Бионженерия в "строительстве" зубов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Бионженерия в «строительстве» зубов

Д.Э. Григорьева, Гирина Л.В.

Оренбургский государственный Медицинский Университет, Оренбург, Россия

Каких бы достижений не достигла современная стоматология, проблема потери зубов никак не может решиться. Причиной этому служит кариес и пародонтит. Поэтому стоматологи всей земли заняты поисками новых способов лечения. Одним из таких способов стала тканевая инженерия.

На данный момент не существует волшебной панацеи для лечения пациента, у которого поставлен диагноз адентии - отсутствие зуба. У такого больного возникает много проблем: во- первых - это не красиво, во- вторых - происходит нарушения обработки пищи, в- третьих - возможно нарушение речи. Однако все представленные проблемы можно компенсировать имплантатами или же ортопедическими конструкциями. Они удобны в применении, у них отсутствуют сосуды, нервные окончания, рецепторы и что самое главное - периодонтальные связки. Однако именно периодонт удерживает зубы в альвеолах и не позволяет никуда смещаться, обеспечивая механическую устойчивость, распределяя нагрузку на весь зубной ряд. Кроме того, если вокруг имплантата может появиться что- то на подобие соединительной ткани, то возникает воспалительный процесс в костной ткани, то есть периимплантит. В дальнейшем такая конструкция подлежит удалению. Что бы хоть как- то продлить срок службы импланта, необходимо поддерживать идеальную гигиену ротовой полости. Но все это не то, хочется что- то более надежное и долговечное, и чтобы не беспокоил никогда, поэтому сейчас все силы направлены на разработку тканевой инженерии.

Развитие зуба достаточно сложный процесс, который сопровождается тканевым взаимодействием и контролируется рядом сигнальных молекул. При развитии зуб проходит стадии: плакоды, почки, колпачка и колокола, развития корня и само прорезывания.

Формирование начинается из мезенхимальных клеток и инвагинироанного эпителия - это стадия плакоды. Затем формируется первичный эмалевый узел - стадия колпачка. На стадии колокола - вторичные эмалевые узлы, которые в последующем станут бугорками. Эпителиальные и мезенхимальные клетки зародыша зуба начинают дифференцироваться в амелобласты, одонтобласты (эмаль и дентин) и клетки дентального фолликула (клетки тканей периодонта). Зуб развивается из эктодермы, одного из зародышевых листков. Именно эктодерма является основой для формирования структуры, необходимые для зуба. А клетки, отвечающие за развитие зуба, обладают одонтогенной компетентностью.

Тканевая инженерия - совокупность методов и процедур, направленных на регенерацию биологических тканей. Данная сфера включает в себя триаду основных элементов: стволовые клетки, внеклеточный матрикс или скаффолд (факторы роста и сигнальные пути). Цель инженерии звучит так: заместить клетки, ткани и органы, либо способствовать их регенерации, или же восстановить утраченную функцию с помощью столовых клеток. Стволовые клетки - это эмбриональные или взрослые клетки, способные проходить через огромное количество клеточных делений, находясь в недифференцированном состоянии, образовывать промежуточные клеточные типы- предшественники, которые могут переходить в различные клетки и создавать полноценные ткани и органы. Стволовые клетки применимые в стоматологии можно разделить по масштабу дифференцировки на 4 вида: тотипотентные, плюрипотентные, мультипотентные и унипотентные.

Эмбриональные стволовые клетки выделяют из бластоцисты в течении развития эмбриона. В последствии они дают рост трем зародышевым слоям: эктодерма, энтодерма и мезодерма. Данные клетки являются тотипотентны, то есть они могут дифференцироваться в более 200 типов клеток взрослого организма. А постнатальные стволовые клетки существуют в организме в различных тканях, костном мозге, кровеносных сосудах, печени, жировой и дентальной тканях. Они локализованы в специализированных нишах, где идет регуляция их пролиферации, миграции и сроков жизни. Эти клетки мультипотентны, то есть продуцируют ограниченный набор типов клеток. Дентальные стволовые клетки - популяция постнатальных мезенхимальных стволовых клеток, которые обладают способностью к самообновлению и дифференцировке. Стволовые клетки пульпы, апикального сосочка, удаленных молочных зубов, периодонтальной связки и клетки- предшественники зубного фолликула- все они являются составляющей частью мезенхимальных стволовых клеток, отличающиеся местом локализации.

Теперь можно поговорить конкретно о материалах для строительства зуба. Стволовые клетки пульпы легко выделить из пульпы удаленных зубов. Они представляют собой достаточно перспективный источник аутологичных стволовых клеток и чаще всего могут применяться для регенерации пульпы, цемента и дентина, но также и для восстановления костной ткани. Но помимо всего этого они проявляют довольно сильную нейрорегенеративную активность, что является ценностью при лечении повреждений спинного мозга. Теперь поговорим о столовых клетках удаленных молочных зубов. Они являются постнатальной популяцией стволовых клеток с высокой пролиферативной способностью, жизнеспособностью и потенциалом многолинейной дифференциации. Мезенхимальные стволовые клетки десны нашли свое место в восстановлении поврежденных тканей пародонта, мышц и порой сухожилий. Но вот способность формировать клетки пульпы и дентина остается под вопросом. Существует также относительно новая популяция стволовых клеток- это прогениторные клетки зубного зачатка. Им присуща способность к дифференцировке в адипоциты, одонто- и остео- бласты, а также нейроны. Данный тип стволовых клеток планируется использовать для лечения заболевания печени. Подведя итог сказанному о дентальных стволовых клетках, можно придти к выводу, что каждый тип клеток имеет свои особенности и сферы применения во всей медицине.

Для строительства зуба будет не достаточно наличие только стволовых клеток, ведь необходим связующий аппарат, а им будет выступать скаффолд и ростовые факторы. Требования для скаффолда: простота использования; наличие пор для диффузии клеток, ростовых факторов, питательных и удаления продуктов обмена; способность к биодеградации; способность к замещению регенерирующей тканью; механические и физические свойства. Для формирования скаффолдов используют различные материалы, которые разделяются на натуральные и синтетические ( биоактивное стекло, полимолочная кислота). Самым «идеальным» является скаффолд из экстраклеточного матрикса, либо его аналог. Они способны предоставить наилучшю взаимосвязь с клетками и ростовыми факторами. Но также помимо скаффолда и стволовых клеток нам необходим еще один компонент, который будет заниматься ростом регулирования ткани. Ими могут быть факторы роста (пептидные молекулы, передающие сигналы для управления клеточным поведением), определенные гены и интерферирующие РНК. Факторы роста обеспечивают взаимосвязь и взаимодействие между клетками. После повреждения клетки начинается секреция ростовых факоров, запускающие регенерацию и ангиогенез. Например, образование вторичного дентина, если кариозная полость находится слишком близко к пульпе зуба. Основные факторы роста при развитии зуба: костный морфогенетический белок, тромбоцитарный фактор роста и фактор фибробластов. Вот и все, на этом все ингредиенты для приготовления готовы, посмотрим что у нас получилось. Основой являются стволовые клетки, связующий аппарат в виде скаффолда и фактора роста. Однако еще нужно придумать, как обеспечить его иннервацией, кровоснабжением и связочным аппаратом. Еще одной трудностью является то, что в экспериментах в основном использовали эмбриональные стволовые клетки, но в клинике все это проходит строго законодательно. Поэтому остается возможность использования постнатальных стволовых клеток. Те мезенхимальные стволовые клетки, которые пригодны для использования, нельзя получать без повреждений зуба ( например, эндодонтическом лечении). Те же, к которым доступ открыт, не обладают одонтогенной компетентностью (например, мезенхимальные стволовые клети десны).

Хоть и идут всевозможные эксперименты для создания искусственного зуба, предстоит решить еще немало задач, которые притормаживают этот процесс. Возможно, что уже скоро будет выращен зуб, а следом за ним и полноценный зубодесневой комплекс.

Уже совсем скоро в перечни услуг будет находиться графа «Биоинжениринг зубов», которая будет свидетельствовать о том, что будущее уже наступило. И если пройдет еще немного времени, то и вырастить орган не составит труда, а дальше полностью человек.

тканевая инженерия кариес имплантация зуб 

Список литературы:

1.«Гистология органов полости рта. Учебное пособие». Авторы Кузнецов С.Л., Торбек В.Э., Деревянко В.Г. Год 2014

2.«Осложнения при дентальной имплантации». Учебное пособие. Авторы Васильев А.В. Год 2013

3.«Здоровье полости рта». (2012). Информационный бюллетень ВОЗ №318

4.Статья «Руководство по «выращиванию» зубов, или биоинжениринг в стоматологии». Биомолекула,https://biomolecula.ru

Размещено на Allbest.ru