Перспективы создания зуба методами тканевой инженерии

28 октября 2010, 7:28

Ткани зуба у взрослых практически не способны к са­мостоятельной регенерации, и дефект эмали, возникающий в результате действия повреждающих факторов, постепен­но приводит к потере зуба. Без сомнения, современные технологии протезирования позволяют произвести рекон­струкцию даже при полном отсутствии зубов. Однако про­гресс современной органотипической регенеративной ме­дицины подвигает исследователей к поиску технологий замещения зубов естественными трансплантатами.

Для формирования полноценной структуры зуба в эм­бриогенезе необходимы клетки (энамелобласты, одонтоб-ласты), образование которых возможно только при взаи­модействии клеток эктодермальной и мезенхимальной природы. Ткани зуба закладываются на 6-7-й неделе внутриутробного развития. Закладка их начинается с по­гружения эпителия ротовой полости в подлежащую мезен­химу. На эпителиальной зубной пластинке появляются мел­кие выпячивания, называемые зубными зачатками, из которых будет развиваться молочный зуб. Эта структура об­разует эмалевый орган, а нижележащая мезенхима, запол­няющая полость чаши, называется зубным сосочком.

Дифференцировка зубных зачатков начинается с 3-го месяца внутриутробного развития, а к началу 5-го эмале­вый орган утрачивает непосредственную связь с эпители­ем ротовой полости, хотя остатки зубной пластинки могут длительно сохраняться (иногда из них развиваются кисты). Незадолго до этого клетки зубной пластинки формируют второй эпителиальный зачаток, из которого будет разви­ваться постоянный зуб (рис. 1).

Рис. 1. Закладка зуба человека на стадии эмалевого органа.

1 - многослойный эпителий ротовой полости;

2 - зубная пластинка;

3 - эмалевый орган;

4 - внутренний эмалевый эпителий;

5 - наружный эмалевый эпителий;

6 - мезенхимальный зубной.

Окраска: гематоксилин и эозин. Из Sobotta J. Atlas und Grundriss der Histologie und Mikroskopischen Anatomie des Menschen. Мьпспеп, 1902, с изменениями.

Возможность существования малодифференцированных клеток пульпы впервые предположил Н. Taatz в 1965 году. Он обнаружил в пульпе зуба активные фибробластоподобные клетки, способные к культивированию in vitro. Уже в 1969 году в пульпе была обнаружена зона с актив­ной клеточной пролиферацией. Эта область получила название зоны Уейла (zone of Weil). В ней были выявлены одонтобласты - клетки, активно синтезирующие внеклеточ­ный матрикс с высоким уровнем щелочной фосфатазы в цитоплазме. Эти клетки, расположенные в виде трех­мерной сети, также активно экспрессировали виментин. В дальнейшем было показано активное участие клеток пуль­пы этой области в регенерации зуба при кариозном про­цессе - вторичный (или репаративный) дентиногенез в са­мообновлении ткани зуба.

Основными клетками, поддерживающими вторичный дентиногенез, являются одонтобласты, которые, в свою очередь, происходят от проодонтобластов. Последние же возникают при взаимодействии мезенхимальных стволо­вых клеток (МСК) пульпы с прогениторными клетками ро­тового эпителия, активно экспрессирующего цитокератин 14 (СК-14). ДНК microarray-анализ МСК пульпы показал почти полное отсутствие различий между этими клетками и стромальными клетками костного мозга. Популяция пульпарных МСК неоднородна.

In vivo и in vitro только 2/3 из них способны к эктопическому образованию пульпы, а 1/3 имеют потенцию к дифференцировке в другие клетки мезенхимальных тканей и даже в нейральные клетки.

В настоящее время технологии создания артифициального зуба (дентогенез) методами тканевой инженерии раз­виваются двумя основными путями. Первый путь - так на­зываемый прямой дентогенез. От плода получают закладки зуба (зубная пластинка, эмалевый орган, зубной сосочек). Клеточная масса, состоящая из энамелобластов, одонтобластов и малодифференцированных эпителиальных и ме­зенхимальных клеток, суспензируется и совместно культи­вируется. В качестве матрицы используют биодеградируемые полимеры на основе органических кис­лот (PGA, PGLA), которым придают трехмерную форму зуба. Культура клеток наносится на матрицу, и препарат пересаживается в альвеолу челюсти, где под воздействием факторов клеточного и тканевого микроокружения проис­ходит дентогенез.

Второй путь - непрямой дентогенез, при котором раз­витие происходит внеальвеолярно. После выделения, кокультивирования и нанесения на матрицу клеток заклад­ки зуба тканеинженерная конструкция пересаживается в мягкие ткани, не относящиеся к ротовой полости (сальник, околопочечная клетчатка, подкожная жировая клетчатка) на срок от 20 до 35 недель. По истечении указанного времени происходит образование ткани зуба за счет ближайших межклеточных взаимодействий (рис. 2, 3).

Рис. 2. Артифициальный зуб крысы, сформированный в подкапсульном пространстве почки из мезенхимальных

стволовых клеток и клеток эпителия ротовой полости через 12 недель после пересадки.

ВО - кость

Am амелобласты

DP - пульпа зуба

0D - одонтобласты

Е - эмаль

D - дентин

(J Dent Res 2004; 83; 7: 523-528).

Рис. 3. Макропрепарат (А) и рентгенограмма (В) артифициального зуба крысы, сформированного в подкапсульном пространстве почки из мезенхимальных стволовых клеток и клеток эпителия ротовой полости

через 12 недель после пересадки. (J Dent Res 2004; 83; 7: 523-528).

Однако, у аллографтинга есть ряд известных недостатков. Поэтому дентогенез из аутогенных тканей имеет явные преимуще­ства. Оказалось, что для формирования ткани зуба важны, прежде всего, низко дифференцированные эпителиальные клетки ротовой полости, а мезенхимальные клетки могут иметь отличное от мезенхимы краниальной части эмбриона происхождение. Так, в эксперименте при кокультивировании стромальных клеток костного мозга и эпителия эма­левого органа можно получить сформированную структуру зуба. Таким образом, имеются доступные клеточные источники для дентогенеза у взрослого организма, что по­зволяет отказаться от использования аллогенного клеточ­ного материала.

Создание тканеинженерных конструкций для дентоге­неза de novo - реальность сегодняшнего дня. Основной проблемой можно считать обеспечение кровоснабжения артифициального зуба после графтинга, так как технология прямого дентогенеза в клинической практике может выз­вать ряд неудобств в течение как минимум 30-35 недель, связанных с созданием определенных условий микроокру­жения для развивающегося зуба. Нельзя не отметить, что создание зуба как органа de novo можно считать прорывом в реконструктивной стоматологии. Об этом свидетельству­ют и поток публикаций, и внимание частных компаний (Odontis Ltd), формирующих «новый бизнес» в стоматоло­гической имплантологии.

Автор: Волков А.В., cellTranspl.ru

0 комментариев

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии.

Войти или Зарегистрироваться