Adriana Škapincová, LF UK BA, 6.ročník
Kmeňové bunky, nazývané aj stem cells (SC), sú bunky schopné obnovovať poškodené alebo opotrebované časti tkanív a udržiavať tak homeostázu organizmu. Sú to bunky s časovo neobmedzenou schopnosťou samoobnovy, ktorých mitotickými delením vzniká jedna bunka identická s materskou a ďalšia bunka, vďaka ktorej môže vzniknúť najmenej jeden vysoko diferencovaný typ bunky.
Kmeňová bunka musí spĺňať tieto následovné kritériá:
-podstupuje mnohopočetné mitotické delenia, ktorými sa regeneruje
-dcérske bunky sa vedia diferencovať na viac ako jeden bunkový typ
-pri transplantácii sú schopné funkčného znovuosídlenia tkaniva svojho pôvodu
-in vivo prispievajú k tvorbe diferencovaných bunkových populácií
Pri aplikácii kmeňových buniek sa v súčastnosti využvajú scaffoldy. Scaffold, čiže tkanivový nosič, je pre organizmus netoxická 2D alebo 3D štruktúra pripomínajúca lešenia, ktorá slúži ako kostra pre aplikáciu buniek in vitro, prípadne sama podporuje migráciu nových buniek in vivo. Scaffold slúži ako dočasná mechanická podpora pre implantované bunky, poskytuje im vhodné prostredie pre adhéziu, rast, proliferáciu a stimuluje ich k produkcii vlastnej extracelulárnej matrix. Bunky môžu byť kultivované na jeho povrchu, alebo môžu byť vďaka vysokej porozite nanomateriálu zabudované priamo do jeho štruktúry. Dôležitou vlastnosťou nosiča je jeho schopnosť biodegradácie, teda absorbovatelnosť okolitým tkanivom bez nutnosti jeho chirurgického odstránenia. Kmeňové bunky ako také v súčasnosti využívajú mnohé odvetvia medicíny, medzi nimi aj stomatológia – ortodoncia. Ich použitie je logickým vyústením poznatku, že nimi dokážeme ovplyvňovať osteogenézu. Základom ortodontickej terapie je totiž schopnosť kosti prestavovať sa podľa mechanického zaťaženia a aplikovania presne určených tlakov a ťahov.
Využitie na rozšírenie tzv. envelope of discrepancy
Rozsah ortodontického pohybu zubov počas liečby je limitovaný viacerými faktormi, ako je napríklad anatómia alveolárneho výbežku, tlak vyvíjaný mäkkými tkanivami, stav periodontálneho priestoru, vzťah perazub atď. Existuje grafické znázornenie škály možností anteroposteriórneho, vertikálneho a transverzálneho pohybu (v milimetroch), ktorý je možné vyvolať ortodontickou terapiou – tento interval voláme “envelope of discrepancy” (viď obrázok).
Ideálna pozícia horného rezáku je na spojnici osí x a y, “envelope of discrepancy” ukazuje interval možností ortodontického posunu (vnútorná “envelope”), možnosti pohybu pri kombinácií ortodoncie a metód dentofaciálnej ortopédie – rastová modifikácia (stredná “envelope”) a vonkajšia “envelope” znázorňuje, aká je možnosť pohybu zubov za pomoci ortognátnej chirurgie. Všimnite si, že možnosti pohybu nie sú symetrické v rôznych smeroch.
Dôsledkom prekročenia “envelope of discrepancy” pri terapii je dehiscencia alveolárnej kosti a následne vznik gingiválnych recesov. Niektoré miesta sú na dané komplikácie o niečo citlivejšie – hlavne v prípade, že je kosť, ktorá je krytá gingívou, je veľmi tenká (typicky napr. u pacientov s kompenzačným Ideálna pozícia horného rezáku je na spojnici osí x a y, “envelope of discrepancy” ukazuje interval možností ortodontického posunu (vnútorná “envelope”), možnosti pohybu pri kombinácií ortodoncie a metód dentofaciálnej ortopédie – rastová modifikácia (stredná “envelope”) a vonkajšia “envelope” znázorňuje, aká je možnosť pohybu zubov za pomoci ortognátnej chirurgie. Všimnite si, že možnosti pohybu nie sú symetrické v rôznych smeroch. The Dental Times 6/2020 24 www.ssszl.sk linguálnym sklonením dolných rezákov – tzv. tippingom). Možnosť vytvoriť kostné tkanivo pomocou kmeňových buniek už bola popísaná a teda je zrejmé, že by bolo možné ich použiť aj v tejto indikácii – na zlepšenie kostnej regenerácie. Na základe výsledkov štúdií augmentačných techník by mohlo byť možné použiť horizontálnu augmentáciu alveoláreho výbežku pomocou kmeňových buniek na to, aby sa tak rozšírila “envelope of discrepancy” a teda ortodontický pohyb zubu pri liečbe by mohol byť výraznejší.
Využitie pri periodontálnej regenerácii
Ortodontická liečba so sebou nesie aj riziko poškodenia periodontálnych tkanív v rôznej forme – od gingivitídy cez parodontitídu, dehiscenciu, vznik “čiernych trojuholníkov” atď. Periodontálnu regeneráciu môžeme chápať ako novotvorbu cementu, alveolárnej kosti a periodontálnych ligament. V súčasnosti existuje mnoho možností na terapiu týchto komplikácií napr. aplikácia rastových faktorov na zrýchlenie regenerácie alebo chirurgická terapia. Taktiež by kmeňové bunky mohli byť použité na liečbu, keďže ich vieme “naprogramovať” aj na diferenciáciu periodontálnych tkanív (nielen kosti). Vo všeobecnosti sú parodontálne defekty výzvou či už v pre- alebo postortodontickom manažmente pacienta, pričom v súčasnosti ide o narastajúci problém, keďže záujem o ortodontickú liečbu sa zvyšuje u čoraz staršej populácie. Bolo publikovaných niekoľko štúdií o regenerácií periodontálnych tkanív – pluripotentné SC boli implantované do modelového parodontálneho defektu u potkana spolu s rastovými faktormi a vhodným scaffoldom, a výsledkom bola novotvorba cementu a alveolárnej kosti, zrýchlená reepitelizácia a neoangiogenéza. V kombinácií s kolagénovými scaffoldami bola zase výsledkom novotvorba kolagénového tkaniva a periodontálnych ligament. Problémom je ale veľmi komplexná stavba periodoncia, ktorá in vivo čiastočne znemožňuje presnú diferenciáciu SC v konkrétne tkanivo a vyžaduje si teda ďalšie skúmanie.
Využitie pri ortodontickom posune zubov
Posun zubov počas ortodontickej liečby je dosiahnutý prestavbou periodontálnych ligament a alveolárnej kosti ako odpoveď na mechanické pôsobenie. V iniciálnej fáze dochádza k zápalovej odpovedi, ktorá je dôsledkom stlačenia periodontálnej mikrovaskulárnej siete a to vedie ku fokálnej nekróze. Nekróza stimuluje osteoklasty a tie sa v štrbine nahromadia. Tieto bunky pochádzajú z diferenciácie z prítomných kmeňových buniek a teda ich umelou aplikáciou a podporením by bolo možné diferenciáciu zefektívniť a osteoklasty ešte namnožiť, čím by sa ortodontický posun mohol urýchliť. Klinickí pracovníci sa dožadujú nových metód na akceleráciu ortodontického posunu hlavne kvôli minimalizácií veďľajších efektov, ktoré môže ortodontická liečba mať – vznik zubného kazu, bolesť zubov, devitalizácia (veľmi vzácne) a už spomínané periodontálne defekty. SC by sa dali v danej indikácii využiť hlavne pri chirurgických metódach facilitácie ortodontickej terapie (kortikotómia), ale aj niektorých nechirurgických, ako je napríklad podanie epidermálneho rastového faktora, osteokalcínu alebo prostaglandínov, aplikácia mikrovibrácií na zlepšenie kostného metabolizmu. Hypoteticky by transplantácia SC do mechanicky namáhaných miest počas terapie mala urýchliť proces pohybu zubov – skrátila by sa hlavne iniciačná doba, keď sa najskôr musí odstrániť vzniknutá nekróza v periodontálnom priestore (popísané vyššie) a pohyb je možný až potom.
Využitie pri resorpcii koreňov
Externá resorpcia radixu je jedným z najčastejších neželaných efektov terapie, ktorú každý špecialista musí brat do úvahy. Zdá sa, že je ovplyvňovaná viacerými faktormi: vek, pohlavie, aplikované ortodontické sily, trvanie liečby a individuálny biologický faktor. Hlavným etiologickým faktorom sú ale ortodontické sily. Resorpcia koreňov vedie ku narušeniu zubného cementu a v pokročilejších prípadoch až dentínu. V súčasnosti nie je známa efektívna terapia a preto sa práve aplikácia SC stáva jednou z perspektívnych možností. Podstatou je vyvolať de novo tvorbu zubného cementu pomocou mezenchymálnych SC získaných z periodontálnych ligament. V štúdiách bolo možné “vypestovať” in vitro všetky štruktúry zuba a následne ich transplantovať pokusným zvieratám (škrečky, psy). Ku klinickej aplikácii na pacientoch je ale veľmi dlhá cesta, ktorá musí byť podporená ešte mnohými štúdiami.
Záver
Súčasné štúdie ukazujú, že aplikácia SC v kombinácií s vhodným scaffoldom alebo rastovým faktorom môže výrazne prispieť ku zlepšeniu výsledkov ortodontickej liečby, jej urýchleniu a zníženiu komplikácií či už počas alebo po liečbe (napr. aj ako prevencia relapsov). Sú budúcnosťou aj v chirurgickej liečbe dentofaciálnych deformít, defektov TMK a rôznych patologických stavov alveolárneho výbežku. Výsledky in vitro štúdií sú zatiaľ veľmi povzbudzujúce, avšak aby sme mohli uvažovať o úspešnej klinickej aplikácii, sú nevyhnutné ešte mnohé in vivo štúdie, ktoré by pravdivosť hypotéz potvrdili.
Zdroje:
1. Maen N.M. Mahfouz , The Current Concepts of Orthodontic Discrepancy Stability, Article in Open Journal of Stomatology · April 14
2. Salzmann JA. Editorial: Seriously handicapping orthodontic conditions. Am J Orthod. 1976;70:329–330
3. Khojasteh A, Motamedian SR. Mesenchymal Stem Cell Therapy for Treatment of Craniofacial Bone Defects: 10 Years of Experience. Reg Reconst Restor. 2016;1:1–7.
4. Motamedian SR, Tabatabaei FS, Akhlaghi F, Torshabi M, Gholamin P, Khojasteh A. Response of Dental Pulp Stem Cells to Synthetic, Allograft, and Xenograft Bone Scaffolds. Int J Periodontics Restorative Dent. 2017;37:49–59.
5. Gay IC, Chen S, MacDougall M. Isolation and characterization of multipotent human periodontal ligament stem cells. Orthod Craniofac Res. 2007;10:149–160.
6. Khojasteh A, Motamedian SR, Rad MR, Shahriari MH, Nadjmi N. Polymeric vs hydroxyapatite-based scaffolds on dental pulp stem cell proliferation and differentiation. World J Stem Cells. 2015;7:1215–1221.
7. Miura M, Miura Y, Sonoyama W, Yamaza T, Gronthos S, Shi S. Bone marrow-derived mesenchymal stem cells for regenerative medicine in craniofacial region. Oral Dis. 2006;12:514–522.
