finales de los años 40’s y principios de los 50’s fue la descripción de la histomorfología de la sutura en desarrollo y crecimiento. De acuerdo a Weinmann y Sicher (1947), la sutura en crecimiento tiene tres capas -un área media de proliferación de tejido conectivo rodeado de dos capas osteogénicas adyacentes al hueso- de tal manera, que hace a las suturas rudamente equivalentes en su vista a la base de las sincondrosis craneal y a las placas epifisiales de crecimiento. Un análisis alterno sobre el desarrollo sutural temprano, propuesto por Scott y colaboradores (Scott, 1956; Pritchard et al. 1956) 3 concluyó que las capas osteogénicas dentro de las suturas son de hecho una continuidad de la capa osteogénica del periostio y la cortical dentro de la bóveda craneal y del periostio de las suturas faciales. Como resultado, de acuerdo con estos investigadores, el crecimiento sutural debería ser considerado como una forma especializada de crecimiento periótico, en lugar de semejarse al desarrollo cartilaginoso. Al final, varios estudios fundamentados en tinciones vitales (Baer, 1954) 3 y manipulación quirúrgica (Moss, 1954, 1957) 3 de las suturas craneales en modelos animales convenientes, sugerían claramente que aunque las suturas constituyen sitios importantes del desarrollo del crecimiento craneofacial, no desempeñaban un papel determinante en ese crecimiento. 34 Cada una de estas líneas de evidencia condujo a muchos investigadores a cuestionar la validez de la teoría sutural. Al mismo tiempo el distinguido anatomista irlandés, James H. Scott, proponía una explicación alterna opcional como la teoría única y unificada del crecimiento craneofacial (Scott, 1953, 1954, 1956) 3. De acuerdo a la teoría del septum nasal, las suturas se relacionan poco o nada de modo directo con el desarrollo del esqueleto craneofacial. Mas bien, las suturas son solo sitios meramente adaptativos, secundarios y compensatorios de formación y crecimiento óseo. De acuerdo a Scott los elementos primarios esenciales que dirigen el crecimiento esquelético craneofacial, son los cartílagos que se encuentran de la base craneal, en particular, la extensión anterior del condrocráneo: el cartílago septonasal. Principalmente a través del análisis histológico descriptivo del humano y otros mamíferos Scott concluyo que el septum nasal es más activo e importante para el crecimiento prenatal del esqueleto craneofacial así, como posnatal durante el periodo juvenil (a los tres o cuatro años de edad en el humano). Durante ese tiempo, el crecimiento expansivo anterior-inferior del cartílago septal nasal, el cual está apoyado en dirección contraria de la base craneal posterior conduce el tercio medio facial hacia abajo y hacia adelante. La sincondrosis de la base craneal, que son semejantes a las placas de crecimiento epifisiario, se creía que tenían un efecto más duradero en el crecimiento craneofacial, a través de por lo menos los 7 años de edad para las sincondrosis esfeno-etmoidales, y hasta la pubertad para las sincondrosis esfeno- occipitales. En conclusión, Scott enfatizaba que el cartílago de los cóndilos 35 mandibulares se comporta de modo similar a los cartílagos de la base craneal y del septum nasal, así mismo determinaba de modo directo el crecimiento de la mandíbula mediante un empuje de la mandíbula hacia abajo y hacia adelante. Numerosos estudios descriptivos y experimentales fueron conducidos en los 1950’s y los 60’s refiriéndose tanto a la teoría sutural como la teoría del septum nasal del crecimiento craneofacial. A través de estos estudios, se hizo claro que las suturas son, de hecho, sitios secundarios de crecimiento óseo altamente responsables a la expansión de las estructuras contenidas del cráneo; así mismo esta respuesta se extiende a la manipulación ortopédica y funcional del complejo maxilar en crecimiento. De manera similar, numerosos estudios experimentales sobre la responsabilidad del cartílago septal nasal durante el crecimiento postnatal temprano parecían confirmar que el crecimiento normal del cartílago septal nasal es extremadamente importante para el crecimiento del hueso maxilar. No obstante está claro que el nivel de sofisticación de estos experimentos, relacionados con frecuencia con implantes, y cortes agresivo de cartílago septo nasal eran relativamente rudimentarios los cuales más frecuentemente involucraban la escisión o de lo contrario una amplia disrupción del cartílago septal. Es por esta razón que los efectos profundamente dañinos o desfavorables en detrimento en el desarrollo de la cara medio facial, solían estar expuestos al efecto dañino del proceso quirúrgico o bien de otros artefactos. (Moss, 1976) 2 36 Bases estructurales del gene y su acción. El redescubrimiento de las leyes mendelianas y el reconocimiento en particular de la naturaleza de la herencia principios del siglo 20 determino el paso para el análisis detallado de la estructura del gene. Como lo comento Hays (1972) 2 “Desde este punto, el problema de la herencia involucra a procesos adicionales, y como resultado, la química y física emergen para jugar un papel importante en la investigación de la vida. Enseguida Waddington y otros claramente establecen la vinculación conceptual de los conceptos de embriología y genética alrededor de 1940. El campo del desarrollo genético intentó entonces enfocarse a cuestionamientos esenciales de acuerdo con los mecanismos específicos relacionados con el momento y el modo de la actividad genética. De hecho en una revisión completa de la aparición de la genética desarrollo. Raff comento que “El sentir de los genetistas de algún modo crucial en la biología del desarrollo continua presente, si bien como un tema incomodo y poco desarrollado durante la primera mitad del siglo XX. Los dos mayores descubrimientos en genética durante 1950 facilitaron la posibilidad de los genetistas para desarrollar y orientar los cuestionamientos relacionados con la acción del gene. El descubrimiento de Watson y Crick en 1953 relacionado con el arreglo en doble hélix, proporcionando un modelo para entender la replicación del gene. Así mismo constituyo también un punto de referencia en el 37 desarrollo de técnicas de biología molecular esenciales para la investigación de la acción del gene. Un segundo hallazgo, involucra la teoría del operon de Jacob y Monod (1963), Proporciona una explicación sobre la regulación de la expresión del gene dentro de la célula. El paradigma de la matriz funcional El origen de los conceptos basados en predeterminantes genéticos del desarrollo craneofacial se remonta a un largo historial en Europa; este enfoque fue ampliamente conocido desde las publicaciones de van der Klaauw (1945) 2 y sus estudiantes de la escuela Holandesa de morfología. Fue Melvin Moss, un dentista con conocimientos de anatomía , quien introduce las creencias no solo de van der Klaus sino de otros Europeos a los Estados Unidos, inicialmente en un documento hoy considerado como clásico que se publico en la revista oficial de Antropología Físicade los Estados Unidos (Moss y Young,1960) 2. Dos años después Moss publica en New vistas in Orthodontics ¿Nuevas perspectivas en ortodoncia? Un nuevo documento clásico donde extiende estos conceptos al dominio de la ortodoncia clínica, como una nueva teoría del desarrollo craneofacial, denominándola la hipótesis de la matriz funcional. (Moss, 1962). Estas dos publicaciones fueron altamente significativas tanto para los biólogos craneofaciales como para los ortodoncistas clínicos, durante los siguientes 40 años de investigación. De hecho, estos reportes deben ser considerados como momentos clave en la historia de la biológica craneofacial, toda 38 vez que establecen una dialéctica no solo entre las teorías en competencia, sino entre los paradigmas del desarrollo craneofacial (Carlson, 1985,1997) 3. La hipótesis de la matriz funcional establece que el origen, el crecimiento y el mantenimiento de los órganos y tejidos esqueléticos son siempre respuestas secundarias, compensatorias y mecánicamente obligatorias a los sucesos y procesos temporales y funcionales previos que se producen en los tejidos no esqueléticos, los órganos y los espacios funcionales relacionados. El anterior paradigma genómico enfatizaba el papel de la herencia, y en consecuencia de los genes, en el desarrollo del esqueleto craneofacial. Como se menciono, el razonamiento de esta elección se basaba en suposiciones fundamentales considerando a la herencia como un determinante del desarrollo y la forma, como un resultado lógico de las investigaciones científicas durante la primera mitad del siglo pasado. Según Moss (1976a, 1976b) 3, los conceptos originales se circunscriben como la “triada clásica” del desarrollo craneofacial, afirmando que: 1) las suturas, 2) las superficies óseas, y 3) los cartílagos cefálicos son todos centros cardinales de crecimiento, capaces de generar fuerzas de expansión tisular que controlan y modelan la forma y el desarrollo del esqueleto craneofacial. El paradigma funcional, que viene a constituir un catalizador en los campos de la biología craneofacial y de la ortodoncia como resultado de la hipótesis de la matriz 39 funcional, se enfocaba en un concepto en una perspectiva precisamente opuesta; esta hacia énfasis en la plasticidad del crecimiento y desarrollo del esqueleto craneofacial. Por esta razón, las investigaciones relacionadas con el desarrollo craneofacial, desde la perspectiva del paradigma funcional, tendían ha enfocarse al potencial que genera influencia sobre el desarrollo y la forma del esqueleto craneofacial. Desde una perspectiva biológica, las explicaciones y la investigación de la percepción del paradigma funcional enfatizaban la interacción epigenética de los factores intrínsecos y extrínsecos que producen las variaciones en la forma craneofacial. Desde la perspectiva de la ortodoncia clínica la investigación y el tratamiento de la apreciación del paradigma funcional, enfatizaba el potencial de modificación del desarrollo y la forma craneofacial, resultantes de la utilización de los principios de la ortodoncia y la ortopedia dentofacial. Los defensores de las antiguas teorías del crecimiento craneofacial y el paradigma genómico dentro del campo de la ortodoncia clínica, enfatizaban la inmutabilidad relativa del desarrollo y de la forma craneofacial. El tratamiento ortodóncico se enfocaba en el movimiento dentario, la corrección de la maloclusión y la compensación de las discrepancias del esqueleto maxilomandibular. Una correlación común a este respecto dentro de la ortopedia dentofacial es la propuesta del paradigma genómico “como un vaso medio vacío”. Los postulantes del paradigma funcional enfatizaban la plasticidad relativa de la forma y el desarrollo craneofacial, y se inclinaban mas a considerar la utilización de técnicas de 40 ortopédica dentofacial para corregir las deformidades faciales y durante el desarrollo de la oclusión. Para estos practicantes, “el vaso estaba medio lleno”. Centros de crecimiento contra sitios de crecimiento 1960 la hipótesis de la matriz funcional (Moss) La conceptos fundamentales de la matriz funcional de acuerdo con Moss son relativamente simples aunque a primera vista Moss admite que la teoría de la matriz funcional parece ir contra la intuición; parece contradecir al sentido común. Fundamentalmente la hipótesis de la matriz funcional además de inducir el proceso inicial del desarrollo, la herencia y los genes no juegan un papel significativo en el desarrollo general de las estructuras esqueléticas al igual que en el esqueleto craneofacial. Rechaza que el genoma, de las células esqueletógenas contenga información suficiente para regular el tipo, el lugar, la velocidad, la dirección y la duración del crecimiento del tejido esquelético. Introducida a principios de los 60s en una época donde el énfasis se enfocaba a la inmutabilidad relativa del desarrollo craneofacial, así como de la ubicación de centros de desarrollo dentro del esqueleto craneofacial, el punto de vista de Moss no era solo controversial sino que era sacrílego, . El debate entonces relacionado con la hipótesis de la matriz funcional llegaba hacer determinante y de hecho hasta emotivo. Un factor que impulso esta polémica se relacionaba con la introducción de una terminología 41 desconocida por parte de Moss, con esta pretendía explicar lo que el concebía como sus propuestas fundamentales (Carlson, 1985) 3. De acuerdo a la hipótesis de la matriz funcional, el esqueleto craneofacial así como todas las estructuras a lo largo del cuerpo, inicialmente se desarrolla y crece en respuesta a su ambiente epigenética extrínseco. Esta palabra se puede usar en términos generales para describir la suma de todos los parámetros biomecánicos, bioeléctricos, bioquímicos y biofísicos (a nivel intracelular y extracelular) generados por las células, los tejidos, los órganos y los organismos. Como lo expuesto por Moss (1972), “los huesos no crecen, los huesos se hacen crecer.” Para entender los factores que afectan el crecimiento en el complejo craneofacial, por consiguiente, es más apropiado entender tanto el ambiente local como a la resultante esquelética estructural en términos de sus componentes funcionales craneales. Cada componente craneal está constituido por dos elementos: 1) Una matriz funcional y 2) Una unidad esquelética. La matriz funcional se refiere a las estructuras óseas que soportan a su vez a la matriz funcional y por esta razón son necesarias y o permisivas para cada función. Los huesos individuales de acuerdo con términos derivados de la anatomía tradicional podrían incluirse dentro de un número de unidades esqueléticas relacionadas, del mismo modo en que la unidad esquelética se refiere no solo al hueso en si sino a la función que soporta. 42 Existen dos tipos de matriz funcionales. La matriz perióstica que corresponde al ambiente funcional local inmediato, asociado típicamente a los músculos, a los vasos sanguíneos, y a los nervios. La matriz capsular se define como los órganos y los espacios que ocupan un complejo anatómico más amplio. Dentro del complejo craneofacial, las matrices capsulares incluirían los órganos tales como el cerebro y los globos oculares, así como espacios reales tales como la nasofaringe y la orofaringe. De modo Similar, hay dos categorías de unidades esqueléticas: 1) unidades microesqueléticas y 2) unidades macroesqueléticas. Las variaciones funcionales en la matriz periostica, como la actividad muscular, se puede expresar de modo local dentro de la unidad microesquelética a la tuberosidad y los procesos o rebordes correspondientes a las inserciones musculares(p. ej., la línea temporal de la región escamosa del hueso parietal, y del proceso de coronoides de la mandíbula). El crecimiento de tamaño y la forma de unidades microesqueleticas se asocia típicamente con el desarrollo transfigurativo del hueso, esto es la transformación de la célula embrionaria a un osteoblasto y luego al osteocito, y a la aposición periostica. El cambio en el tamaño y la forma de unidades macroesqueletales, que incluyendo al neurocraneo y el complejo maxilomandibular, por ejemplo, es principalmente el resultado de la expansión de las matrices capsulares, así como el crecimiento desplazante de las estructuras esqueléticas asociadas. Según la hipótesis de la matriz funcional, el esqueleto craneofacial no crece de modo primario con el objeto de 43 permitir la expansión de los tejidos blandos, de los órganos y de los espacios comprendidos en la matriz funcional. Más bien, el desplazamiento de las unidades esqueléticas y el crecimiento transformacional del tejido óseo sucede de modo secundario y compensatorio al desarrollo de la matriz funcional. También se relaciona de modo particular con la expansión de las matrices capsulares, (el cerebro, los ojos, los espacios funcionales como las cavidades nasal, oral, y faríngea. Según lo observado por Johnston (1976) 17, “… la hipótesis de la matriz funcional estaba por lo menos en el principio, una síntesis heurística [que acentuó] la necesidad de considerar la forma y función del complejo craneofacial para entender el crecimiento del esqueleto”. Esto ciertamente fue apropiado para los biólogos craneofaciales interesados en los factores funcionales que podían influenciar el crecimiento craneofacial, y era especialmente verdad para los biólogos craneofaciales interesados en la evolución del complejo craneofacial. Sin embargo, en su forma actual, [la hipótesis de la matriz funcional] explica todo y nada: el crecimiento esquelético facial se considera en dependencia de la función (o de la necesidad de la función) el funcionamiento de la matriz funcional “tejidos blandos, masas encapsuladas, y espacios encapsulados " (Johnston, 1976:158) 17. Varios miembros de la comunidad de ortodoncia quienes acogieron la hipótesis de la matriz funcional tanto como un concepto teórico, así como en términos del tratamiento individual de los pacientes. Por ejemplo, entre sus partidarios más 44 entusiastas está un redactor editor de la American Journal of Orthodontics, Wayne G. Watson (1982), quien declaro que la hipótesis de la matriz funcional proporciona “una metáfora conceptual… referente al crecimiento y desarrollo, que impulsa más allá de un enfoque, así como al campo de la prevención y la corrección a través de la ciencia.” Watson fue quien dijo que la hipótesis de la matriz funcional “… ha revitalizado estudios del crecimiento y del desarrollo y ha establecido una lógica en la aplicación de fuerzas ortopédicas y la aplicación de fuerzas ortodóncicas así como el tratamiento quirúrgico de anomalías craneofaciales.” Parece obvio que la forma más lógica de relacionar a la hipótesis de la matriz funcional con el tratamiento ortodóncico, se remonta al efecto potencial de los tejidos blandos en el desarrollo del complejo craneofacial. Pocos miembros de la comunidad ortodóncica clínica podrían argumentar que la función de los tejidos blandos como la musculatura bucal y masticatoria, por ejemplo, podrían no producir efectos en la forma y el desarrollo dentofacial. Las soluciones que la hipótesis de la matriz funcional presume proporcionar no solo relacionan a los factores que regulan el crecimiento dentofacial normal, sino también a las causas efectivas del desarrollo anormal y, por implicación; los efectos del enfoque terapéutico apropiado para corregir el crecimiento craneofacial anormal (Moss, 1981, 1997a, 1997b) 3. El ejemplo más claro de esto se puede encontrar en el enfoque general de la terapia mediante dispositivos funcionales diseñados para “activar ” la musculatura orofacial y masticatoria, así 45 como para corregir la función anormal del músculo para “normalizar” el crecimiento dentofacial (Andreasen, 1936) 3. Durante los años 60 y los años 70 se suscitaron serias discusiones sobre la hipótesis de la matriz funcional , en primer lugar porque se consideraba poco ética la creencia del paradigma genómico y, como tal, se presentó una forma completamente nueva para explicar el crecimiento craneofacial (Carlson, 1985) 3. La mayor parte de la crítica de los investigadores se dirigió principalmente en dos sentidos. Primero era que el uso de una terminología ambigua parecía ser innecesario, y la creencia de presunciones extremadamente simplistas acerca de la “función”; en segundo lugar la posición muy extrema asumida por Moss con respecto al papel de los cartílagos cefálicos en el crecimiento del esqueleto craneofacial (Johnston, 1976) 17. A este respecto, los principios básicos de la hipótesis de la matriz funcional y los argumentos consecuentes evocan la controversia clásica de lo “adquirido = heredado”, así como los temas relacionados con la “forma-función” y aquello “intrínseco-extrínseco”. Desde su inicio en los años 60, la hipótesis de la matriz funcional ha sido un concepto de desarrollo que garantiza la reconsideración y la revisión de los avances los científicos (Moss, 1997a) 3. Esto resulta especialmente verdadero a la luz de interpretaciones de avances recientes en biología molecular y genética. Por ejemplo, según lo indicado por Moss (1995) 3: 46 Desafortunadamente los logros en biología molecular en general y genética molecular en particular, a menudo actúan como impedimentos conceptuales a una comprensión correcta de: la relaciones de “causa-efecto” exhibidas en todos los aspectos del crecimiento y desarrollo craneofacial, normal así como anormal…. De modo sucinto, muchos de los investigadores caen en una hipótesis genómica reduccionista; es decir, ellos adoptan sin criticar de un modo poco critico… que todos los procesos de desarrollo involucrados se encuentran bajo el control genómico directo (“genético”). Una serie reciente de artículos publicados en el American Journal of Orthodontics, bajo el título de la Matriz Funcional Revisada, proporciona un punto de vista detallado y comprensivo elaborado recientemente (Moss 1997a-d) 3. Las primeras investigaciones de Moss conducentes a la hipótesis de la matriz funcional, estaban basados sólidamente fundamentados en morfología experimental, esta ultima comprobaba la a la veracidad de la teoría sutural (Moss, 1954, 1957) 3, y de la teoría del septum nasal (Moss, 1975) 3. Como es típico en muchos de los documentos subsecuentes (Moss 1972, 1982a, 1982b, 1985) 3, sin embargo, los artículos más recientes de Moss solo proporcionan una revisión actualizada así como una reinterpretación de la hipótesis de la matriz funcional. No obstante, aunque no ofrece nueva información, el enfoque de Moss con respecto de la naturaleza de la genética moderna y su importancia en la comprensión del desarrollo craneofacial es integral y perspicaz , que de algún modo mantienen a la hipótesis de la matriz funcional altamente controversial . 47 Los años 70: Teoría del Servosistema del desarrollo Craneofacial. La última de las teorías importantes respecto al desarrollo craneofacial surge también en el siglo XX, la teoría del servosistema es desarrollada por Alexander Petrovic, un médico especializado en hematología y endocrinología, junto con sus colegas en la Universidad de Estrasburgo, Francia. La línea de investigación seguida por Petrovic en el desarrollo de la teoría del servosistemase inicia debido a un interés en el desarrollo y el crecimiento del tejido conectivo y de los factores hormonales extrínsecos e intrínsecos que afectan al cartílago de crecimiento, en particular. Petrovic también fue influenciado por su amigo y colega, J.P.Charlier, un ortodoncista clínico de Estrasburgo, así como por muchos otros ortodoncistas de Europa y de Norteamérica (Charlier y otros. 1969a, 1969b; Graber y otros. 1985) 3. Consecuentemente, la investigación de Petrovic viene acentuar la naturaleza del crecimiento del cartílago en el complejo craneofacial y, en especial, del crecimiento del cartílago secundario del cóndilo mandibular. Indudablemente, a principios de los años 70, el laboratorio entero de Petrovic de la universidad Louis Pasteur se enfoco sobre todo en los factores que influencian el crecimiento de los maxilares, en especial del cóndilo mandibular, y del cómo pueden ser influenciados por la ortodoncia y la ortopedia. Esta línea de investigación, que se ha extendido durante los últimos 25 años, ha sido altamente productiva y estimulando a muchos otros investigadores en la 48 secuencia de estudios experimentales relacionados con el crecimiento y la adaptación de la articulación temporomandibular y del cóndilo. A través de experimentos extensos in vitro e in vivo, utilizando a las ratas como modelo experimental, Petrovic y sus colaboradores demostraron que el crecimiento del cóndilo mandibular es altamente adaptable y responde tanto a los factores sistémicos, extrínsecos ,como a los factores biomecánicas y funcionales locales, debido sobre todo a la naturaleza del cartílago secundario (Petrovic, 1974, 1984, 1986, 1991; Petrovic y Stutzmann, 1977, 1986, 1991; Petrovic y otros. 1975, 1981a, 1981b, 1985a, 1985b; Stutzmann, 1979; Stutzmann y Petrovic 1979, 1990) 19. Investigación adicional de Stutzmann y de Petrovic (1976) condujo a la conclusión de que el crecimiento del cartílagos primario del complejo craneofacial, tal como la base craneal y el septum nasal, se pueden influenciar significativamente menos, especialmente por causa de factores funcionales locales. La teoría del servosistema utiliza la nomenclatura cibernética en el desarrollo de un modelo ergonómico del desarrollo del complejo craneofacial. Por decirlo de un modo simple, la teoría de los servosistemas se caracteriza por dos factores principales: 1) el crecimiento del tercio medio facial y de la base craneal anterior, que son hormonalmente regulados. Constituyen un sensor que percibe los cambios ambientales a través de los contactos de la oclusión, y 2) el efecto de regulación limitante del crecimiento del tercio medio facial y su influencia sobre la mandíbula. 49 Mientras que el crecimiento del cóndilo mandibular y de las suturas puede ser afectado de modo directo e indirecto por hormonas sistémicas, el crecimiento de estas estructuras es claramente más compensatorio y adaptativo a la presencia de los factores extrínsecos, incluyendo la función local así como el crecimiento de otras áreas del complejo craneofacial. La teoría de los servosistemas intenta conjugar un gran número de factores interrelacionados dentro del desarrollo del complejo craneofacial, incluyendo: El cartílago primario, los músculos de la masticación, la lengua, las suturas, las hormonas sexuales y de crecimiento , y la propiocepción neuronal entre otros factores. Reduciendo hasta el concepto más básico, la teoría de los servosistemas se puede resumir como sigue: 1. El tercio medio de la cara crece hacia abajo y adelante principalmente bajo la influencia del cartílago de la base craneal (condrocraneo) y del septum nasal. Esta actividad se ve influenciada principalmente por las propiedades del tejido intrínseco relacionado, común a todos los cartílagos primarios. Una influencia adicional proviene del sistema endocrino extrínseco. De este modo el arco dentario superior es conducido hacia una posición ligeramente más anterior, lo cual resulta en una discrepancia diminuta entre los arcos dentales superior e inferior. Ahora bien es esta discrepancia oclusal el componente que Petrovic llama el “comparador,” es decir, el punto de referencia de los cambios constantes en la relación del maxilar superior e 50 inferior (“el sensor que percibe los cambios ambientales a través de los contactos de la oclusión”). 2. En segundo lugar, los propioceptores incluidos en las regiones periodontal y de la articulación temporomandibular perciben la discrepancia oclusal activando la contracción de los músculos responsables de la protrusión mandibular (M. pterigoideos laterales y los maseteros). 3. La activación de los músculos que protruyen a la mandíbula actúan directamente en el cartílago del cóndilo mandibular e indirectamente a través del aporte vascular hacia la articulación temporomandibular estimulando el crecimiento. Finalmente, el efecto de la función muscular y la respuesta del cartílago condilar dependen de modo directo e indirecto de los factores hormonales que actúan sobre el cartílago condilar y en la musculatura. El ciclo integrado es activado de modo continuo en tanto que el tercio medio facial, junto con el arco dentario superior, continúan su crecimiento y maduración, y los factores extrínsecos, hormonales, y funcionales apropiados continúan su producción. Como fisióendocrinólogo celular experimental, la investigación de Petrovic se caracteriza por un enfoque científico riguroso para probar un número de hipótesis complejas interrelacionadas. Estas se relacionan con los factores intrínsecos y extrínsecos que afectan el crecimiento del cartílago craneofacial. A la luz de estos protocolos, Petrovic esencialmente proporciona un enfoque analítico integrado utilizando métodos in vivo e in vitro, para examinar y probar la mayoría de los 51 mecanismos extrínsecos propuestos por la hipótesis de la matriz funcional, como determinantes del crecimiento craneofacial. Adicionalmente la teoría de los servosistemas, se fundamento en algunos postulados previos sobre la naturaleza de los mecanismos propuestos, confiando así mismo en la descripción e interpretación de los resultados. La teoría de los servosistemas, como una sola teoría unificadora del crecimiento craneofacial, la teoría del servosistema fue la más clara y discutida través de los últimos 20 a 25 años, desde principios de los 70 y hasta fechas recientes. A diferencia de la hipótesis de la matriz funcional, que precipitó un paradigma que cambio la biología craneofacial e, incluso hoy, se basa principalmente en propuestas epistemológicas alternas sobre la naturaleza de la “causalidad” para explicar el crecimiento craneofacial. La principal característica de la teoría de los servosistemas es su confiabilidad en la verificación experimental de hipótesis detalladas. El servosistema solo podrá funcionar eficazmente por medio de cambios graduales entre las arcadas dentales. La teoría del servosistema, representada como un modelo cibernético, describe tanto el estado actual de la información disponible como también provee el enfoque para apreciar de modo ordenado y comprobar las relaciones. En otras palabras, la mayor fuerza de la teoría del servosistema esta en proveer un camino para la experimentación futura. 52 Evolución en el Desarrollo de la Biología Molecular. El campo de la biología craneofacial ha experimentado una revolución científica involucrada con una modificación de los paradigmas, desde un énfasis conceptual del paradigma genómico hasta el paradigma funcional, comenzando en los años 60 y extendiéndose bien en los años 80 (Carlson, 1985) 3. De
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