На главную Написать письмо редактору сайта Поиск по сайту
 
 
информационный стоматологический сайт
 
Главная
Новости
Новинки
Статьи
 Ортопедическая
 Терапевтическая
 Зуботехническая
 Имплантология
 Менеджмент
Фотогалерея
Форумы
Конкурс
База
Гостевая
Статистика
Вакансии
Резюме
Запись на прием
СтоматТоп
Справочник
Юмор
Рекламодателям
Поиск по сайту
Контакты
Эксперимент
ДентаВики
Каталог книг
Меценатам
Карта



Новая возможность
- чтобы быть в курсе последних обновлений, Вы можете подписаться на новости нашего сайта.
Подписаться:
E-mail:
 


Рейтинг@Mail.ru





Формирование полноценных зубов из биоинженерных эквивалентов.

Автор:
Бозо И.Я.

Первая публикация в журнале Клеточная трансплантология на сайте http://celltranspl.ru

Разработка и применение биотехнологических подходов требует понимания процессов клеточной биологии, эмбрионального гисто- и органогенеза, особенностей физиологической и репаративной регенерации в различных возрастных периодах. В настоящее время большинство исследований в области клеточных технологий сфокусированы на тканевом уровне организации – полное воспроизведение органогенеза на современном этапе представляется мало возможным, но является дальнейшим логическим продолжением развития научных разработок.

В этой связи, особый интерес представляет серия экспериментальных исследований лаборатории K. Nakao, направленных на получение биоинженерных эквивалентов зубов и оценку их гистологических, гистохимических, иммунофенотипических и функциональных особенностей.

доктор Takashi Tsuji , университет Токио

Известно, что формирование зубных зачатков осуществляется на основе взаимодействия орального эпителия и клеток эктомезенхимы нейрального гребня [2]. Руководствуясь этими данными, K. Nakao с соавт. (2007) использовали в качестве исходного материала эпителиальные и мезенхимные клетки, полученные из зачатков резцов эмбрионов мышей возрастом 14,5 дней. Инъекции клеточных популяций проводили в капли коллагенового геля с получением культур в различных концентрациях (0,5?108 и 5?108 клеток/мл). Мезенхимные клетки помещались в базальную часть, эпителиальные – в апикальную. На этапе разработки метода [2] после двух суток культивирования половину образцов трансплантировали под капсулу почки мыши на две недели. Аналогичное время оставшуюся часть клеточных культур инкубировали in vitro. Формирование зубных зачатков с нормальной дифференцировкой клеток и гистогенезом наблюдалось во всех случаях in vivo при использовании материала с высокой плотностью клеток (концентрация 5?108 клеток/мл). С использованием GFP-меченых клеточных популяций было показано развитие одонтобластов, компонентов пульпы зуба, костной ткани и периодонтальной связки из мезенхимальных клеток, а амелобластов – из эпителиальных, что соответствует фундаментальным представлениям. Важно, что при использовании клеточных популяций, полученных из зубных зачатков резцов на более поздних стадиях эмбрионального развития, биоинженерные эквиваленты зубов формировались с гораздо меньшей частотой.

При культивировании клеток в коллагеновом геле in vitro также наблюдалось формирование множественных зубных зачатков к периферии от пограничной линии между эпителиальными и мезенхимными клетками уже через 2-3 дня инкубирования. В последующем происходила дифференцировка клеток в одонтобласты и амелобласты, продукция ими межклеточного вещества.

Клеточные компоненты всех биоинженерных эквивалентов зубов, полученных как in vivo, так и in vitro характеризовались экспрессией белков (эктодин, рецептор эктодисплазина), регулирующих процесс гистогенеза зубов в физиологических условиях [3].

Положительные результаты на первых этапах исследования позволили авторам перейти к оценке возможности получения нормальных зубов из их биоинженерных эквивалентов непосредственно в области их естественной локализации. Для этого, привитые в течение 14 суток под капсулой почки зубные зачатки и культуры, инкубированные in vitro двое суток, трансплантировались 8-недельным мышам в область удаленного резца нижней челюсти. Спустя 14 суток в обеих группах формировались зубы с правильной гистоархитектоникой, наличием периодонтальной связки и пульпой с сосудами и нервами.

Схема эксперимента

Заключительный этап экспериментального исследования, опубликованный в журнале Nat Methods в 2009 [4] был направлен на оценку функциональных особенностей коренных зубов, получаемых после трансплантации, соответствие их по физиологическим и биомеханическим характеристикам нормальным зубам.

Полученные in vitro зубные зачатки трансплантировались в область удаленного за три недели до операции верхнего первого большого коренного зуба. В более чем 55% случаев зуб прорезался (в среднем через 36 суток) и через две недели достигал жевательной поверхности противоположного зуба нижней челюсти, после чего рост прекращался, что доказывает чувствительность восстановленного зуба к регуляции механической нагрузкой. Неудачные результаты (45%), по мнению авторов, связаны с погрешностями в осуществлении микрохирургических манипуляций. Полученные зубы имели нормальное строение, корни были окружены цементом и периодонтальной связкой. Кроме того, характеризовались наличием бугорков на жевательной поверхности, но меньшими размерами коронки в переднезаднем и щечноязычном направлениях.

Оценку твердости, определяющей жевательную функцию зубов, оценивали с помощью теста твердости Кнупа. Нормальный показатель, характерный для коренных зубов мышей возрастом 9 недель, равен в среднем 88 единицам, чему соответствовала твердость биоинженерных зубов. Более того, исследователи оценивали взаимодействие корней с окружающей их костной тканью, т.е. функционирование периодонтальной связки. Известно, что в физиологических условиях в точке компрессии костной ткани запускаются процессы резорбции, опосредованные действием остеокластов, а в области растяжения – остеогенез [3]. В этой связи, при выполнении постоянной механической нагрузки на биоинженерные зубы в щечном направлении (в течение 17 суток) было показано, что в области компрессии кости локализуются остеокласты (положительная реакция на тартрат-резистентную кислую фосфатазу), а на противоположной, язычной стороне – остеобласты (остеокальцин-позитивные), что подтверждает вовлеченность периодонтальной связки в передаче механической нагрузке костной ткани.

В заключении, авторы оценивали проводимость ноцицептивной импульсации по нервным окончаниям пульпы зуба. Для этого устанавливали уровень экспрессии нейротрансмиттеров, участвующих в восприятии и проведении болевых раздражений (галанин (galanin) [4], пептид, связанный с геном кальцитонина (сalcitonin gene-related peptide, CGRP [5]). Был показан высокий уровень продукции CGRP, а также закономерное увеличение экспрессии галанина при болевой стимуляции.

Таким образом, в серии исследований был отработан метод воспроизведения эмбрионального органогенеза in vitro, обоснована эффективность применения клеточных продуктов, сформированных на его основе, в эксперименте in vivo, а также показаны впечатляющие функциональные результаты трансплантации полученных биоинженерных эквивалентов. Нужно отметить, что данное исследование, базирующееся на использовании эмбрионального клеточного материала, имеет, главным образом, теоретическое и экспериментальное значение, позволяя продвинуться в изучении процессов эмбрионального гисто- и органогенеза, но пока не применимо в клинической практике.

По материалам: Ikeda E., Morita R., Nakao K. Fully functional bioengineered tooth replacement as an organ replacement therapy. PNAS, 2009; 106(32): 13475-80.

Литература:

1. Ohazama A., Modino S.A. Stem-cell-based tissue engineering of murine teeth. J. Dent. Res. 2004; 83(7): 518-22.

2. Pispa J., Thesleff I. Mechanisms of ectodermal organogenesis. Dev. Biol. 2003; 262: 195-205.

3. Wise G.E., King G.J. Mechanisms of tooth eruption and orthodontic tooth movement. J. Dent. Res. 2008; 87: 414-34.

4. Deguchi T., Takeshita N., Balam T.A. et al. Galanin-immunoreactive nerve ?bers in the periodontal ligament during experimental tooth movement. J. Dent. Res. 2003; 82: 677-81.

5. Byers M.R., Narhi M.V. Dental injurymodels: Experimental tools for understanding neuroin?ammatory interactions and polymodal nociceptor functions. Crit. Rev. Oral Biol. Med. 1999; 10: 4-39.

6. Nakao K., Morita R., Saji Y. The development of a bioengineered organ germ method. Nat. Methods, 2007; 4(3): 227-30.

7. Ikeda E., Morita R., Nakao K. Fully functional bioengineered tooth replacement as an organ replacement therapy. PNAS, 2009; 106(32): 13475-80. [Full Text].

Copyright by Dental-revue © 2001