Стоматологическая клиника|Регенерация зубов

Регенерация зубов

18.04.2017

Каждый человек за свою жизнь не раз сталкивается с проблемой потери зубов. В детстве выпадают молочные зубы и на их месте вырастают постоянные. В зависимости от состояния здоровья, генетических факторов, вредного воздействия окружающей среды и возможных травм эти зубы могут продержаться на своем месте до глубокой старости. Никому не приятно, когда в полном расцвете лет во рту появляется предательская "дырка". И тут в качестве противовеса трансплантации искусственных зубов встает вопрос возможной регенерации своих собственных, живых. Импланты жестко фиксируются непосредственно в кость челюсти, они не могут двигаться и амортизировать нагрузку, и воздействие жевания сказывается непосредственно на челюстной кости и окружающих зубах, вызывая постепенный износ костной ткани и зубов. Васкуляризованный живой зуб в челюсти мог бы стать наилучшим вариантом. Этот актуальный вопрос волнует не только пациентов стоматологических клиник, но и занимает умы многих исследователей.

Вторая смена зубов

регенерация зубовСенсационные факты случаев прорастания зубов у людей преклонного возраста на месте давно выпавших постоянных можно найти на страницах научных изданий. В 60, 80, и даже в 100 лет могут появиться белоснежные здоровые зубы, как один, так и несколько. Ученые не могут сойтись во мнениях, что первично в таких случаях - активация под воздействием неустановленных факторов зубообразующих инициальных тканей, которые есть у всех людей, но находятся в "спящем" состоянии, либо просто прорастание зачатков зубов, заложенных на ранних этапах эмбрионального развития и не прорезавшихся в положенное время. Дело в том, что такие случаи редки и выявляются случайно.

А проводить рентгенологические исследования, чтобы доказать наличие зубных зачатков, постфактум уже не имеет смысла. И если предположить, что причина появления новых зубов заключается в стимуляции зубообразующего эпителия, то выявить все возможные катализаторы этого процесса в настоящее время пока не представляется возможным.

 

Выращивание зубов из стволовых клеток


Стволовые клетки являются родоначальниками всех клеток организма. И чтобы инициировать из них образование органа или ткани, следует заставить их детерминировать в выбранном направлении. Для этого на стволовые клетки воздействуют определенными соединениями, медиаторами. При этом, чтобы получить определенный тип ткани, нужны конкретные медиаторы, большая часть которых еще не открыта или не исследована. Существует и иной путь заставить инициальные клетки детерминировать в нужном направлении, поместив их непосредственно в орган или ткань.

Зуб включает множество разнообразных клеток, включая амелобласты, одонтобласты, фибробласты и др. И имеет строго определенный внешний вид, причем для каждого типа зуба форма и размеры будут различаться.

И тут очевидны трудности в регенерации зубов, ведь нужно простимулировать возникновение вышеперечисленных клеток, входящих в структуру зубной ткани, а также заставить эту ткань сформировать зуб заданного типа. А потом трансплантировать его на место отсутствующего зуба, а здесь сразу встает вопрос приживаемости. Эту проблему можно обойти, если пересаживать не сформированный зуб, а его зачаток на ранних стадиях развития, который пройдет весь путь формирования, а потом просто прорежется в виде полноценного зуба. Однако и здесь существуют проблемы, требующие разрешения. Еще не до конца изучены механизмы стимуляции развития зубных зачатков и роста зубов. Не исследованы факторы, влияющие на дифференцировку зуба, и что вырастет из зачатка - резец или моляр, не известно. И конечно же не раскрыты особенности питания и иннервации зубных зачатков в живой ткани.

​Методы регенерации зубов

И тем не менее перспективы регенерации зубов в 21 веке убедительны. И основаны они исследованиях в области экспериментальной эмбриологии и онтогенеза, молекулярной биологии, биомиметики (имитация биологических процессов). Знания, полученные из биологии стволовых клеток, особенно связанные с дентином и регенерацией костной ткани, представляют дополнительные возможности для органогенеза зубов in vitro.

В настоящее время существует несколько направлений для изучения стволовых клеток, которые могут привести к регенерации зубов. Исследуются эпителиальные ткани эмали и ткани мезенхимы зубного сосочка на наличие стволовых клеток во время постнатальных стадий жизни. Проводятся опыты над одонтогенными стволовыми клетками, в частности изучают их реакцию на механические и химические воздействия. Изучают механизмы перепрограммирования стромальных клеток костного мозга и ткани пульпы зуба в одонтогенные стволовые клетки.


В Колумбийском университете США в экспериментах на крысах использовали каркас из биосовместимых полимеров с большим количеством ячеек, наполненных стимуляторами клеточного роста и развития, и костным морфогенетическом белком. Это позволяет стволовым клеткам организма создавать ткани зуба в пределах данной конструкции, образуя полноценный зуб.

зубы из стволовых клеток

Японские ученые выращивали зубы in vitro, применяя каркас, состоящий из коллагеновых волокон, и помещали туда мезенхимальные и эпителиальные клетки мыши. После определенных манипуляций ими был получен сформированный структурированный зуб размером 0,13 см. Далее его пересаживали в челюсть молодой двухмесячной мыши вместо удаленного резца, куда он отлично прижился.

Ученый А. Баранович из Центра трансплантации тканей и стоматологическая корпорация «Adeckron» независимо друг от друга работали над получением натурального зуба in vivo. Была разработана технология извлечения стволовых клеток из молочных зубов детей. В дальнейшем полученный экстракт вводился в десну взрослого человека на место отсутствующего зуба, и формировал там новый зуб, содержащий эмаль, дентин, пульпу, нервные волокна и кровеносные сосуды. Длительность процесса занимала порядка трех-четырех месяцев. Данная технология была испытана на подопытных пациентах и продемонстрировала широкие перспективы.


В научно-исследовательском центре в Техасе проводили исследования по активации "выключенных" генов, ответственных за инициацию и формирование зубов. У человека эти гены переходят в неактивное состояние, как только закончится процесс образования зубов. Ученые, используя собственные методики, смогли «включить» эти гены и вырастить зуб in vitro.


Профессор Школы Высшей Биомедицинской науки Пам Елик вместе со своей исследовательской группой занималась выращиванием зубов в искусственно созданной биоинженерной среде, максимально приближенной по своим свойствам, структуре, форме и эластичности к естественной эмбриональной ткани. Для этого ученые выделяли стволовые клетки из тканей зуба и, используя разработанные методики, подготавливали их к образованию зубных зачатков - мельчайших конгломератов инициальных тканей, из которых в дальнейшем планировалось получение зрелых зубов.

Условия, в которых данные зачатки могли сформироваться, подбирались, основываясь на сходстве с эмбриональной челюстью на ранних этапах развития, когда начинается закладка костей, зубов и десен. Таким образом, чтобы стволовые клетки дифференцировались в ткань зубного зачатка, их помещали в биополимерный каркас, где в качестве основы использовались различные виды полимеров, включая биоразлагаемые полиэфиры и шелк. Важным требованием для образования зубных зачатков была своевременная подача смеси определенных питательных веществ и гормонов роста в установленное время. Эти сложные биологические структуры были использованы для получения зубных зачатков, которые в дальнейшем имплантировались в челюсть свиньи. Учеными велись наблюдения за ранними этапами развития зубов в течение нескольких месяцев.

Недавний прогресс в исследованиях молекулярных основ развития зубов, биологии стволовых клеток и регенерации дает фундаментальные знания для реализации регенерации человеческого зуба в ближайшем будущем. Таким образом, оптимизация процесса и стоимости регенерации зубов может быть проведена в ближайшие несколько десятилетий и использована для улучшения качества жизни людей во многих странах мира.