Свои или искусственные

Ортопедические конструкции и имплантаты до некоторой степени компенсируют функции утраченного зуба, однако у этих искусственных заменителей отсутствуют сосуды, нервные окончания и рецепторы. Кроме того, они не образуют периодонтальную связку — слой соединительной ткани между корнем зуба и костью, формирующей стенку лунки.

В отличие от зуба, имплантат неподвижен, а развитие вокруг него соединительной ткани часто заканчивается воспалением (периимплантитом) и требует удаления искусственного зуба. Кроме того, имплантат не может быть соединен в одну конструкцию с зубами пациента как раз из-за неспособности адекватного распределения давления ввиду отсутствия периодонта.

Наконец, имплантированный заменитель требует куда более внимательного отношения к гигиене полости рта, что снова возвращает нас к основному источнику наших проблем, «человеческому фактору». Очевидно, идеальным решением была бы технология выращивания настоящих живых зубов, а не пересадка искусственных. Так давайте перейдем к делу.

Самый ранний признак развития зубов — образование дентальной пластинки, подковообразного утолщения эпителия, которое тянется вдоль верхней и нижней челюстей эмбриона. Пройдя через несколько этапов, она образует корни отдельных зубов. Координацию этого процесса обеспечивают как минимум четыре эпителиальных сигнальных центра, клетки которых выделяют вещества, регулирующие формирование зуба.

Все перечисленное выше пригодится нам и для создания новых зубов методами тканевой инженерии. «Рецептура» выращивания любой биологической ткани требует трех базовых компонентов: стволовых клеток, внеклеточного матрикса (скаффолда, который предоставляет опору для развивающихся клеточных структур) и, наконец, факторов роста, объединенных в необходимые для развития зуба сигнальные пути. Пойдем по порядку и начнем с главных героев — стволовых клеток, обладающих одонтогенной компетентностью и способных развиться в ткани зубов.

СОДЕРЖАНИЕ

МАЭСТРО СТОМАТОЛОГИИСЫСОЛЯТИН Павел Гаврилович

А.А. Радкевич, П.Г. Сысолятин, В.Э. ГюнтерОстеогенная ткань в костно-реконструктивной челюстно-лицевой хирургии

С.П. Сысолятин, П.Г. Сысолятин, М.О. Палкина, А.В. Кузин, О.И. Кулага, К.В. БанниковаСиалоскопия – новая ветвь развития эндотехнологий в хирургической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии

Стволовые клетки в стоматологии

А.Ф. Сулимов, М.Л. Перлухин, А.Ш. АхметяновУстранение дефектов челюстно-лицевой области путем использования микрохирургической пересадки комплексов ткани на фоне общесоматической патологии — ДСТ

П.И. Ивасенко, А.Б. КузнецоваСостояние органов и тканей полости рта при хронических неопухолевых заболеваниях околоушных слюнных желез

П. Г. Сысолятин , О. Д. БайдикТканевые и клеточные изменения слизистой оболочки верхнечелюстной пазухи при перфоративных синуситах

Н.Л. Елизарьева, А.Н. Колосов, Л.А. СоловьеваИнгаляционная анестезия с использованием ларингеальной маски – оптимальный способ анестезиии в хирургической стоматологии

Ronaldo HirataРеконструкция и изменение формы фронтальных зубов с помощью системы материалов Tetric N

М.К. МакееваПрименение озона в комплексном лечении стоматологических заболеваний

К.Г. Караков, Т.Н. Власова, А.В. Оганян, Е.В. ПлисПерспективы использования стволовых клеток в стоматологии

И.М. Расулов, Т.А. Абакаров, М.И. ИдрисовСкученность зубов как этиологический фактор гингивита

Ш. Усманова, К. РонкинСовместное лечение стоматологического пациента врачом-стоматологом и остеопатом

С.Я. Меркулов, А.С. ЦацуринаОпыт использования геля «Холисал» при лечении заболеваний парадонта

ЧЕМПИОНАТЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАСТЕРСТВА СтАР

«Клиническая пародонтология»

М.П. Харитонова, М.В. БогдашкинаЛечение хронического верхушечного периодонтита с учетом степени сложности эндодонтических проблем

Стволовые клетки в стоматологии

К.Г. Караков, Т.Н. Власова, А.В. Оганян, Д.С. АвшарянЭффективность применения склерозирующей терапии при патологии пародонта

Б.Н. Зырянов, Т.Н. Жорова , С.Г. Беньковская, Б.Т. Расторгуев, Т.Я. Приходина, О.А. Малыхина, Л.П. Бочкарёва, Н.В. ХмелёваВлияние фторсодержащих зубных паст на состояние пародонта у детей

В.А. Загорский, И.М. Макеева, В.В. Загорский, В.А. Адилханян, Р.М. ЖигуновМетоды исследования и расчета напряженно-деформированного состояния твердых тканей зубов

А.В. Алимский, М.А. АбдуллатиповИзучение динамики пораженности кариесом зубов и его структуры среди пациентов крупных частных медицинских клиник, обращающихся за ортопедической стоматологической помощью

«Федеральный чемпионат зубных техников»

Дентальные стволовые клетки

, проф., д.м.н. , зав. кафедрой, доц., к.м.н., к.м.н., асс., лаб.

Ставропольская государственная медицинская академия, кафедра терапевтической стоматологии

Стволовые клетки в стоматологии

Человеческий организм обладает уникальными возможностями для регенерации. Клетки в тканях нашего тела, таких как эпителиальные ткани и кровь стремительно делятся и постоянно регенерируют на протяжении всей жизни, тогда как в других тканях клетки обновляются более медленно и отвечают только на специфические биологические сигналы.

Предлагаем ознакомиться  Металокерамика – заблуждения о ней

Исследования стволовых клеток оказывают существенное влияние на жизнь миллионов людей во всем мире. Осознание того, что стволовые клетки открывают новые подходы к терапии многих заболеваний, требуют от нас более детального изучения потенциала стволовых клеток. Медицинский и научный интерес к стволовым клеткам основан на желании найти источник новых, здоровых тканей для лечения поврежденных органов.

Известно, что некоторые органы, такие как кожа, печень обладают способностью регенерировать самостоятельно при повреждениях, но нет четкого представления, почему и как некоторые ткани обладают данной способностью, а у других этот механизм отсутствует. Недавние исследования показали, что стволовые клетки играют в регенерации ключевую роль.

Стволовые клетки можно использовать для прямой трансплантации или для тканевой инженерии в комбинации с биоматериалами. Рассматривается возможность применения стволовых клеток для генной терапии как средства доставки генов или генетических продуктов к поврежденным тканям. Использование стволовых клеток для восстановления и регенерации костной ткани, цемента, дентина и даже ткани периодонта открывает широкие перспективы для полноценного восстановления тканей краниофациальной области.

В своей статье мы постараемся доступно разъяснить, что же такое стволовые клетки и зачем они нужны в стоматологии.

Понятие «стволовая клетка» было дано еще в 1901 г. Думаем, что ни для кого не секрет и не у кого не возникает вопрос о том, что существовали и существуют определенные юридические и законодательные проблемы для активного применения стволовых клеток. Именно поэтому до сегодняшнего дня, так и не внедрили клетки в практическую медицину.

Принято считать, что основной функцией стволовых клеток во взрослом организме является замена отслуживших дифференцированных клеток и восстановление клеточного состава поврежденных тканей, что актуально для комплексного лечения заболеваний пародонта. В литературе встречаются две классификации стволовых клеток.

1. По источнику происхождения:эмбриональные;фетальные;клетки костного мозга;клетки пуповинной крови;стволовые клетки тканей взрослого организма.

2. По способности к дифференцированию:унипотентные, образующие только один тип клеток;мультипотентные, образующие клетки нескольких типов;плюрипотентные, образующие клетки многих типов, но не всех;тотипотентные, образующие клетки любых клеток.

Эмбриональные стволовые клетки выделяют из эмбрионов ранних стадий развития. На этих стадиях стволовые клетки имеют плюрипотентные свойства, высокую теломеразную активность и клоногенность. Но манипуляции над яйцеклеткой и бластоцистостой нарушают этические нормы, поэтому во многих странах применение эмбриональных клеток законодательно запрещено.

Наиболее изучены мезенхимальные стволовые клетки, выделенные из костного мозга. Мезенхимальные стволовые клетки взрослого человека, выделенные из костного мозга, представляют собой легкодоступную и относительно хорошо охарактеризованную популяцию стромальных клеток-предшественников, которые содержаться в костном мозге как в своеобразном «депо».

При необходимости они выходят в кровь, поступают в поврежденный орган или ткань и превращаются в специализированные клетки для их восстановления. Мезенхимальные стволовые клетки обнаружены не только в костном мозге, но и в других тканях: кровь, мышечная ткань, кожа, трабекулярная кость, приост, жировая ткань, синовиальные оболочки.

Они способны к интенсивной пролиферации, могут дифференцироваться во многие клеточные типы и трансплантабельны in vivo. Доказано, что стволовые клетки, находящиеся в строме костного мозга, участвуют в процессах восстановления поврежденной костной ткани. Потенциальным источником стволовых клеток с высокой клоногенной и полиферативной активностью является пульпа зуба.

Основное морфогенетическое звено, регулирующее эти процессы, окружающий дентин межклеточный матрикс, в частности костные морфогенетические белки. Данный вид стволовых клеток может дифференцироваться в дентинформирующие одонтобласты в условиях in vitro, что обосновывает их применение для восстановления тканей зуба.

Предлагаем ознакомиться  Остеомиелит челюсти: 6 важных фактово заболевании

Стволовые клетки в стоматологии

Стволовые клетки способны трансформироваться почти в любой вид клеток, имеющийся в организме. Это дает возможность медицине возлагать большие надежды на их применение. Идеей по выращиванию зубов на месте утраченных уже на протяжении многих лет занимаются ведущие ученые, поскольку она затрагивает интересы преобладающего числа взрослого населения Земли.

На сегодняшний момент существует большое количество методик по выращиванию и пересадки зубов, и мы остановимся на нескольких из них.

Первый метод. Используются собственные стволовые клетки пациентов стоматологии, но минуя сложнейший этап их выделения и культивирования. Вместо этого на место ненужного зуба во рту больного крепятся своего рода «строительные леса» из полимера и гидроксилапатита, которые изготавливаются с помощью 3D-принтера.

На эту основу закрепляются молекулы факторов роста SDF1 и белков ВМР7, которые служат сигналом, привлекающим сюда стволовые клетки прямо из организма. Спустя 9 недель поверхность «строительных лесов» действительно покрыта новой массой клеток дентина, но на деле от него до полной регенерации целого зуба еще далеко. Возможно, понадобиться несколько вмешательств, чтобы восстановить последовательно пульпу, дентин и другие ткани взрослого зуба.

Второй метод. Подготовленные стволовые клетки определенным образом вводятся прямо в десну на место отсутствующего зуба, где впоследствии происходит развитие нового зуба. Благодаря технологии программирования клетки новый зуб, занимающий вакантное место, выращивается в соответствии с внешними и функциональными параметрами. Процесс выращивания нового зуба занимает около 2 месяцев. Есть одно «но», процесс забора стволовых клеток достаточно болезненный.

Третий метод. Для создания зуба используют клетки мышиного эмбриона – мезенхимальные и эпителиальные (из этих типов клеток развиваются зубы), которые выдерживают в питательной среде, стимулирующей их деление, и вводят в коллагеновую матрицу. За несколько дней из клеток формируются полноценные зародыши зубов.

Для продолжения экспериментов у взрослых мышей вырывают зубы, а в оставшиеся на их месте лунки пересаживают выращенные зародыши, которые быстро развиваются в зубы с нормальной структурой и составом. Более того, в растущие зубы успешно прорастают капилляры и нервы, то есть, зубы получаются действительно полноценные.

Четвертая методика. Выделяют из маляров мышей два типа стволовых клеток и помещают их в специальные формы, которые должны обеспечивать формирование нужной формы искусственных зубов. Сформировавшиеся после структуры имплантируют в нижние челюсти мышей. В течение 40 дней имплантаты успешно срастаются с окружающими их костями челюсти.

Анализ тканей имплантатов выявляет даже присутствие нервных волокон, что свидетельствует о полной интеграции зубов в окружающие ткани. При этом трансплантированные зубы не вызывают затруднений при принятии пищи и жевании. Ученые отмечают, что стволовые клетки зубов являются идеальным материалом для этой цели, так как они способны дифференцироваться в клетки эмали, дентина, зубных костей и соединительных волокон. Более того, эти клетки можно без ущерба для состояния ротовой полости человека выделять из так называемых «зубов мудрости».

Успех клонирования зубов позволит ученым перейти и к более сложным задачам, таким как клонирование утраченных частей тела. Зубы были выбраны в качестве экспериментальных объектов потому, что их относительно легко удалить и заменить новыми или искусственными, если в ходе эксперимента что-то пойдет не так.

Стволовые клетки в стоматологии

Литература

1. Смолянинов А.Б. Клеточная медицина: концепция ее развития // Клинич. патофиз. – 2004. – № 1.

2. Смолянинов А.Б., Иорданишвили А.К., Кириллов Д.А. Способ прогнозирования течения пародонтита на основе динамики количества стволовых клеток // Проблемы геронтологии и гериатрии. – 2006.

3. Jiang Y., Jahagirdar B.N. Pluripotency of mesenchymal stem cells deriveal from adult marrow // Nature. – 2008. – № 418.

Предлагаем ознакомиться  Какой травой полоскать рот при стоматите

4. Wada M.R., Inagawa – Ogashiwa M., Shimisul, Yasumoto N. Generation of different fates from multipotent muscle stem cells // Development. – 2010,129.

В отличие от большинства зрелых клеток, стволовые клетки способны проходить через множество делений и понемногу специализироваться, формируя клетки разных типов. Эмбриональные стволовые клетки тотипотентны и могут превратиться в любой из более чем 200 видов клеток взрослого организма. Постнатальные стволовые клетки сохраняются и в тканях взрослого организма.

Стволовые клетки в стоматологии

В зависимости от локализации дентальные стволовые клетки (ДСК) подразделяются на стволовые клетки пульпы, удаленных молочных зубов, периодонтальной связки, десны, клетки предшественников зубного фолликула и т. д. Это дает нам немало возможностей их заполучить. Стволовые клетки пульпы можно выделить прямо из удаленных зубов — это удобный и перспективный источник ДСК, подходящих для восстановления как дентина, пульпы и цемента, так и костной ткани.

Помимо этого, они проявляют выраженную нейрорегенеративную активность, ингибируя гибель нейронов, астроцитов и олигодендроцитов после травмы, ускоряя восстановление поврежденных аксонов. Популяция стволовых клеток удаленных молочных зубов может дифференцироваться в клетки костной и нервной тканей, а ДСК десны подходят для восстановления пародонта, мышц и даже сухожилий.

Межклеточный матрикс

Но ресурс стволовых клеток для выращивания зубов еще даже не полдела. Для развития и образования сложной структуры зрелой ткани требуется опора, скаффолд из молекул межклеточного матрикса: именно он поддерживает прикрепление, миграцию и пространственную организацию клеток. Просветы и поры в нем обеспечивают движение клеток, ростовых факторов и обмен веществ.

Среди синтетических материалов для формирования скаффолда стоит упомянуть «биоактивное» стекло, которое может срастаться с биологическими тканями, полимолочную кислоту и композиты на основе металла, керамики или полимеров. Все они позволяют изготовлять скаффолды необходимой формы, хотя их применение остается весьма ограниченным из-за низкой биосовместимости и токсичности.

В любом случае идеальным материалом для скаффолда будет структура, полученная непосредственно из натуральных полимеров внеклеточного матрикса или из их синтетических аналогов. Росшие на таком скаффолде стволовые клетки пульпы и периодонта при обработке соответствующими сигнальными веществами успешно развивались в одонтогенном направлении — к образованию тканей зуба. Впрочем, к этому мы еще вернемся, а пока нам нужен третий вид ингредиентов.

Сигнальные пути

Стволовые клетки — наш основной ресурс, скаффолд — основа его развития, но дирижировать их взаимодействием должны сигнальные молекулы, включая факторы роста и интерферирующие РНК. Факторы роста — это молекулы пептидов, передающие сигналы для управления клеточным поведением через воздействие на специфические рецепторы на поверхности клеток.

Они обеспечивают взаимосвязь и взаимодействие между клетками, а также между ними и внеклеточным матриксом. Так, если кариозная полость оказалась близко к чувствительной пульпе или у пациента наблюдается повышенная стираемость зубов, соответствующие факторы роста запускают образование вторичного и третичного дентина.

Идентифицирован и целый ряд факторов роста, действующих во время развития зубов, таких как костный морфогенетический белок (BMP), тромбоцитарный фактор роста (PDGF) и фактор роста фибробластов (FGF). Их доставляют к стволовым клеткам с помощью наночастиц или через сам скаффолд, заполняя его нужным набором молекул.

Рецепт готов

Базовые принципы тканевой инженерии зубов уже разработаны, и попытки перейти к применению на практике предпринимаются больше полутора десятков лет. Пионерами в выращивании зубов можно назвать английских ученых, которые приступили к таким исследованиям еще в 2002 году. И хотя их эксперименты по регенерации твердых зубных тканей особого результата не принесли, уже вскоре ученые из команды Такаши Цуи провели более успешные опыты, продлившиеся около двух лет.

Протокол, подготовленный японскими специалистами в ходе этой работы, стал одним из ключевых руководств, которыми пользуются ученые для экспериментов в области тканевой инженерии. На него опирались и российские ученые из стоматологического университета имени Евдокимова (МГМСУ): в 2017 году им удалось провести собственные успешные опыты по выращиванию мышиных зубов.

Дело в том, что получить человеческие ДСК можно из здорового зуба (повредив его) или из зуба с удаленной пульпой. Доступные же клетки — такие, как стволовые клетки десны, — не обладают одонтогенной способностью. Научиться получать нужные ДСК из имеющихся ресурсов или индуцированных плюрипотентных стволовых клеток пока только предстоит.

Статья «Руководство по выращиванию зубов» опубликована в журнале «Популярная механика»
(

№3, Март 2018

).