Dental Tribune Russia

Стволовые клетки в имплантологии

By Dr. André Antonio Pelegrine, Brazil
December 10, 2013

 В теле человека насчитывается свыше 200 различных типов клеток, образующих ткани и органы, которые выполняют все задачи, связанные с поддержанием жизнеспособности системы, включая задачу воспроизводства. Размер популяций клеток в здоровых тканях взрослого человека является результатом тонкого равновесия процессов пролиферации клеток, их дифференцировки и гибели. При повреждении ткани пролиферация клеток позволяет устранить нанесенный ущерб. Для этого покоящиеся (спящие) клетки ткани переходят в состояние пролиферативных, либо стволовые клетки активируются и дифференцируются в клетки того типа, который необходим для восстановления поврежденной ткани. Исследования стволовых клеток направлены на выяснение механизмов поддержания и восстановления тканей, а также на выделение значительного числа типов клеток из эмбрионов.

 Давно замечено, что ткани могут формироваться за счет самых разных дифференцированных клеток, и что в случае крови, кожи и выстилки желудка дифференцированные клетки отличаются коротким временем полужизни и неспособностью к самостоятельному обновлению. Это наблюдение позволило предположить, что некоторые ткани могут существовать за счет стволовых клеток, то есть клеток со способностью к саморепликации и генерации дочерних клеток, которые могут дифференцироваться. Такие стволовые клетки взрослых, или региональные стволовые клетки, производят только те клеточные линии, которые соответствуют конкретной ткани (Рис. 1).

embedImagecenter("Imagecenter_1_1004",1004, "large");

Стволовые клетки можно не только выделить из взрослых и эмбриональных тканей; их также можно сохранять в культурах в качестве недифференцированных клеток. Эмбриональные стволовые клетки способны производить все дифференцированные клетки взрослого организма. Таким образом, их потенциал можно расширить за пределы обычной мезодермальной клеточной линии, до дифференцировки в печеночные, почечные, мышечные, кожные, сердечные и нервные клетки (Рис. 2).

Понимание потенциала стволовых клеток ознаменовало новую эру: эру регенеративной медицины. Появилась возможность регенерации тканей и органов, которые в противном случае были бы утрачены. Поскольку использование эмбриональных стволовых клеток вызывает очевидные этические вопросы, большинство научных исследований посвящено применению региональных стволовых клеток. Стволовые клетки взрослых не отличаются такой универсальностью, как эмбриональные стволовые клетки: они считаются мультипотентными, то есть, способными дифференцироваться только в клетки/ткани определенных типов, тогда как эмбриональные стволовые клетки дифференцируются в любые клетки и/или ткани. Научные исследования позволили установить, что некоторые ткани, например, нервная, регенерируются с большим трудом, тогда как костная ткани и кровь лучше поддаются лечению стволовыми клетками.

Объектом пристального внимания исследователей стала пульпа временных зубов: ее тщательное изучение в качестве потенциального источника стволовых клеток дало многообещающие результаты. Однако регенерация зуба целиком представляет собой очень сложный процесс, который, несмотря на некоторые успехи, достигнутые с использованием животных моделей, пока еще невозможно воспроизвести и, тем более, применять клинически. Совершенно иначе дело обстоит с регенерацией костной ткани челюсти; научно-доказательная база вполне достаточна для клинического применения данного метода. В настоящее время региональные стволовые клетки получают, помимо других тканей, из костного мозга и жира.

Костный мозг является кроветворной тканью, то есть, он способен производить все клетки крови. С 50-х годов XX века, когда нобелевский лауреат доктор E. Donnall Thomas продемонстрировал жизнеспособность трансплантированного костного мозга у пациентов с лейкемией, этот метод позволил спасти множество людей, страдающих иммунологическими заболеваниями и болезнями кроветворной системы. Однако костный мозг содержит не только гематопоэтические стволовые клетки (которые дифференцируются в эритроциты, лейкоциты, тромбоциты и т.п.), но и мезенхимальные стволовые клетки (которые становятся, например, костной, мышечной и жировой тканью; Рис. 3).

Взятие костного мозга проводят под местной анестезией с помощью иглы, из подвздошной (тазовой) кости. Хотя для проведения процедуры необходима соответствующая квалификация, сама она не считается чрезмерно инвазивной или сложной. Процедура также не связана с существенным интра- или послеоперационным дискомфортом (Рис. 4a и b).

Реконструкция кости в стоматологии (равно как в ортопедии и онкологии) представляет собой сложную задачу, поскольку устранение костных дефектов, вызванных травмой, инфекциями, опухолями или удалением зубов, требует трансплантации кости. Недостаточный объем кости челюсти может являться препятствием для установки имплантатов, то есть негативно сказываться на качестве жизни пациентов. Для восполнения объема кости трансплантат обычно берут в области подбородка или угла нижней челюсти. Для восполнения очень обширных дефектов может понадобиться костная ткань черепа, ноги или таза. В отличие от процедуры взятия костного мозга, операции, связанные с получением костных трансплантатов, зачастую сопровождаются сильным дискомфортом, а иногда – и неустранимыми послеоперационными остаточными явлениями (Рис. 5a–e).

Проблемы, связаннее с костной трансплантацией, подтолкнули к использованию заменителей (синтетических материалов и донорской костной ткани человеческого или животного происхождения). Тем не менее, такие материалы демонстрируют худшие результаты по сравнению с аутотрансплантатами (костью самого пациента), поскольку не содержат аутологичных белков. Ввиду этого новая концепция, подразумевающая использование заменителя костного материала в сочетании со стволовыми клетками самого пациента при восполнении критичных костных дефектов, получила признание в качестве современного подхода к лечению. Идя на смену костной трансплантации (со всеми присущими ей недостатками), этот новый метод позволяет использовать стволовые клетки самого пациента в сочетании с минерализованными материалами и исключает необходимость в хирургическом получении костной ткани.

До недавнего времени не было проведено ни одного исследования, посвященного сравнению различных методов применения стволовых клеток костного мозга для реконструкции кости. Ниже приведено резюме исследования, проведенного нашей группой, в рамках которого критичные костные дефекты, искусственно созданные у кроликов, затем устранялись с помощью четырех основных методов лечения стволовыми клетками с целью сравнения их эффективности с точки зрения заживления кости [1]. Применяли:

  • свежий костный мозг (без обработки);
  • концентрат стволовых клеток костного мозга;
  • культуру стволовых клеток костного мозга;
  • культуру жировых стволовых клеток (Рис. 6 и 7).

Пятая группа животных была контрольной, ни один метод лечения стволовыми клетками в ней не применялся. Наилучшие результаты с точки зрения регенерации кости были получены при использовании концентрата и культуры стволовых клеток костного мозга, контрольная группа продемонстрировала наихудшие результаты. Вывод заключался в том, что стволовые клетки костного мозга лучше подходят для реконструкции кости, нежели стволовые клетки, выделенные из жировой ткани, и что простой концентрат стволовых клеток (приготовление которого занимает несколько часов) позволяет получить результаты, сопоставимые с результатами применения сложной культуры стволовых клеток (выращивание которой занимает в среднем от трех до четырех недель; Рис. 8a и b).

Сходные исследования, проведенные с привлечением пациентов, подтверждают, что стволовые клетки костного мозга улучшают заживление костных дефектов, вызванных травмой, удалением зубов или новообразований. Гистологические изображения (Рис. 9) демонстрируют возможности заменителей кости в сочетании со стволовыми клетками при реконструкции кости. Совершенно очевидно, что уровень минерализованной кости существенно выше там, где были применены стволовые клетки (Рис. 10a и b).

Понятно, что, хотя этот метод очень близок клиническому применению, назначать подобную процедуру следует с большой осторожностью. Для ее проведения нужна соответствующая квалификация хирурга и сотрудников лаборатории, а также доступность необходимых ресурсов (Рис. 11a–h представляют собой фотографии, сделанные во время манипуляций со стволовыми клетками костного мозга в лаборатории Стоматологической школы им. св. Леопольда Мандича в Бразилии).

1 Andre Antonio Pelegrine, Antonio Carlos Aloise, Allan Zimmermann et al., Repair of critical-size bone defects using bone marrow stromal cells: A histomorphometric study in rabbit calvaria. Part I: Use of fresh bone marrow or bone marrow mononuclear fraction, Clinical Oral Implants Research, 00 (2013): 1–6.

2 Andre Antonio Pelegrine, Antonio Carlos Aloise & Carlos Eduardo Sorgi da Costa, Celulas Tronco em Implantodontia (Sao Paulo: Napoleao, 2013).

Эта статья была оппубликована в интернациональном журнале стоматологии CAD/CAM 2/2013.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

© 2019 - All rights reserved - Dental Tribune International