Направи дарение на училище!

На повечето хора генетично е заложено да имат 20 временни и 32 постоянни зъба, които се развиват още по време на ембрионалното развитие и чрез изключително сложни и точни механизми поникват с определена форма, на определено място, в определен ред. За жалост нито един зъб не е застрахован, че ще остане в устата ни, поради най-разнообразни причини – обширен кариес, неизлечим периодонтит, пародонтит, злополука или нападение. Загубата на зъб е както психичен шок, така и физиологичен, но какви са възможностите ни за възстановяването на тази загуба в момента?

Поставянето на имплант е най-доброто решение на този етап, разбира се ако е възможно в конкретния случай, но колко би било хубаво, ако може просто да ни израсне нов зъб на мястото на стария? Дали това е възможно, как би могло да се постигне и с какви проблеми се сблъскват учените, ще разгледаме в следващите редове.

През последните две десетилетия разбиранията ни относно развитието на зъбите значително са се обогатили, също така усилено се развива и познанието ни за стволовите клетки, което ни осигурява основите за интересни възможности в инженерството на зъбни тъкани. Възстановяването на загубени зъби с инженерно изградени зъбни тъкани е една пленителна цел. Въпреки това, изпълнимостта ѝ остава любопитен въпрос. Дали предизвикателството е да се създаде изцяло нов зъб, действащ като заместител на загубен такъв или да се регенерира само част от този орган – емайл, дентин или зъбна пулпа? Дали е възможно да се използват стволови клетки с трансплантационна цел за подтикване към изграждане на матрикс и минерализация в рамките на ендодонтско лечение?

По време на ембриогенезата (вътреутробното развитие на човека), реципрочни взаимодействия между оралния епител и ектомезенхима, извлечен от невралния гребен, водят до първоначалното формиране на зъбна пластинка, след което насочват изграждането на зъба чрез последователни морфогенетични събития, т.е. „пъпка“, „шапка“, „камбанка“ (различни фази в развитието на зъбния зародиш). Това зъбно моделиране включва стриктен пространсвено-времеви контрол на сигнални пътища, които поддържат взаимозависимите индуктивни взаимодействия, които са обмен на сигнали между епителните и мезенхимните клетки. Епителните клетки са в основата на формиращите емайл амелобласти. Ектомезенхимните клетки дават начало на одонтобластите, които синтезират дентин, екстрацелуларен матрикс и зъбна пулпа, осигурявайки зъбната хомеостаза. По време на зъбната органогенеза, одонтогенните сигнали първо произтичат от зъбния епител. След това зъбния мезенхим генерира сигнали, които стимулират матурацията (съзряването) на развиващите се амелобласти. Ето защо към регенерация на зъби може да се подходи като се вземат предвид тези реципрочни епително-мезенхимни взаимодействия.

През 2004г. миши зъбни структури са били успешно биоинженирани или след имплантация на дисоциирани клетки от зъбен зародиш от плъх в оментума на плъха (ектопично място), или след ин витро комбинация от незъбни мезенхимни клетки с ембрионален орален епител и трансплантирането на този зародиш в челюстта на възрастна мишка. Рекомбинирането на покриващите оралния стомадеум тъкани и мезенхима изглежда, че успешно наподобява събитията в развитието и води до оформянето на зъбни структури след имплантацията (емайл, дентин, пулпа), с морфология, подобна на тази на естествен зъб. Освен това, зъбната регенерация предполага също и възстановяване на корена и периодонталните лигаменти, свързващи го с алвеоларната кост.

Разбери повече за БГ Наука:

***

Наскоро, миши зъбни зародиши, реконструирани с помощта на технологии за триизмерна органна култура или биоинженирана зъбна структура, трансплантиранa в алвеоларна кост, където е бил загубен зъб у възрастна мишка, води до получаването на структури, наподобяващи естествените зъби. Загубата на зъб е най-честият случай на органна недостатъчност, ето защо тези изследвания, предполагащи генерирането на биоинжениран зъб от ембрионален зъбен зародиш, дават надежда за бъдещо зъбно възстановяване на загубени зъби. Въпреки това, недостъпността до ембрионални зъбни зародиши и нуждата от автоложни клетки за заместването на зъба ограничават този подход в рутинните клинични техники.

Източници на клетки за зъбна регенерация

За да преодолеем ограниченията, свързани с нуждата от ембрионални зъбни зародиши, алтернативната стратегия разчита на стволови клетки, които могат да заместят ембрионалния зъбен зародиш в инженерството на зъбни тъкани. В този контекст, голямото предизвикателство е източникът, идентификацията и изолацията на стволови клетки, потенциално използваеми за подходите с трансплантация или реконструкция. Всъщност, стволовите клетки са редки и са уникалните клетки, надарени с двойния капацитет да се самообновяват и да придобиват специализирани функции при диференциацията. Ключовите им свойства правят тези клетки изключително привлекателни за възстановяване и обновяване на дефицитни тъкани и органи, включително зъби.

Ембрионални стволови клетки

Плурипотентните ембрионални стволови клетки (ESCs), извлечени от вътрешната клетъчна маса от миши бластоцисти, са показали способност ин витро да експресират амелобластно-специфични протеини като амелобластин, амелогенин или одонтобластно-свързана иРНК и дентин матрикс киселинен фосфопротеин-1, поставени в подходящо обработена среда. Освен това ESCs, рекомбинирани с ембрионален орален епител, експресират одонтогенни гени. Въпреки интересните възможности на ESCs за зъбно инженерство, необходимо е да се справим с няколко големи проблема, в частност етичния източник на ESCs и техния капацитет за еволюиране в тумори (тератомна формация), когато се трансплантират.

Мезенхимни стволови клетки

Плурипотентните стволови клетки се намират също и във възрастния организъм, за да поддържат тъканната хомеостаза и да осигуряват възстановяването на тъканта след увреждане. Тези стволови клетки показват ограничен потенциал за развитие. Интересно е, че мезенхимни стволови клетки (MSCs), извлечени от костен мозък на мишка, показват одонтогенен потенциал. Трансплантацията на такива клетки, в комбинация с клетки от оралния епител, в миша бъбречна капсула води до оформянето на няколко зъбоподобни структури. MSCs могат да представляват автоложен източник на клетки за изследване на зъбната регенерация.

Зъбни стволови клетки

От 2000 г. насам, няколко лаборатории са предоставили доказателство за наличието на стволови клетки в зъбите. Това включва стволови клетки от зъбната пулпа (DPSCs), които са хетерогенна популация клетки, извлечена от пулпата на човешки трети молар (мъдрец). Други стволови клетки са били изолирани от паднали временни зъби (SHED). Открити са и стволови клетки в апикалната (връхна) част на папилата при растящи зъбни корени (SCAP). Учените установяват, че SCAP от молар на плъх имат капацитет да се делят след увреждане на пулпата. Тези клетки мигрират от централната част на пулпата до субодонтобластните граници. Тогава, те се придвижват от корена към коронарната част на пулпата, където преминават през крайна диференциация, което предполага, че апикалните прогениторни клетки са мобилизирани и допринасят към пулпната регенерация. Ин витро, всички тези хетерогенни клетъчни популации (DPSCs, SHED, SCAP) имат способността да се диференцират до одонтобласти, остеобласти и адипоцити, дори и в невроно-подобни клетки. Ин виво, те са способни да формират дентоноподобна структура след трансплантация с хидроксиапатит/трикалциум фосфат в имунокомпроментирани мишки. Стволови клетки при възрастни са лесно достъпни от извадени мъдреци или от заобикалящите ги тъкани. Тези зъбни стволови клетки могат да представляват полезни автоложни клетки за терапия със зъбно инженерство.

Въпреки че са потенциално лесно достъпни, тези зъбни стволови клетки са редки в зъбите, както са и други стволови клетки в тъканите у възрастните. Сега се знае, че по-малко от 1% от клетките в дадена тъкан са стволови и все още тези клетки са трудни за откриване и изолиране. Преди да могат да бъдат използвани в рутинната стоматология, са необходими изследвания за идентификация, увеличаване и поддръжка на диференциалния потенциал на такива зъбни стволови клетки.

Индуцирани плурипотентни стволови клетки

Изправени пред проблемите с ESCs и трудностите при изолирането и експлоатацията на стволови клетки от възрастни, индуцираните плурипотентни стволови клетки (IPSCs) могат да бъдат друга възможност за регенерация на загубени зъби или поправка на зъбно увреждане. Чрез насочено препрограмиране, някои соматични клетки на възрастни могат да бъдат приведени в състояние, подобно на това на ESKs. Ин виво, IPSCs показват последващо редиференциране според мястото, на което клетките са имплантирани, показващо че клетъчната среда играе критична роля в ориентацията за съдбата на клетката. Много клетки като DPSCs, SHEDs, SCAPs, периодонтален лигамент и гингивални фибробласти са били използвани за генерирането на IPSCs, като по този начин IPSCs, получени от зъбни тъкани са неограничен източник на автоложни клетки за регенеративната стоматология. Въпреки това, използването на IPSCs в клетъчно-базираните терапевтични подходи в денталните клинични изпитания може да бъде компрометирано, заради фенотипната нестабилност на клетките и туморогенните ефекти.

През последните 15 години са направени обещаващи проучвания на стволовите клетки за инженерство на зъбни тъкани, но все още сме далече от комплексната регенерация на зъб. Има някои ограничения, които трябва да се преодолеят преди да може да се използват стволови клетки в денталните клиники, особено що се отнася до сигурността, възможността за изолиране на хомогенни стволови клетъчни популации и ефикасното им ориентиране към диференциране в одондогенни клетки. Важното е, че много учени са приели идеята за регенериране на зъб или отделни зъбни тъкани сериозно и се работи усилено върху тази възможност. На този етап не ни остава нищо друго, освен да продължаваме да правим всичко възможно да предотвратим загубата на зъб, а ако това все пак се случи,  да използваме наличните за момента опции, със светлата надежда, че бъдещето ще ни даде повече и по-биологични възможности.

Публикацията е преведена и адаптирана от д-р Марианна Атанасова с източник: From pulpal stem cells to tooth repair: an emerging field for dental tissue engineerin; Anne Baudry, Emel Uzunoglu, Benoit Schneider, Odile Kellermann, Michel Goldberg.

Д-р Марианна Атанасова завършва Факултета по дентална медицина към Медицински университет в гр.София, нареждайки се втора по успех във випуска си. Тя работи като лекар по дентална медицина в гр. София и основните и интереси са в областта на естетичните възстановявания, детската дентална медицина, ендодонтията и иновациите в професията. Можете да се свържете с нея на drmatanasowa@gmail.com

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!