Формирование аналогов структур зуба на искусственном каркасе с помощью клеточного хоуминга у крыс

26 октября 2010, 6:46

Наличие и состояние зубов значимо для человека и животных. Наглядное (и довольно жесткое) подтверждение этому можно найти в фауне: в дикой природе утрата зубов приводит к неминуемой смерти индивида. Впрочем, в настоящее время по понятным причинам вряд ли это грозит человеку. Тем не менее, следует отметить, что качество жизни homo sapiens во многом определяется состоянием зубов. Их лечение в абсолютном большинстве случаев оказывается эффективным, особенно если проводится своевременно и качественно. Но даже самые прогрессивные методы лечения связаны с разрушительным процессом. В конечном итоге зуб (или то, что от него осталось) приходится удалять. Есть ли этому альтернатива? Как оказалось, в обозримом будущем просматриваются методы решения этой проблемы.

Так, одной из главных задач современной стоматологии является разработка методов получения и имплантации тканеинженерных аналогов зубов взамен утраченных. Для решения этой задачи в настоящее время на экспериментальном этапе используется целый ряд подходов, связанных с использованием, например, диссоциированных зародышевых клеток свиней или крыс, помещаемых в дентин- и/или эмаль-имитирующие материалы. Также для регенерации зубной ткани резца после его экстракции у свиней использовались мультипотентные клетки апикальной паппилы. И это лишь несколько типичных примеров из существующих подходов.

И все же, касаемо человека, данная группа методов имеет ряд недостатков, связанных, прежде всего, с получением аутологичных эмбриональных клеток, или с возможной реакцией иммунного отторжения при использовании аллогенных эмбриональных клеток.

Профессор Jeremy Mao с соавторами предложили оригинальную методику получения аналогов зубов с помощью искусственно индуцированного хоуминга. Суть метода состояла в следующем: в искусственный каркас (скаффолд) будущего зуба, состоящий из поликапролактона и гидроксиапатита в соотношении 4:1 с порами диаметром 200 мкм, наносилась смесь белковых факторов хоуминга SDF-1 (stromal-derived factor-1) и BMP-7 (bone morphogenetic protein-7). SDF-1 способен индуцировать хоуминг стволовых и прогениторных клеток костного мозга и эндотелиальных клеток, которые необходимы для ангиогенеза, а BMP-7 играет ключевую роль в дифференцировке остеобластов и активации остеогенных генов через SMAD-сигнальные пути.

После обработки факторами хоуминга и дифференцировки аналоги зуба вводились крысам. Скаффолд моделировал резец крысы и инкорпорировался на его место сразу после удаления. По истечении 2 месяцев крыс усыпляли большими дозами фенобарбитала и проводили исследования состояния ткани на каркасе имплантанта, а также окружающих тканей.

Была отмечена интеграция аналога резца крысы в окружающие ткани путем их врастания в микроканалы скаффолда. Было невозможно удалить имплант без нанесения физического повреждения окружающим тканям. При микроскопической оценке раздела кость/скаффолд четко выделялись следующие структуры: нативная альвеолярная кость, вновь сформированная кость и фиброзная ткань на границе раздела кость-скаффолд, которая по своей структуре имела сходные черты с периодонтальной связкой. Вновь сформированная костная ткань, имевшая характерную для костей трабекуло-подобную структуру и схожие с остеоцитами встроенные клетки, интегрировалась в микроотверстия скаффолда. В расположенной рядом фиброзной ткани, напоминавшей периодонтальную связку, определялись фибробласты и коллаген-подобные структуры. Кроме того в микроканалах скаффолда было зафиксировано образование большого количества кровеносных сосудов.

В качестве контролей использовались аналогичные скаффолды, но без нанесения на них факторов хоуминга и дифференцировки. Интересно, что в них также наблюдались признаки интеграции с окружающими тканями и ангиогенеза, однако в значительно меньших объемах в сравнении с экспериментом.

Аналоги нижнечелюстного резца крысы (1) и первого нижнечелюстного моляра человека (2), полученные при использовании гибридного материала, состоящего из поликапролактона и гидроксиапатита

Авторами впервые предложен достаточно интересный экспериментальный подход по de novo формированию аналогов некоторых структур зуба при использовании скаффолда и нанесенных на него факторов, индуцирующих миграцию и дифференцировку эндогенных клеток. С помощью разработанного метода исследователям удалось добиться выраженной интеграции импланта в окружающие ткани, благодаря формированию фиброзной ткани, подобной периодонтальной связке, на границе раздела, и новой костной ткани, врастающей в микроканалы скаффолда.

Безусловно, в настоящий момент можно говорить только о формировании аналога корня зуба, так как попыток сформировать структуры подобные дентину и эмали не предпринималось. С другой стороны, если контакт скаффолд-кость будет достаточно прочным, то подобные импланты вполне могут выступать в качестве якоря для дальнейшей установки коронки. Такие клинические подходы могли бы применяться в клинике, например, у пациентов, которым по каким-либо причинам противопоказана установка обычных стоматологических имплантов.

Автор: Стадник В.В., журнал "Клеточная трансплантология и тканевая инженерия"

0 комментариев

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии.

Войти или Зарегистрироваться