skriveno blago apikalne papile: potencijalna uloga u ... file 1 skriveno blago apikalne papile:...

www.dentopedia.info 1

Skriveno blago apikalne papile: potencijalna uloga u regeneraciji pulpe/dentina i u BioRoot

(BioKanalnom) inženjeringu

George T.-J. Huang, DDS, MSD, DSc,* Wataru Sonoyama, DDS, PhD,§ Yi Liu, DDS,

PhD,‡ , He Liu, DDS, PhD,_ Songlin Wang, DDS, PhD,‡ and Songtao Shi, DDS, PhD†

APSTRAKT Pojedini prijavljeni klinički slučajevi ukaziju na to da stalni zubi u razvoju sa periradikularnim parodontitisom ili apscesom mogu podleći apeksogenezi nakon konzervativne endodontske terapije. Poziv na promenu paradigme i novi protokol lečenja i kliničkog menadžmenta ovakvih slučajeva je privukao pažnju. U skorije vreme je otkrivena nova populacija mezenhimalnih matičnih ćelija koje se nalaze u apikalnoj papili stalnih zuba u razvoju, a dobila je naziv matične ćelije iz apikalne papile (SCAP – Stem Cells from the Apical Papilla). Ove matične ćelije su izvor odontoblasta koji su odgovorni za formiranje dentina korena. Konzervacija ovih matičnih ćelija pri tretiranju zuba u razvoju može omogućiti kontinuirani rast korena sve do njegovog potpunog kompletiranja. Ovim tekstom izvršen je pregled aktuelnih pronalazaka u vezi izolacije i karakteristika ovih matičnih ćelija. Diskutovaće se o potencijalnoj ulozi ovih ćelija: (1) njihovom doprinosu u kontinuiranoj maturaciji korena kod endodontski tretiranih zuba u razvoju, sa periradikularnim parodontitisom ili apscesom, i (2) njihovo potencijalno

korišćenje za regeneraciju pulpe/dentina i u biokorenskom inženjeringu. (J Endod 2008;34:645– 651) Ključne reči: apeksogeneza, apikalna papila, biokorenski (BioRoot) inženjering, matične ćelije zubne pulpe, zubi u razvoju, matične ćelije iz periodontalnog ligamenta, regeneracija pulpe, matične ćelije iz humanih mlečnih zuba podlegnutih eksfolijaciji, matične ćelije iz dentalne papile.

Odredjen broj klinički registrovanih slučajeva otkrio je mogućnost da mnogi zubi kod kojih bi tradicionalno došlo do apeksifikacije mogu biti tretirani u cilju postizanja apeksogeneze. Poziv na promenu paradigme i novi protokol lečenja i kliničkog menažmenta ovakvih slučajeva pokrenuli su mnogi autori (1-3). Najnovije naučno istraživanje koje delimično može objasniti zašto se apeksogeneza može desiti čak i u slučajevima inficiranih stalnih zuba u


razvoju, jeste otkrivanje i izolacija nove populacije mezenhimalnih matičnih ćelija (MSC- mesenchymal stemm cells) koje se nalaze u apikalnoj papili zuba u razvoju (4,5). Ove ćelije dobile su naziv matične ćelije iz apikalne papile (SCAP – Stem Cells from the Apical Papilla), i one se diferenciraju u ćelije tipa odontoblasti formirajući dentin nakon što se implantiraju u subkutani prostor imunokompromitovanih miševa primenom hidroksiapatit/trikalcijum fosfata (HA/TCP) kao transportnog sredstva (4). Iako matične ćelije iz apikalne papile pokazuju slične karakteristike kao i matične ćelije iz zubne pulpe koje su ranije pronadjene, one se takodje ponašaju različito u većem broju aspekata čija je procena uradjena na osnovu histološke, imunohistohemijske, celularne i molekularne analize. Sve je veći broj dokaza koji podržavaju hipotezu da su matične ćelije iz dentalne papile izvor primarnih odontoblasta koji su odgovorni za formiranje dentina korena, dok su matične ćelije iz zubne pulpe verovatno izvor zamene odontoblasta. Cilj ovog pregleda je da predstavi poreklo ovih matičnih ćelija otkrivenih u skorije vreme, njihovu izolaciju, i karakterizaciju. Potencijalna uloga ovih matičnih ćelija jeste doprinos u kontinuiranoj maturaciji korena kod endodontski tretiranih zuba u razvoju sa periradikularnim parodontitisom ili apscesom, kao i kod autotransplantiranih zuba. Mogućnost primene matičnih ćelija iz dentalne papile i ostalih vrsta matičnih pulparnih ćelija u regeneraciji pulpe/dentina, i

kombinacija matičnih ćelija iz dentalne papile i matičnih ćelija periodontalnog ligamenta u biokorenskom inženjeringu opisana je od strane Sonoyama i saradnika (4) na modelu svinje. DENTALNA PAPILA, APIKALNA PAPILA I PULPA KOD ZUBA U RAZVOJU Dobro je poznato da dentalna papila potiče od ektomezenhima (7,8) Od ovog razvojnog organa nastaje zubna pulpa nakon što on bude obložen dentinskim tkivom koje produkuju odontoblasti koji potiču iz ovog organa. Apikalni deo dentalne papile u fazama razvoja korena nije toliko opisan u literaturi. Najveći broj podataka u vezi rasta i razvoja zuba dobijeni su iz studija gde su korišćeni životinjski modeli. U skorije vreme opisali smo fizičke i histološke karakteristike dentalne papile locirane u području apeksa humanih stalnih zuba u razvoju, pri čemu je ovo tkivo i dobilo ime apikalna papila (5). Tkivo je labavo pripojeno za apeks korena koji je u fazi razvoja, i može lako biti odvojeno pincetom (slika 1). Apikalna papila se nalazi apikalno od epitelijalne dijafragme, i tu postoji apikalna zona bogata ćelijama koja leži izmedju apikalne papile i pulpe. Veoma je bitno da postoje matične/progenitor ćelije koje su locirane i u zubnoj pulpi i u apikalnoj papili, ali one imaju nešto drugačije osobine. (4,5). Zbog apikalne lokacije apikalne papile, kolateralna cirkulacija ovom tkivu omogućava da opstane čak i u slučaju nekroze pulpe.


Slika 1. Apikalna papila (A) ekstrahovani humani treci molar sa tri neovrsena rasta korena i dva dela apiklane papile koji su uklonjeni sa njihovih apeksa (oznaceno strelicom) and jednim delom apikalne paile koji oljusten sa kraja korena, ali ne u potpunosti odlepljen (strelica). (B) napravljena je kultura vrha korena u razvoju sa pripojenom apikalnom papilom in vitro 3 dana pre prebojavanja hematoksilinom i eozinom. Odontoblasti (crne strelice), apikalna zona bogata celijama, i tkivo apikalne papile su pokazani. (C) Uvecani prikaz oznacenih oblasti – zuti pravougaonik.

PRONALAZAK MULTIPOTENTNIH MATIČNIH ĆELIJA IZ DENTALNE PAPILE Biologija matičnih ćelija postaje veoma važno polje za razumevanje regeneracije tkiva. Generalno, matične ćelije su definisane na osnovu dve osnovne karakteristike. Kao prvo, one su u stanju da se samoobnavljaju. Drugo, kada se dele, pojedine ćerke ćelije dovode do toga da ćelije ili zadržavaju karakteristike matičnih ćelija ili izazivaju diferencijaciju ćelija. Mezenhimalne matične ćelije su identifikovane u mnogim tkivima i one su u stanju da

se diferentuju u mnoge loze ćelija kada rastu u definisanim uslovima uključujući osteogene, hondrogene, adipogene, miogene, i neurogene loze (9-11). Mezenhimalne matične ćelije su inicijalno opisane kao ”ćelije tipa fibroblasti” in vitro, i to 1860-tih (12). Friedenstein i saradnici (13) su 1976. identifikovali mezinhimalne matične ćelije kao fibroblasti koji formiraju kolonije, i one su bile u stanju da podlegnu osteogenoj diferencijaciji. Caplan (14) i Pittenger sa saradnicima (15) pokazali su da mezenhimalne matične ćelije podležu osteogenoj, hondrogenoj i adipogenoj diferencijaciji kao odgovor na dejstvo različitih


biohemijskih signala. Mezenhimalne matične ćelije poreklom iz koštane srži su multipotentne matične ćelije i najveći broj studija vezan je za proučavanje istih. One podležu osteogenoj diferencijaciji nakon što bivaju stimulisane od strane osteogenog reagensa in vitro, kao što su deksametazon, β-glicerofosfat, i koštani morfogeni proteini. Još interesantnije je to kada se prenesu na imunokompromitovane miševe, one su u stanju da formiraju kost i indukuju hematopoetske komponente koštane srži primaoca (6). Za sada ne postoje dokazi da mezenhimalne matične ćelije poreklom iz koštane srži imaju kapacitet da podlegnu dentinogenetskoj diferencijaciji. Prvi tip humanih dentalnih stem ćelija izolovan je iz tkiva zubne pulpe ekstrahovanih trećih molara i njihove karakteristike su opisane u poredjenju sa mezenhimalnim matičnim ćelijama poreklom iz koštane srži (6). Ove ćelije poreklom iz zubne pulpe dobile su naziv matične ćelije iz zubne pulpe zbog njihovih kolonizirajućih karakteristika, i ono što je važnije, zbog njihove sposobnosti da se diferentuju u ćelije tipa odontoblasti formirajući pulpo-dentinski kompleks nakon što budu implantirane u subkutani prostor imunokompromitovanih miševa (6). Pored toga, izolovane su različite dentalne mezenhimalne matične ćelije uključujući matične ćelije iz humanih mlečnih zuba koji su podlegli eksfolijaciji (16), matične ćelije periodontalnog ligamenta (17), i matične ćelije iz apikalne papile (4). Površinski marker mezenhimalnih matičnih ćelija STRO-1 pozitivan je u

ćelijama apikalne papile (4), što predstavlja prvi deo dokaza koji nam ukazuje na postojanje matičnih ćelija u ovom tkivu. Primenom kolagenaza/dispaza digestije odstranjenog tkiva apikalne papile, formiraju se adherentne klonogene grupe ćelija, slične onima koje su uočene kod različitih tipova populacija mezenhimalnih matičnih ćelija. Oko 50 pojedinačnih kolonija može biti generisano iz 105 pojedinačnih ćelijskih kultura slabe gustine (4). Ove ćelijske populacije koje stvaraju kolonije imaju visoku stopu apsorpcije bromodeoksiuridina (indikator ćelijske proliferacije) i pokazuju 70 dupliranih populacija in vitro. Izolovane matične ćelije iz apikalne papile koje su rasle u kulturi mogu podleći dentinogenoj diferencijaciji nakon stimulacije sa deksametazonom koji je dopunjen sa L-askorbat-2 fosfat i anorganskom fosfatazom. Alizarin crveno (boja koja veže soli kalcijuma) – pozitivna forma čvorića u kulturi matičnih ćelija iz apikalne papile 4 nedelja nakon indukcije, ukazuje na značajnu akumulaciju kalcijuma in vitro. Pored toga, kultura matičnih ćelija iz apikalne papile pokazuje dentinogene markere dentin sijalofosfoprotein i CBFA1/Runx2 (4). Kao dodatak na njihov dentinogeni potencijal, matične ćelije pokazuju i adipogene i neurogene diferencijacijske sposobnosti nakon što budu tretirane odredjenim stimulusima (4,5). Humane matične ćelije iz apikalne papile su takodje nezavisno izolovane i njihove osobine opisao je Abe sa saradnicima (18) pri čemu su pronadjene slične karakteristike ovih ćelija sa ćelijama


koje su posmatrane u okviru naše studije. MATIČNE ĆELIJE IZ APIKALNE PAPILE SU JEDINSTVENA POPULACIJA POSTNATALNIH MATIČNIH ĆELIJA Sposobnost matičnih ćelija iz apikalne papile da se diferentuju u funkcionalne dentinogene ćelije in vivo potvrdjena je primenom implantacione tehnike na životinjskom modelu (4). Matične ćelije iz apikalne papile su transplantirane kod imunokompromitovanih miševa primenom hidroksiapatit/trikalcijum fosfata (HA/TCP) kao transportnog sredstva. Dobijena je tipična struktura dentina u kojoj je sloj dentinskog tkiva formiran na površini hidroksiapatit/trikalcijum fosfata (HA/TCP) , zajedno sa vezivnim tkivom (4). Ćelije odgovorne za formiranje dentina bile su pozitivne na humano specifično antimitohondrijalno antitelo (4). Da bi se ispitalo da li se matične ćelije iz apikalne papile razlikuju od matičnih ćelija iz dentalne pulpe, i matične ćelije iz apikalne papile i matične ćelije iz zubne pulpe su izolovane u kulturama pod istim uslovima. Utvrdjeno je da matične ćelije iz apikalne papile pokazuju znatno veću sposobnost apsorpcije bromodeoksiuridina, veći broj dupliranih populacija, veću sposobnost regeneracije tkiva, kao i broj STRO-1 pozitivnih ćelija u poredjenju sa matičnim ćelijama iz zubne pulpe (4). Pored toga, matične ćelije iz apikalne papile pokazuju veći nivo survivina (antiapoptotički protein) nego matične ćelije iz zubne pulpe, i pozitivne su na hTERT

aktivnost, što je obično negativno kod mezenhimalnih matičnih ćelija. Ovi dokazi ukazuju na to da matične ćelije iz apikalne papile tkiva u razvoju mogu predstavljati populacju ranih matičnih/progenitorskih ćelija, koje mogu biti viši izvor ćelija za regeneraciju tkiva. Ovde se ističe i to da tkivo u razvoju može sadržati i matične ćelije poreklom iz zrelog tkiva. I pored toga što matične ćelije iz apikalne papile pokazuju mnoge dentinogene markere nakon ex vivo ekspanzije , ipak pokazuju niže nivoe dentinskih sijalofosfoproteina, matriks ekstracelularnih fosfoglikoproteina, TGF βRII, FGFR3, Flt-1, Flg i MUC18, u poređenju sa matičnim ćelijama iz zubne pulpe (5). Matične ćelije iz apikalne papile, kao i sve ostale ex vivo mezenhimalne matične ćelije, su heterogena populacija ćelija. Matične ćelije iz apikalne papile nakon imunocitohemijskog prebojavanja pokazuju pozitivnu prebojenost na nekoliko neutralnih markera uključujući βIII tubulin, glutamin kiselu dekarboksilazu, NeuN (neuronski nuklearni antigen), nestin, neurofilament M, neuron specifičnu enolazu i CNP (5). Neurogeni potencijal matičnih ćelija može biti povezan sa činjenicom da matične ćelije iz apikalne papile potiču od ćelija neuralne kreste ili su bar povezane sa ćelijama neuralne kreste analogno ostalim dentalnim matičnim ćelijama kao što su matične ćelije iz zubne pulpe i matične ćelije iz humanih mlečnih zuba koji su podlegli eksfolijaciji, a za koje je ranije dokazano da poseduju neurogeni potencijal (16,19). Da li je


neurogenost dentalnih matičnih ćelija potentnija od mezenhimalnih matičnih ćelije poreklom iz koštane srži, još uvek nije istraženo. Dokazi navode na to da matične ćelije poreklom iz koštane srži imaju potencijal za neuronalnu diferencijaciju, ali na znatno nižem nivou u poređenju sa matičnim ćelijama koje potiču iz neuralnih tkiva (20,21). Ukoliko dentalne matične ćelije imaju veću sposobnost neurogene diferencijacije od matičnih ćelija poreklom iz koštane srži, one bi mogle predstavljati

poseban izvor ćelija za regeneraciju neuralnog tkiva. POTENCIJALNA ULOGA MATIČNIH ĆELIJA IZ APIKALNE PAPILE U KONTINUIRANOM FORMIRANJU KORENA Uloga apikalne papile u formiranju korena može biti posmatrana kod velikog broja kliničkih slučajeva. Humani inciziv u razvoju je povređen pri čemu je došlo do frakture krunice i eksponiranja pulpe.

Slika 2. potencijalna uloga apikalne papile u maturaciji korena kod ljudi i mini svinje. (A) Do frakture krunice (pokazano strelicama) humanog inciziva došlo je pre kompletiranja rasta korena. (B) Imedijatni tretman kanala korena obavljen je na fraktuiranom zubu. Tkivo pulpe je u potpunosti uklonjeno i kanal korena je napunjen materijalom za punjenje kanala korena. (C) tri meseca nakon endodontskog tretmana, vrh korena je nastavio da se razvija. (D) Sedam meseci nakon tretmana, formiran je izuzetan deo vrha korena. (E) Kada je sa distalnog bukalnog korena donjeg prvog molara mini svinje stare 9 meseci hirurški uklonjena apikalna papila, distalni bukalni koren je prestao da se razvija, 3 meseca nakon toga (crne strelice) , dok su ostali korenovi nastavili normalno da rastu i da se razvijaju (crvene strelice).

U toku tretmana apikalna papila je zadržana , a pulpa je ekstirpirana. Nakon terapije kanala korena zapažen je kontinuirani rast vrha korena (slika 2). Neohodno je izvršiti dalja istraživanja kako bi se potvrdilo da li radiografski dokazi kontinuiranog rasta korena postoje usled formiranja dentina iz apikalne papile ili se samo radi o formiranju

cementa (3). Korišćenjem mini svinje (vijetnamsko prase) kao modela, izvršen je pilot eksperiment. Hirurško uklanjanje apikalne papile u ranoj fazi formiranja korena, zaustavilo je rast korena, iako je tkivo pulpe bilo intaktno. Nasuprot tome, ostali koreni zuba koji su imali apikalnu papilu nastavili su normalno da rastu i da se razvijaju


(slika 2E). Iako nalazi sugerišu da apikalna papila igra glavnu ulogu u formiranju korena, neophodno je sprovesti dalja istraživanja kako bi se potvrdilo da do zaustavljanja rasta korena kod mini svinje nije došlo usled oštećenja Hertwigove košuljice u toku uklanjanja apikalne papile sa vrha datog korena zuba. POTENCIJALNA ULOGA MATIČNIH ĆELIJA IZ APIKALNE PAPILE U LEČENJU PULPE I REGENERACIJI Kod zuba u razvoju sa periradikularnim parodontitisom ili apscesom dolazi do apeksogeneze Postoje sporadično prijavljeni slučajevi u literaturi koji se odnose na potencijal maturacije korena čak i u prisustvu periradikularne patologije endodontskog porekla (22-27). U skorije vreme, nekoliko kliničkih slučajeva sa pažljivom dokumentacijom i pratećim rezultatima ukazali su na to da kod stalnih humanih zuba u razvoju sa periradikularnim parodontitisom ili apscesom može doći do apeksogeneze (1-3). Ovi nalazi skorijeg datuma predstavljaju izazov tradicionalnom pristupu u lečenju zuba u razvoju gde je sve bilo usmereno ka sprovođenju tretmana kako bi se postigla apeksifikacija, pri kojoj se vrlo malo, ili čak uopšte nije očekivalo da će doći do kontinuiranog rasta korena. Veoma je moguće da alternativni tretmani sa biološkom osnovom mogu unaprediti apeksogenezu/maturogenezu. Generalno, kod ovih prijavljenih slučajeva karakteristično je

preoperativno prisustvo apikalnog parodontitisa sa formiranjem sinusnog trakta, stanja koje je udruženo sa nekrozom pulpe, i infekcijom koja zahteva apeksifikaciju. Iako su Iwaya i saradnici (1), kao i Banchs i Trope (2) upotrebili termin „revaskularizacija“ kako bi opisali ovu pojavu, ono što se zapravo dešavalo bilo je fiziološko formiranje tkiva i regeneracija. Klinički prikaz negativnog odgovora pulpe na testiranje u prisustvu apikalnog parodontitisa, generalno je interpretiran tako da ukazuje na nekrozu pulpe ili infekciju. Lin i saradnici (28,29) su međutim pronašli da vitalna tkiva čak mogu biti prisutna u komorama pulpe maturiranih stalnih zuba kod kojih postoje periapikalna rasvetljenja. Veličine lezija variraju, i pojedine mogu biti opisane kao umereno ekstenzivne. U slučaju zuba u razvoju, ova situacija bi trebalo da bude uobičajena, iako postoji manjak histoloških studija koje to opisuju. Kod slučajeva koji su prijavljeni u skorije vreme, a odnose se na zube u razvoju kod kojih su prisutne radiolucentne lezije, i kod kojih je došlo do apeksogeneze nakon konzervativnog tretmana, ukazuju na to da je vitalno tkivo pulpe moralo ostati u kanalima korena (1-3). Iwaya i saradnici (1) objavili su da je u toku tretmana drugog mandibularnog premolara u razvoju, sa periradikularnim apscesom, pacijent osećao uvodjenje pulp ekstirpatora u kanal pre nego što se njime došlo do apeksa, što je ukazivalo na zaostalo vitalno ktivo pulpe. Trideset pet meseci nakon tretmana, formiranje korena je kompletirano, nakon čega


je uradjen elektro test vitaliteta pulpe (1). Slično tome, Chueh i Huang (3) prijavili su četiri slučaja zuba u razvoju sa periradikularnim lezijama ili apscesima. U pojedinim od ovih slučajeva, pacijenti su ili osećali ulazak instrumenata u komoru pulpe ili je postojalo zaostalo vitalno tkivo pulpe i dolazilo je do krvarenja. Otvoren apeks obezbedio je dobru komunikaciju izmedju tkiva pulpe i periapikalnih tkiva, i stoga je moguće da do periapikalnih lezija dolazi onda kada je pulpa samo delimično nekrotična ili inficirana. Na isti način matične ćelije zubne pulpe i apikalne papile mogu preživeti infekciju i omogućiti da dodje do regeneracije pulpe i maturacije korena. Infekcija se može širiti duž preživelog tkiva pulpe dolazeći do periapeksa (slika 3). Druga mogućnost je da je koštana resorpcija rezultat relapsa proinflamatornih citokina iz inflamirane pulpe. Medjutim, ovakva situacija će retko dovesti do stvaranja sinusnog trakta, kao rezultat postojanja apscesa koji je nastao usled postojanja ozbiljne infekcije. Trebamo naglasiti da prolongirana infekcija može eventualno voditi ka totalnoj nekrozi pulpe i apikalne papile. Pod ovim uslovima termin apeksogeneza ili maturogeneza, koji objedinjuje ne samo kompletiranje vrha korena već i dentina korena (30), bio bi besmislen. Potencijalna uloga matičnih ćelija iz apikalne papile u replantaciji i transplantaciji Sudbina humane zubne pulpe nakon traume, posmatrana je na RTG snimcima. Andreasen i saradnici (31,32), kao i Kling i saradnici (33)

pokazali su izuzetne RTG snimke urastanja kosti i periodontalnog ligamenta u prostor kanala sa blokiranim formiranjem korena nakon replantacije posle avulzije maksilarnih inciziva, ukazujući na kompletan gubitak vitaliteta pulpe, apikalne papile, i/ili Hertwigove košuljice. Kod pojedinih slučajeva došlo je do parcijalnog formiranja korena koje je udruženo sa urastanjem kosti i periodontalnog ligamenta u prostor kanala, a kod pojedinih slučajeva koreni zuba su nastavili da se razvijaju sve do njihovog kompletiranja, ukazujući na to da je došlo do parcijalnog ili potpunog preživljavanja pulpe nakon replantacije. Takođe je primećeno da su krivi i uski kanali korena uvek udruženi sa zaostalom vitalnom pulpom. Skoglund i saradnici (34) posmatrali su revaskularizaciju pulpe replantiranih i autotransplantiranih zuba sa nedovršenim rastom korena kod pasa. Urastanje novih krvnih sudova dešava se u toku prvih nekoliko postoperativnih dana. Nakon 10 dana, formirani su novi krvni sudovi u apikalnoj polovini pulpe, a nakon 30 dana u celoj pulpi. U pojedinim slučajevima izgleda da je došlo do formiranja anastomoza sa preostalim krvnim sudovima u pulpi. Iako dolazi do revaskularizacije, prostor pulpe je konačno ispunjen čvrstim tkivom. Ostale studije na životinjama koje su fokusirane na promene na pulpnom tkivu nakon replantacije, pokazale su da različita čvrsta tkiva uključujući i dentin, cement i kost mogu da se stvore u prostoru koji je ispunjavala pulpa, i to u zavisnosti od stepena oporavka pulpe. Ukoliko su pulpa i apikalna papila u potpunosti


izgubljeni onda će prostor kanala korena biti ispunjen cementom, periodontalnim ligamentom i kosti (35-40). Ulazeći u trag migraciji periodntalnih ćelija nakon pulpektomije zuba kod kojih nije došlo do maturacije, Vojinović (41) je pronašao da periodontalne ćelije migriraju u prostor apikalne pulpe u toku procesa reparacije. Ukoliko postoji totalni gubitak pulpnog tkiva, pri čemu prostor kanala korena ostaje sterilan, dolazi do urastanja periodontalnih tkiva. Jedna od opcija kliničkog lečenja izgubljenog zuba je autotransplantacija. Proces često uključuje ekstrakciju prekobrojnog zuba, ili trećeg molara i implantaciju na recipijentno mesto. Uzimajući u obzir status pulpe i formiranost korena transplantiranog zuba u razvoju, klinička posmatranja predstavljena od strane Tsukboshi (42,43) su sledeća:

1. ukoliko transplantirani zub ima minimalno formiran koren, neće doći, ili će doći do minimalnog rasta korena nakon transplantacije,

2. ukoliko postoji korenska formacija, nastaviće da se razvija do određene veličine, ili do potpunog rasta nakon transplantacije, i

3. pulpno tkivo će eventualno biti zamenjeno čvrstim tkivom.

Smatra se da sve dok Hertwigova košuljica ostaje vitalna, ona stimuliše nediferentovane mezenhimalne ćelije u periradikularnom tkivu da se diferentuju u odontoblaste koji imaju ulogu u formiranju novog dentina i u maturaciji korena. Medjutim, dosadašnje shvatanje je da su ćelije

pulpe različite od periodontalnih ćelija. Na osnovu podataka koji su trenutno na raspolaganju, izgleda da odontoblastne loze nastaju od matičnih ćelija iz zubne pulpe ili apikalne papile. I matične ćelije iz apikalne papile i Hertwigova košuljica su veoma važni za kontinuirani rast korena nakon transplantacije. Matične ćelije apikalne papile verovatno će preživeti nakon transplantacije jer postoji minimalna vaskularizacija apikalne papile, i sve to u skladu sa skorašnjim istraživanjima (5). Razlog zbog kojeg transplantacija zuba sa veoma malo, ili skoro nerazvijenim korenom, rezultira zaustavljanjem daljeg rasta i razvoja korena još uvek je nerazjašnjen. Postoje špekulacije da je integritet celokupnog zubnog organa u toj fazi kritičan da bi došlo do bilo kog daljeg rasta. U toku transplantacije, bilo koje narušavanje strukture folikula, Hertwigove košuljice i apikalne papile, preveniraće dalji rast i razvoj korena. Matične ćelije u pulpa/dentin inženjeringu i regeneraciji Inženjering tkiva zubne pulpe je prvo testiran od strane Moonez grupe (44). Bohl i saradnici (45) su prijavili da su kulure pulpnih ćelija koje su rasle na poliglikoličnoj kiselini in vitro rezultirale tkivom koje je slično prirodnom tkivu pulpe. Buurma je sa saradnicima (46) otkrio da su pulparne ćelije zasađene na poliglikoličnoj kiselini i implantirane u subkutani prostor imunokompromitovanih miševa produkovale ekstracelularni matriks. Novi krvni sudovi su takodje penetrirali ćelije/implante in vivo 3


nedelje nakon implantacije. Izolacija i karakterizacija matičnih ćelija iz zubne pulpe i matičnih ćelija iz humanih mlečnih zuba koji su podlegli eksfolijaciji (6,16), naišla je na veliko interesovanje u pogledu primene ovih ćelija u tkivnoj regeneraciji dentina/pulpe (47-49).

Slika 4. Matične ćelije na PLG podlozi in vitro

Reparativna struktura tipa dentin je deponovana na površinu dentina ukoliko su matične ćelije yubne pulpe zasejane na površinu humanog dentina i implantirane u imunokompromitovane miševe, ukazujući na mogućnost formiranja dodatnog novog dentina na već postojeći dentin (50). Nör je pokazao da zasejavanjem na sintetičkoj podlozi u komori pulpe, matičnih ćelija iz humanih mlečnih zuba koji su podlegli eksfolijaciji, ćelije tipa odontoblasti mogu nastati iz matičnih ćelija i smestiti se

nasuprot postojeće površine dentina nakon implantacije isečka zuba u imunokompromitovane miševe (49). Ovi nalazi daju nam nove nade u pogledu mogućnosti generisanja pulpe i dentina u kanalima korena koji su oslobođeni pulpe. Međutim, implantiranjem ćelija/podloga u korenske kanale koji su snabdeveni krvlju samo iz pravca apikalnog kraja, neophodna je pojačana vaskularizacija kako bi se potpomogla vitalnost implantiranih ćelija u podlogama. Dosadašnji napori u usavršavanju sistema podloga u tkivnom inženjeringu bili su fokusirani na kreiranje sistema koji potpomaže angiogenezu i formiranje vaskularne mreže (51-56). Ove podloge su impregnirane faktorima rasta kao što su VEGF i/ili trombocitni faktor rasta, ili čak i sa endotelijalnim ćelijama. Ovakvi pristupi su naročito važni za inženjering tkiva pulpe iz gore pomenutih razloga gde snabdevenost krvlju potiče samo iz apikalnog kraja. Smatra se da je kolagen pogodan nosač pulpnih ćelija i može pouzdano biti aplikovan u prostor kanala korena kako bi se pulpa klinički regenerisala, ipak kolagen kao matriks se znatno kontrahuje prilikom transportovanja ćelija pulpe (45,47) što se može negativno odraziti na regeneraciju tkiva pulpe. Naši in vivo eksperimenti u kojima smo koristili miša kao studijskog modela pokazale su da kada su pulpne ćelije bile ubačene u gel kolagena, i aplikovane u prostor kanala korena, kontrakcija je ometala regeneraciju tkiva pulpe. Ova zapažanja su takođe potvrđena na in vitro studijama gde su ćelije/gel kolagena aplikovani u


kompletan prostor kanala korena odmah nakon njihovog mešanja, pri čemu je vremenom došlo do kontrakcije. Podloge otporne na kontrakciju kao što je PLG (D,L-laktid i glikolid) bolji su nosači pulpnih ćelija. Sedam nedelja nakon zasejavanja matičnih ćelija zubne pulpe na PLG podlozi, nisu zapažene kontrakcije in vitro, a ćelije su bile dobro pripojene za površinu podloge (slika 4). Pitanje da li su matične ćelije iz apikalne papile bolji izvor matičnih ćelija za generaciju pulpe od matičnih ćelija iz zubne pulpe i matičnih ćelija iz humanih mlečnih zuba koji su podlegli eksfolijaciji zbog njihove prirodne uloge kao izvora za primarne odontoblaste, zahteva dalja istraživanja (5). Možda će jednog dana matične ćelije i optimalni sistem podloga biti primenjeni u kliničkoj praksi kao što je i predstavljeno slikom 5, gde produkti inženjeringa mogu biti aplikovani u kanale korena zuba u razvoju kako bi se omogućila regeneracija pulpe i dentina. Osnova za primenu tkiva dobijenih inženjeringom leži na zabrinutosti da do urastanja krvnih sudova može doći samo iz apikalnog kraja. Pojedinačna ugradnja, iako je mnogo bolja i njome se izbegava mogućnost pojave infekcije, može voditi ka ćelijskoj smrti u koronarnoj trećini zbog osujećene ishrane. Matične ćelije iz apikalne papile u BioRoot (biokorenskom) inženjeringu Dentalni implanti su u skorije vreme postali omiljena opcija za nadoknadu zuba koji nedostaje u poređenju sa

mostovima, ili mobilnim protezama. Međutim, iako je došlo do izuzetnog napretka u pogledu dentalne implantologije u protekloj dekadi, fundamentalna zamka jeste nedostatak prirodne strukturalne veze sa alveolarnom kosti (npr.odsustvo periodontalnog ligamenta). Zapravo, neophodna je direktna integracija sa koštanim tkivom kako bi se postigao uspeh. Nedostatak prirodnih kontura i strukturalna interakcija sa alveolarnom kosti čini dentalne implante privremenim rešenjem, sve dok se ne pronađe bolja alternativa. Ova alternativa može biti regeneracija zuba. Primenom životinjskih studijskih modela, ćelije izolovane iz zubnih pupoljaka mogu biti zasejane na podlozi pri čemu će formirati ektopično tkivo in vivo (58-62). Nakao je sa saradnicima (62) zube dobijene inženjeringom transplantirao u ortotopičnu sredinu vilice miša. Regeneracija zuba u ortotopičnoj sredini korišćenjem većih životinja kao što su psi i svinje takođe je testirana (63,64). Studija sa psima u pogledu formiranja korena zuba nije uspela (63), dok je na modelu svinje uočeno formiranje korena i to sa uspehom u 33% slučajeva (64). Drugi pristup je primena matičnih ćelija iz apikalne papile i i matičnih ćelija iz periodontalnog ligamenta u formiranju biokorena (4). Korišćenjem modela mini svinje (vijetnamsko prase) autologne matične ćelije iz apikalne papile i matične ćelije iz periodontalnog ligamenta su postavljene na hidroksiapatit/trikalcijumfosfat i na želatinoznu podlogu, svaka posebno, a zatim implantirane u alveolarne


čašice donje vilice. Nakon tri meseca otkriven je biokoren i stavljena je porcelanska krunica. Ovaj pristup je relativno brz način stvaranja biokorena na koji se kasnije može nadograditi veštačka krunica. Biokoren se razlikuje od prirodnog korena jer je korenska struktura stvorena od strane matičnih ćelika apikalne papile nasumice.

Slika 5. Šematska ilustracija predložene insercije pulpnog tkiva dobijenog inženjeringom u kliničkoj praksi

Pored toga, biokoren je okružen tkivom periodontalnog ligamenta i izgleda da ostvaruje prirodnu vezu sa okolnom kosti. Ono što do sada nije dokazano je mehanička čvrstina biokorena, koja je verovatno 2/3 vrednosti prirodnog zuba. Postoje takodje mnogi drugi izazovi, na primer, često pitanje koje se postavlja na polju tkivnog inženjeringa i regenerativne medicine je izvor matičnih ćelija. Gde trebamo tragati za matičnim ćelijama? Autologne matične ćelije su najbolji izvor. Skladištenje zuba, tkiva ili matičnih ćelija za autolognu primenu je adekvatna opcija. Otkrića skorijeg datuma koja se odnose na imunosupresivne karakteristike matičnih ćelija baca svetlost na

mogućnost alogene primene matičnih ćelija. Mnoge in vitro i in vivo studije potvrdile su imunosupresivni efekat mezenhimalnih matičnih ćelija. Potencijalni mehanizmi koji predstavljaju osnovu za ovu imunosupresiju mogu biti objašnjeni na osnovu T, dendritičkih, NK i B ćelija (65). ZAKLJUČAK Razumevanje biologije dentalnih matičnih ćelija i principa tkivnog inženjeringa/regeneracije pruža nam bolje znanje na osnovu koga klinički tretmani mogu biti planirani. Kao što je u ovom pregledu diskutovano u vezi promene paradigme, konzervativniji pristup tretiranja zuba u razvoju sa endodontskom infekcijom privukao je našu pažnju. Iako su neophodna dalja istraživanja kako bi se potvrdila uloga matičnih ćelija apikalne papile u kontinuiranom rastu korena nakon tretmana, klinička posmatranja ovog velikog potencijala ozdravljenja zuba u razvoju favorizuje mogućnost da matične ćelije iz apikalne papile u apikalnoj papili i nekim drugim slučajevima verovatno sa matičnim ćelijama iz zubne pulpe imaju izuzetnu ulogu u procesu ozdravljenja.


Reference

1. Iwaya SI, Ikawa M, Kubota M. Revascularization of an immature permanent tooth with apical periodontitis and sinus tract. Dental Traumatol 2001;17:185–7. 2. Banchs F, Trope M. Revascularization of immature permanent teeth with apical periodontitis: new treatment protocol? J Endod 2004;30:196 –200. 3. Chueh L-H, Huang GTJ. Immature teeth with periradicular periodontitis or abscess undergoing apexogenesis: A paradigm shift. J Endod 2006;32:1205–13. 4. Sonoyama W, Liu Y, Fang D, et al. Mesenchymal stem cell-mediated functional tooth regeneration in Swine. PLoS ONE 2006;1:e79. 5. Sonoyama W, Liu Y, Yamaza T, et al. Characterization of the apical papilla and its residing stem cells from human immature permanent teeth: a pilot study. J Endod 2008;34:166 –71. 6. Gronthos S, Mankani M, Brahim J, Robey PG, Shi S. Postnatal human dental pulp stem cells (DPSCs) in vitro and in vivo. Proc Natl Acad Sci U S A 2000;97:13625–30. 7. D’Souza R. Development of the pulpodentin complex. In: Hargreaves KM and Goodis HE, eds. Seltzer and Bender’s dental pulp. Carol Stream, IL: Quintessence Publishing Co, Inc; 2002:13– 40. 8. Bhasker SN. Orban’s oral histology and embryology, ed 11. St. Louis: Mosby-Year Book; 1991. 9. Baksh D, Song L, Tuan RS. Adult mesenchymal stem cells: characterization, differentiation, and application in cell and gene therapy. J Cell Mol Med 2004;8:301–16. 10. Tuan RS, Boland G, Tuli R. Adult mesenchymal stem cells and cell-based tissue engineering. Arthritis Res Ther 2003;5:32– 45. 11. Wei X, Ling J, Wu L, Liu L, Xiao Y. Expression of mineralization markers in dental pulp cells. J Endod 2007;33:703– 8. 12. Cohnheim J. Ueber entzündung und eiterung. Arch Path Anat Physiol Klin Med 1867;40:1. 13. Friedenstein AJ, Gorskaja JF, Kulagina NN. Fibroblast precursors in normal and irradiated mouse hematopoietic organs. Exp Hematol 1976;4:267–74. 14. Caplan AI. Mesenchymal stem cells. J Orthop Res 1991;9:641–50. 15. Pittenger MF, Mackay AM, Beck SC, et al. Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science 1999;284:143–7. 16. Miura M, Gronthos S, Zhao M, et al. SHED: stem cells from human exfoliated deciduous teeth. Proc Natl Acad Sci U S A 2003;100:5807–12. 17. Seo BM, Miura M, Gronthos S, et al. Investigation of multipotent postnatal stem cells from human periodontal ligament. Lancet 2004;364:149 –55. 18. Abe S, Yamaguchi S, Amagasa T. Multilineage cells from apical pulp of human tooth with immature apex. Oral Sci Int 2007;4:455– 8. 19. Gronthos S, Brahim J, Li W, et al. Stem cell properties of human dental pulp stem cells. J Dent Res 2002;81:531–5. 20. Song S, Song S, Zhang H, Cuevas J, Sanchez-Ramos J. Comparison of neuron-like cells derived from bone marrow stem cells to those differentiated from adult brain neural stem cells. Stem Cells Dev 2007;16:747–56 21. Raedt R, Pinxteren J, Van Dycke A, et al. Differentiation assays of bone marrowderived multipotent adult progenitor cell (MAPC)-like cells towards neural cells

cannot depend on morphology and a limited set of neural markers. Exp Neurol 2007;203:542–54. 22. Rule DC, Winter GB. Root growth and apical repair subsequent to pulpal necrosis in children. Br Dent J 1966;120:586 –90. 23. Saad AY. Calcium hydroxide and apexogenesis. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 1988;66:499 –501. 24. Matusow RJ. Acute pulpal-alveolar cellulitis syndrome V. Apical closure of immature teeth by infection control: case report and a possible microbial-immunologic etiology. Part 1. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 1991;71:737– 42. 25. Matusow RJ. Acute pulpal-alveolar cellulitis syndrome. V. Apical closure of immature teeth by infection control: the importance of an endodontic seal with therapeutic factors. Part 2. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 1991;72:96 –100. 26. Whittle M. Apexification of an infected untreated immature tooth. J Endod 2000;26:245–7. 27. Selden HS. Apexification: an interesting case. J Endod 2002;28:44 –5. 28. Lin L, Shovlin F, Skribner J, Langeland K. Pulp biopsies from the teeth associated with periapical radiolucency. J Endod 1984;10:436–48. 29. Lin LM, Skribner J. Why teeth associated with inflammatory periapical lesions can have a vital response. Clin Prev Dent 1990;12:3– 4. 30. Weisleder R, Benitez CR. Maturogenesis: is it a new concept? J Endod 2003;29:776–8. 31. Andreasen JO, Borum MK, Jacobsen HL, Andreasen FM. Replantation of 400 avulsed permanent incisors. 1. Diagnosis of healing complications. Endod Dent Traumatol 1995;11:51–58. 32. Andreasen JO, Borum MK, Jacobsen HL, Andreasen FM. Replantation of 400 avulsed permanent incisors. 2. Factors related to pulpal healing. Endod Dent Traumatol 1995;11:59–68. 33. Kling M, Cvek M, Mejare I. Rate and predictability of pulp revascularization in therapeutically reimplanted permanent incisors. Endod Dent Traumatol 1986;2:83–9. 34. Skoglund A, Tronstad L, Wallenius K. A microangiographic study of vascular changes in replanted and autotransplanted teeth of young dogs. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 1978;45:17–28. 35. Nevins AJ, Finkelstein F, Borden BG, Laporta R. Revitalization of pulpless open apex teeth in rhesus monkeys, using collagen-calcium phosphate gel. J Endod 1976; 2:159–65. 36. Ritter AL, Ritter AV, Murrah V, Sigurdsson A, Trope M. Pulp revascularization of replanted immature dog teeth after treatment with minocycline and doxycycline assessed by laser Doppler flowmetry, radiography, and histology. Dent Traumatol 2004;20:75– 84. 37. Nevins A, Finkelstein F, Laporta R, Borden BG. Induction of hard tissue into pulpless open-apex teeth using collagen-calcium phosphate gel. J Endod 1978;4:76–81. 38. Kvinnsland I, Heyeraas KJ. Dentin and osteodentin matrix formation in apicoectomized replanted incisors in cats. Acta Odontol Scand 1989;47:41–52. 39. Skoglund A, Tronstad L. Pulpal changes in replanted and autotransplanted immature teeth of dogs. J Endod 1981;7:309 –16. 40. Thibodeau B, Teixeira F, Yamauchi M, Caplan DJ, Trope M. Pulp revascularization of immature dog teeth with apical periodontitis. J Endod 2007;33:680 –9. 41. Vojinovic O, Vojinovic J. Periodontal cell migration into the apical pulp during the repair process after


pulpectomy in immature teeth: an autoradiographic study. J Oral Rehabil 1993;20:637–52. 42. Tsukiboshi M. Autogenous tooth transplantation: a reevaluation. Int J Periodontics Restorative Dent 1993;13:120–49. 43. Tsukiboshi M. Autotransplantation of teeth: requirements for predictable success. Dent Traumatol 2002;18:157– 80. 44. Mooney DJ, Powell C, Piana J, Rutherford B. Engineering dental pulp-like tissue in vitro. Biotechnol Prog 1996;12:865– 8. 45. Bohl KS, Shon J, Rutherford B, Mooney DJ. Role of synthetic extracellular matrix in development of engineered dental pulp. J Biomater Sci Polym Ed 1998;9:749–64. 46. Buurma B, Gu K, Rutherford RB. Transplantation of human pulpal and gingival fibroblasts attached to synthetic scaffolds. Eur J Oral Sci 1999;107:282–9. 47. Huang GT, Sonoyama W, Chen J, Park SH. In vitro characterization of human dental pulp cells: various isolation methods and culturing environments. Cell Tissue Res 2006;324:225–36. 48. Murray PE, Garcia-Godoy F, Hargreaves KM. Regenerative endodontics: a review of current status and a call for action. J Endod 2007;33:377–90. 49. Nör JE. Tooth regeneration in operative dentistry. Oper Dent 2006;31:633– 42. 50. Batouli S, Miura M, Brahim J, et al. Comparison of stem-cell-mediated osteogenesis and dentinogenesis. J Dent Res 2003;82:976–81. 51. Kanematsu A, Yamamoto S, Ozeki M, et al. Collagenous matrices as release carriers of exogenous growth factors. Biomaterials 2004;25:4513–20. 52. Peters MC, Polverini PJ, Mooney DJ. Engineering vascular networks in porous polymer matrices. J Biomed Mater Res 2002;60:668 –78. 53. Sun Q, Chen RR, Shen Y, Mooney DJ, Rajagopalan S, Grossman PM. Sustained vascular endothelial growth factor delivery enhances angiogenesis and perfusion in ischemic hind limb. Pharm Res 2005;22:1110–6. 54. Sheridan MH, Shea LD, Peters MC, Mooney DJ. Bioabsorbable polymer scaffolds for tissue engineering capable of sustained growth factor delivery. J Control Release 2000;64:91–102. 55. Richardson TP, Peters MC, Ennett AB, Mooney DJ. Polymeric system for dual growth factor delivery. Nat Biotechnol 2001;19:1029 –34. 56. Stiver SI, Tan X, Brown LF, Hedley-Whyte ET, Dvorak HF. VEGF-A angiogenesis induces a stable neovasculature in adult murine brain. J Neuropathol Exp Neurol 2004;63:841–55. 57. Chan CP, Lan WH, Chang MC, et al. Effects of TGF-beta s on the growth, collagen synthesis and collagen lattice contraction of human dental pulp fibroblasts in vitro. Arch Oral Biol 2005;50:469 –79. 58. Young CS, Terada S, Vacanti JP, Honda M, Bartlett JD, Yelick PC. Tissue engineering of complex tooth structures on biodegradable polymer scaffolds. J Dent Res 2002;81:695–700. 59. Duailibi MT, Duailibi SE, Young CS, Bartlett JD, Vacanti JP, Yelick PC. Bioengineered teeth from cultured rat tooth bud cells. J Dent Res 2004;83:523– 8. 60. Young CS, Abukawa H, Asrican R, et al. Tissue-engineered hybrid tooth and bone. Tissue Eng 2005;11:1599 –1610. 61. Komine A, Suenaga M, Nakao K, Tsuji T, Tomooka Y. Tooth regeneration from newly established cell lines from a molar tooth germ epithelium. Biochem Biophys Res Commun 2007;355:758–63.

62. Nakao K, Morita R, Saji Y, et al. The development of a bioengineered organ germ method. Nat Methods 2007;4:227–30. 63. Honda MJ, Ohara T, Sumita Y, Ogaeri T, Kagami H, Ueda M. Preliminary study of tissue-engineered odontogenesis in the canine jaw. J Oral Maxillofac Surg 2006;64:283–9. 64. Kuo T-F, Huang A-T, Chang H-H, et al. Regeneration of dentin-pulp complex with cementum and periodontal ligament formation using dental bud cells in gelatinchondroitin-hyaluronan tri-copolymer scaffold in swine. J Biomed Mater Res A 2007. doi: 10.1002/jbm.a.31746. [Epub ahead of print]. 65. Chen XI, Armstrong MA, Li G. Mesenchymal stem cells in immunoregulation. Immunol Cell Biol 2006;84:413–21.

skriveno blago apikalne papile: potencijalna uloga u ... file 1 skriveno blago apikalne papile:...

Documents