Что способствует росту зубов
Витамины для укрепления эмали зубов
Последнее обновление: 25.10.2021
Всем известно, что для укрепления зубов необходим кальций. Но мало кто знает о том, из каких продуктов этот элемент лучше всего усваивается, какие еще витамины и минералы им необходимы, какими средствами для укреплениями пользоваться и каким питанием можно поддержать здоровье и хорошее состояние зубов. Давайте разберемся, какие витамины нужны взрослым и детям для укрепления зубной эмали.
Из чего состоят зубы?
Необходимые витамины для зубной эмали
Фундаментом всей костной системы, а, следовательно, и зубов, является кальций. Стоит помнить, что организм постоянно нуждается в пополнении запаса этого элемента. Однако кальций не усваивается полностью, поступая в организм. Чтобы этот элемент лучше проходил, для укрепления эмали в комплексе с кальцием нужно употреблять витамины А и D.
Витамин D
Дефицит витамина D в организме может препятствовать усвоению кальция. Даже если вы завтракаете, обедаете и ужинаете сырниками и творожными запеканками, костям и зубам от этого практически не будет пользы.
Ценными источниками витамина D также являются:
Витамин A
Продуктами-поставщиками витамина А являются:
Витамин C
Для успешного усвоения кальция, кроме витаминов, организму необходимы магний и фосфор. Чтобы получить необходимое для укрепления эмали количество магния, стоит включить в рацион следующие продукты:
Фосфором богаты такие продукты, как:
Однако, несмотря на то, что фосфор входит в состав костной ткани, при переизбытке этого элемента, он препятствует всасыванию кальция. Поэтому фосфорсодержащими продуктами увлекаться не стоит.
Витамин B
Для зубов также важны витамины группы В, в особенности витамин В6. Этот элемент отвечает за целостность слизистых и защищает ткани десен от пародонта. Витамин в достаточном количестве присутствует в крупах, рыбе, мясе, кисломолочных продуктах, яйцах.
Недостаток витаминов B1 и B2 провоцирует неприятные проявления на слизистой и, как следствие, разрушение зубной эмали. Появляется сухость во рту, язвы на языке, трещины в уголках рта. Витамины в достаточном количестве содержатся в брюссельской капусте, субпродуктах.
Витамин E
Устойчивость тканям дарит и витамин Е, элемент, который укрепляет десны, а также способствует быстрому заживлению ран. Этот витамин в достаточном количестве содержится в семенах подсолнечника, соевом масле, миндале, злаковых и бобовых культурах, грецких орехах, зеленых листовых овощах.
Витамин К
Витамин К помогает снизить кровоточивость тканей, этот элемент также очень важен для здоровья зубов и десен. Витамин в избытке содержится в шпинате, сое, картофеле, кукурузе.
Как мы уже говорили, кальций является фундаментом всей костной системы, организм человека нуждается в постоянном пополнении запаса этого вещества. Очень важно употреблять достаточное количество кальция и во взрослом, и в детском возрасте. Обязательно включать в ежедневное питание молочные продукты, творог, сочетать их с витаминами и продуктами, помогающими усвоению этого материала.
Таким образом, в список самых полезных для зубной эмали продуктов можно включить:
Надеемся, наши рекомендации по питанию и насыщению зубов витаминами, оказались полезными для вас. А если вы хотите дополнить внутренний уход за эмалью, попробуйте зубную пасту Асепта Plus реминерализация. Это средство отлично подходит для восстановления ослабленной эмали и защиты десен от воспаления. В состав входит концентрированный гидроксиапатит для быстрого восстановления поврежденной эмали, термальная грязь для ее укрепления, а также экстракты элеутерококка и календулы.
Клинические исследования
Проведенные клинические исследования доказали, что регулярное применение профессиональной зубной пасты АСЕПТА РЕМИНЕРАЛИЗАЦИЯ уже через 4 недели улучшило состояние эмали на 64% и снизило чувствительность зубов на 66%.
Отчет по определению/подтверждению профилактических свойств средств индивидуальной гигиены полости рта «АСЕПТА PLUS» Реминерализация
врач-исследователь А.А. Леонтьев, зав. кафедрой профилактической стоматологии, д.м.н., профессор С.Б. Улитовский
Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова, кафедра профилактической стоматологии
Клинический опыт применения серии средств «Асепта»
Фукс Елена Ивановна ассистент кафедры терапевтической и детской стоматологии
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (ГБОУ ВПО РязГМУ Минздравсоцразвития России)
Современные дети и их родители имеют прекрасное представление о том, какая еда вредит чувствительным детским зубам: это и сладости (буквально все!), и лимонады-газировки, и орехи (если разгрызать их самостоятельно). Хорошо, что на свете есть не только вредные для эмали продукты, но и те, которые защищают ее и помогают сохранить молочные зубки здоровыми, предотвращают лечение кариеса.
Береги зубы смолоду
Здоровье детских зубов базируется на двух «китах»: профилактике (ежедневной тщательной гигиене полости рта) и полноценном питании. Безусловно, уход за ротовой полостью очень важен, однако не менее важно для состояния детских зубов и то, что мы употребляем в пищу изо дня в день.
Злейшими врагами эмали являются кислоты, содержащиеся в напитках и пище, и наоборот: наиболее полезны для зубов те продукты, которые способны нейтрализовать эти кислоты и снабдить организм минералами и витаминами, необходимыми для полноценного формирования и укрепления зубной эмали. Что это за продукты?
Богатые витаминами В, А, Е, РР и С, укроп, салат-латук, петрушка, лук, базилик, сельдерей, руккола и прочие виды зелени очень полезны для здоровья детских зубов. Любой стоматолог подтвердит, что такие микроэлементы, как калий, кальций, магний, йод, натрий, фосфор, железо, бета-каротин и фолиевая кислота, в большом количестве содержащиеся в свежей листовой зелени, укрепляют кровеносные сосуды, улучшая процесс кроветворения и устраняя кровоточивость десен. Наряду с этим петрушка с укропом и базиликом признаны одними из лучших природных антибактериальных средств.
Яблоки твердых сортов, свекла, огурцы и морковь широко известны содержанием полезных для детского здоровья витаминов (В, Е, D, K, РР и С, бета-каротин, кальций, натрий, калий, фосфор, магний, йод и фтор, железо и кобальт, и даже серебро). Регулярное употребление в пищу твердых фруктов и овощей приводит в норму кровоснабжение десен, снижая риск их кровоточивости. К тому же десны и зубы ребенка, регулярно получающие твердую пищу, получают попутно и хорошую, регулярную тренировку. Ведь от природы человеческие зубы рассчитаны как раз на перетирание твердой пищи. Поэтому почаще давайте ребенку возможность погрызть яблочко или похрустеть морковкой – это своего рода массаж для десен, помогающий избавить зубы от пищевого налета и предотвратить необходимость лечения кариеса. К тому же свежие овощи и фрукты стимулируют выработку слюны, являющейся превосходным бактерицидным средством, очищающим полость детского рта.
TOP 10 продуктов для здоровых и красивых зубов
TOP 10 продуктов для здоровых и красивых зубов
2. Зелень (петрушка, салат латук, лук, укроп, сельдерей)
В состав зелени входят важные не только для зубов, но и для всего организма в целом витамины группы В, Е, А, С, РР, калий, кальций, магний, йод, натрий, фосфор, железо, бета-каротин и фолиевая кислота. Зелень укрепляет не только зубы, но и иммунитет в целом, способствуют укреплению кровеносных сосудов, улучшает процессы кроветворения и устраняет кровотечение из десен.
Петрушка и лук обладают естественным антибактериальным, освежающим и уничтожающим запах действием, их сок проникает в труднодоступные места, отбеливает зубы, удаляет налет, укрепляет и массирует десны.
3. Ягоды (смородина, виноград, земляника, клюква) 
Ягоды богаты уникальным сочетанием органических кислот, пигментов и пектинов, содержат в себе витамины PP, А, группы В, С, Е, Н, бета-каротин, кальций, магний, натрий, калий, фосфор, железо, йод и фтор.
Сок некоторых ягод рекомендуют использовать для профилактики кариеса. Например, клюквенный сок благодаря своему бактерицидному действию снижает вероятность заболевания кариесом. Считается, что компоненты ягодных соков блокируют бактериям доступ к зубной эмали. Виноград также может применяться при профилактике кариеса, ведь он содержит целый комплекс минералов и микроэлементов, которые оказывают благотворное воздействие на зубы и десны. Кроме того, в винограде есть вещества, которые блокируют жизнедеятельность болезнетворных микробов в полости рта.
4. Орехи (миндаль, кедровый орех, кешью)
В состав орехов входят все незаменимые аминокислоты, полиненасыщенные жирные кислоты, витамины А, В, С, D, Е, Р, а также калий, кальций, магний, фосфор и другие минеральные элементы, определяющие их высокую питательную ценность. Кроме того, орех кешью содержит уникальное вещество, способное уничтожать бактерии, разрушающие зубную эмаль. Он обладает антибактериальными, антисептическими, тонизирующими свойствами, облегчает зубную боль.
Кедровый орех содержит ванадий, который способствует развитию костной ткани, фосфор, участвующий в формировании и сохранении зубов и костей и играющий важную роль в деятельности мышц и нервных клеток, кальций, который является главным компонентом костей и зубов и необходим для свертывания крови, целостности клеток и сердечной деятельности.
В миндале содержатся вещества, улучшающие состояние зубов и десен, кроме того, он обладает обезболивающим и антиспазматическим действием.
5.Молочные продукты (сыр, творог, йогурт)
Помимо кальция, калия, магния и витаминов А, В и D, полезных для нашего организма в целом, молочные продукты оказывают определенное воздействие и на зубы. Так, йогурт снижает количество сероводорода, который является основным фактором, вызывающим неприятный запах изо рта, быстро поднимает уровень pH, а фосфаты, кальций и казеин помогают минерализации зубов.
Сыр можно считать эффективным средством профилактики кариеса, ведь он на 60% повышает концентрацию кальция в зубной эмали и увеличивает объем слюны, которая содержит компоненты, препятствующие развитию кариеса и воспаления десен. Творог содержит белки, молочную кислоту, железо и магний. Он хорошо усваивается организмом, а соли кальция и фосфора, входящие в его состав, участвуют в образовании костной ткани, питании нервной системы и образовании гемоглобина в крови.
6. Цитрусовые (грейпфрут, лайм, апельсин)
В состав цитрусовых обязательно входит калий, кальций, магний, натрий, фосфор, железо, витамины группы B, Е, С, РР, которые так необходимы организму. Ароматы цитрусовых не только тонизируют, поднимают настроение, снижают сонливость и повышают внимание и трудоспособность, но и оказывают благотворное влияние на зубы и десны. Например, ежедневное употребление грейпфрута снижает кровоточивость десен и уменьшает риск воспалительных заболеваний ротовой полости, а ведь заболевания десен являются основной причиной потери зубов.
Также рекомендуется употреблять в пищу лайм, который способствует профилактике кариеса и содержит множество веществ, полезных для зубов и десен. Кальций и фосфор, содержащиеся в лайме, помогают эмали противостоять болезнетворным микробам и кариесу, а деснам улучшить работу кровеносных сосудов и предотвратить кровоточивость. При этом в лайме содержатся органические кислоты, которые, обладая легким отбеливающим эффектом, не разъедают эмаль и не разрушают естественную микрофлору зубов и полости рта. Содержащийся в апельсинах в огромных количествах витамин С поддерживает здоровую коллагеновую сеть в деснах, препятствующую развитию многих стоматологических недугов, уничтожая бактерии, вызывающие кариес и воспаление десен.
7. Морепродукты (рыба, креветки)
Морепродукты с точки зрения диетологии считаются практически идеальной пищей, ведь они богаты микроэлементами и витаминами, в первую очередь, кальцием, фосфором, фтором, витаминами В1 и D, в случае недостаточного присутствия которых появляется хрупкость костной ткани, заболевания зубов и десен. Эти элементы укрепляют здоровье десен и способствуют правильному формированию зубов, улучшают цвет лица и здоровье волос, помогают организму укреплять иммунную систему.
В состав креветок входят легко усваиваемые организмом кальций, тиамин, рибофлавин, натрий, калий, магний, фосфор, железо и марганец. Высокое содержание кальция и фтора сказывается на профилактике заболеваний зубов и десен, ведь именно эти минералы служат источником для строительства костей, роста и сохранения зубов, профилактики образования зубного налета и разрушения эмали. Практически каждый вид рыбы богат кальцием, селеном и фтором, Но больше всего ценится именно морская рыба и другие морепродукты, которые благодаря высокому содержанию йода и кальция обеспечивают противокариесную защиту для зубов.
8. Яйца (куриные, перепелиные)
Куриное яйцо содержит белки, жиры, углеводы, 12 основных витаминов и почти все микроэлементы. Содержащийся в нем витамин D является источником фосфора и помогает предотвратить порчу зубов, а яичная скорлупа — идеальный источник кальция, который легко усваивается организмом, в то время как медицинские препараты, такие как хлористый кальций, гипс и мел усваиваются плохо. Употребляя измельченную скорлупу перепелиных яиц, можно избавиться от кровоточивости десен и сделать свои зубы крепкими и здоровыми.
9. Мёд
Всем известно, что мёд полезен для здоровья, он является не только мощным источником энергии и средством повышения иммунитета, но и положительно сказывается на здоровье зубов. Особенно много в мёде витаминов группы B и C, мёд обладает антибактериальными свойствами, оказывает общеукрепляющее и омолаживающее действие на организм, а пережевывание восковых сот способствует очистке зубов и дезинфекции полости рта, эффективно лечит стоматиты и воспаления слизистых тканей. Прополисом лечат пародонтоз, кариес зубов и воспаление десен, по мнению ученых, он уменьшает количество энзимов, помогающих бактериям прикрепляться к поверхности зуба. Кроме того, в прополисе было обнаружено около ста элементов, обеспечивающих защиту зубов.
10. Напитки (чай, вода)
Как черный, так и зеленый чай очень полезны для зубов, благодаря содержанию веществ, останавливающих развитие бактерий. Антиокислитель катехин, входящий в состав чая, убивает бактерии, вызывающие кариес и неприятный запах изо рта, а значит, выпивая чашку чая после еды, мы освежаем дыхание и очищаем ротовую полость от бактерий, тем самым защищая десны и укрепляя зубы.
Чистая питьевая вода, обогащенная фтором, также положительно влияет на здоровье зубов. Фторированная вода укрепляет эмаль зубов и препятствует возникновению кариеса, тормозит образование и накопление мягкого зубного налета, подавляет жизнедеятельность микроорганизмов, что ведет к снижению накопления органических кислот в полости рта.
Все эти продукты окажут положительное воздействие не только на ваши зубы, но и на весь организм в целом. Употребляя их ежедневно, вы насыщаете организм витаминами и минералами, полезными для здоровья. Когда ваши зубы и десны станут крепкими и здоровыми, то и улыбаться захочется чаще, а значит, хорошее настроение и улыбки в ответ вам гарантированы!
Руководство по «выращиванию» зубов, или биоинжениринг в стоматологии
Доктор зло, или стоматолог за работой.
Автор
Редакторы
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Все еще боитесь стоматологов? Тогда эта статья для вас! Давайте на секунду представим, что бормашина затихла, и ее звук больше не побеспокоит вас никогда, а инструменты для удаления зубов так и остались в невскрытом крафт-пакете. «Такое возможно?» — спросите вы. «Да! — отвечу вам я. — Ведь в тот самый момент на первых полосах будет мелькать интригующая новость — впервые выращен и имплантирован человеку зуб. Успешно. »
Конкурс «био/мол/текст»-2017
Эта работа опубликована в номинации «Свободная тема» конкурса «био/мол/текст»-2017.
Генеральный спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
Спонсором приза зрительских симпатий и партнером номинации «Биомедицина сегодня и завтра» выступила фирма «Инвитро».
. Говорят, зло не имеет лица. Действительно, на его лице не отражалось никаких чувств. Ни проблеска сочувствия не было на нём, а ведь боль просто невыносима. Разве он не видит ужас в моих глазах и панику на моем лице? Он спокойно, можно сказать, профессионально выполнял свою грязную работу, а в конце учтиво сказал: “Прополощите рот, пожалуйста. ”
Так описывает посещение стоматолога Дэн Эндрюс в своем рассказе «Несчастная». И действительно, с детства мы с невероятным «трепетом» относимся к таким специалистам, как стоматологи. Что только ни предпринимают родители, чтобы заставить своих детей хотя бы зайти в кабинет к врачу, стараясь не думать о том, что ждет их дальше. Да и порой у взрослого человека душа уходит в пятки при виде многочисленных инструментов. Иногда для этого достаточно только вида стоматологической клиники.
В итоге состояние полости рта и твердых тканей зубов во всем мире не вселяет надежду на будущее без кариеса. Несмотря на успехи, достигнутые в стоматологическом лечении, потеря зубов остается одной из самых существенных проблем. Так, по данным ВОЗ, основными причинами потери зубов являются кариес и пародонтит. Полная потеря зубов в особенности широко распространена среди пожилых людей. В глобальных масштабах примерно у 30% людей в возрасте 65–74 лет отсутствуют зубы по причине воспалительных заболеваний пародонта и патологии твердых тканей зубов [1].
Поэтому неудивительно, что состояние полости рта у населения не только в России, но и в мире представляет собой серьезную проблему, предлагая возможности как для изучения, так и, что более важно, — для поиска новых способов лечения. Одним из них стала тканевая инженерия — междисциплинарная отрасль, целью которой является создание биологических заместителей, восстанавливающих и поддерживающих функции ткани или органа. Достаточно высокая эффективность методов тканевой инженерии и их потенциал заставили обратить на себя внимание многих деятелей науки. Это же способствует их неувядающей популярности в различных сферах медицины и по сей день.
Зуб за зуб
Первые попытки стоматологического лечения люди предприняли очень давно. При раскопках в Египте археологи обнаружили вырезанный из раковины моллюска искусственный зуб в челюсти человека, жившего пять с половиной тысяч лет тому назад (рис. 1) [2].
Рисунок 1. Вид вестибулярной поверхности зуба, вырезанного из раковины. Интервал отметок по краям — 1 мм.
Помимо «зуба из морепродуктов» нашли реимплантированные зубы в челюсти молодой женщины, причем все они были не на своих «местах»: вместо верхнего центрального резца альвеола содержала клык. Эти зубы имели все признаки интеграции, то есть сращения с живой тканью [3]. Таким образом, оказывается, уже в это время были сделаны первые шаги в стоматологии, но, что более удивительно, также и в области тканевой инженерии.
Но, спросите вы, как могут быть связаны стоматология и тканевая инженерия, не считая того, что несколько тысячелетий назад один египтянин ценил свою улыбку так, что заменил потерянный зуб чужим? Очень даже могут, ведь на данный момент не существует панацеи для лечения пациента, которому поставлен диагноз частичной или полной адентии, то есть отсутствия зубов. К тому же потеря даже одного зуба приводит к изменению не только эстетических параметров, но, что более важно, к нарушению первичной обработки пищи и ухудшению речи. Не стоит также забывать, что при потере зубов — будь то в результате травмы или кариозного процесса и его осложнений — изменяется состояние зубочелюстной системы в целом, что ухудшает прогноз и осложняет дальнейшее лечение.
Для того чтобы компенсировать функции утраченного зуба, сейчас используют ортопедические конструкции и имплантаты (рис.2). Все же это «искусственные» заменители: у них отсутствуют сосуды, нервные окончания, рецепторы. Также одним из наиболее важных аспектов является отсутствие периодонтальной связки у имплантата, до недавнего времени считавшегося золотым стандартом лечения при отсутствии зубов.
Рисунок 2. Строение зуба и имплантата. Natural tooth — зуб. Artificial crown — искусственная коронка. Gingiva — десна. Implant — имплантат. Osteointegration — остеоинтеграция. Periodontal ligament — периодонтальная связка.
Периодонт — это высокоспециализированная фиброзная соединительная ткань, состоящая из клеток и внеклеточного матрикса. Она располагается между цементом, покрывающим корень зуба, и костной тканью, формирующей стенку лунки. У человека периодонтальная связка способствует укреплению зуба в альвеоле, обеспечивает механическую устойчивость к воздействию жевательных сил на зуб, распределяя приложенное давление: сила всех жевательных мышц составляет ни много ни мало 390 кг [4].
Что же не так с имплантатом?
Во-первых, как уже было описано выше, — это отсутствие периодонтальной связки. Имплантат удерживается за счет остеоинтеграции, то есть посредством анатомической связи с костной тканью. В отличие от зуба, у которого имеется небольшая физиологическая подвижность, имплантат неподвижен. Если же вокруг имплантата появляется подобие соединительной ткани, то это означает только одно — периимплантит, то есть воспалительный процесс в костной ткани, окружающей имплантат. В большинстве случаев развития данного сценария имплантат подлежит удалению [5].
Во-вторых, имплантат не может быть соединен в общую конструкцию с оставшимися зубами пациента из-за отсутствия связочного аппарата и неспособности адекватного распределения давления. Здесь работает принцип: кто сильнее, тот в зубном ряду. Либо имплантат не позволит зубу двигаться, что приведет к атрофии тканей пародонта и потере зуба, либо будет потерян имплантат.
В-третьих, у каждого пациента свои анатомические особенности, и объем костной ткани для постановки имплантата не всегда бывает достаточным.
И, в-четвертых, важно помнить, что для долговечности имплантата необходимо поддерживать идеальную гигиену полости рта, что, мягко говоря, получается далеко не у всех. Здесь мы возвращаемся к ранее упомянутой проблеме периимплантита [5]. Получается своего рода замкнутый круг.
Все эти недостатки приводят к поиску альтернативных способов лечения.
Одним из них может стать тканевая инженерия. В этой статье я постараюсь суммировать недавний прогресс, перспективы и основные направления развития биоинженерии зуба, то есть кратко рассказать о том, что нужно для создания зуба.
Откуда берутся зубы, или одонтогенез in vivo
Естественно, перед тем как разбираться в биоинжениринге, нужно понимать, как зуб развивается изначально в организме человека.
Формирование зубов — достаточно сложный процесс, который сопровождается тканевым взаимодействием и контролируется огромным количеством сигнальных молекул (рис.3) [6].
Рисунок 3. Стадии развития зуба. В процессе развития зуб проходит через следующие стадии: плакоды, почки, колпачка, колокола, стадии развития корня и прорезывания. Формирование зуба начинается в области дентальной пластинки, которая состоит из мезенхимальных клеток и инвагинированного эпителия. На первом этапе из дентальной пластинки образуется зачаток зуба (стадия плакоды). Во время стадии колпачка формируется первичный эмалевый узел, а на стадии колокола — вторичные эмалевые узлы, которые формируют бугорки будущих коронок зубов. Здесь же эпителиальные и мезенхимальные клетки зародыша зуба дифференцируются в амелобласты, одонтобласты и клетки дентального фолликула. Амелобласты и одонтобласты продуцируют эмаль и дентин соответственно. Клетки дентального фолликула дифференцируются в клетки тканей периодонта: в периодонтальную связку, цемент и альвеолярную кость.
Зуб развивается из тканей, образованных зародышевым листком эктодермой. Делясь и дифференцируясь, клетки эктодермы формируют структуры, необходимые для развития зуба: дентальный эпителий и нервный гребень, который позже преобразуется в мезенхиму. Формирование зуба инициируется и регулируется эпителиально-мезенхимальными взаимодействиями. Самый ранний признак развития зуба — образование дентальной пластинки, подковообразного утолщения эпителия вдоль верхней и нижней челюстей. Дальнейшие этапы включают стадии плакоды, почки, колпачка, колокола и развитие корня [6], [7].
В развитии зуба основную роль играет взаимодействие между клетками эпителия и мезенхимы. Почему же в процессе развития зародыша формируется именно зуб, а не другой орган, например, кишечник? Все дело в том, что клетки, участвующие в развитии зуба, обладают одонтогенной компетентностью. Генетическая подоплека одонтогенности, то есть способности стволовых клеток дифференцироваться непосредственно в дентальные клетки, до конца не выяснена, хотя выделено более 200 генов, «причастных» к развитию зуба. Во многих работах, направленных на изучение данного феномена, также уделяется много внимания неким эпителиальным сигнальным центрам. Всего на данный момент мы знаем о 4 таких центрах: дентальная пластинка, плакода, первичные и вторичные эмалевые узлы, основная роль которых заключается в экспрессии сигнальных молекул, регулирующих формирование зуба [8], [9].
Негонконгская «Триада»
Теперь, когда мы так много знаем о происхождении и развитии зуба, можно перейти непосредственно к интересующей нас теме — тканевой инженерии.
Тканевая инженерия представляет собой совокупность методов и процедур, направленных на регенерацию биологических тканей. Она включает в себя триаду основных элементов (рис.4): стволовые клетки, внеклеточный матрикс или скаффолд (от англ. scaffold — помост), факторы роста и сигнальные пути (signaling) [10].
Рисунок 4. Триада тканевой инженерии. Основу триады тканевой инженерии составляют стволовые клетки, факторы роста и внеклеточный матрикс.
Цель тканевой инженерии — заместить утраченные клетки, ткани и органы, либо способствовать их регенерации, либо просто восстановить нарушенную функцию.
Сегодня мы много слышим и читаем о стволовых клетках. Это та отрасль науки, где ведут горячие споры. Информация, которая выходит к потребителям, как правило, не всегда объективна. Что же на самом деле представляют собой стволовые клетки, и как и какие из них можно использовать в тканевой инженерии зуба?
Давайте знакомиться: стволовые клетки — это недифференцированные эмбриональные или взрослые (постнатальные) клетки, способные проходить через огромное количество клеточных делений, находясь в недифференцированном состоянии, а также образовывать промежуточные клеточные типы — предшественники, которые могут дифференцироваться в различные клетки и создавать полноценные ткани и органы (рис.5) [10], [11].
Рисунок 5. Классификация стволовых клеток по способности к дифференцировке. Стволовые клетки по масштабу дифференцировки делят на тотипотентные, плюрипотентные, мультипотентные и унипотентные. Тотипотентные клетки способны дифференцироваться в любой тип клеток взрослого организма. Плюрипотентные клетки могут продуцировать специализированные клетки трех зародышевых листков (эктодермы, эндодермы и мезодермы), но не целый организм. Мультипотентные клетки продуцируют ограниченный набор типов клеток. Унипотентные клетки способны к дифференцировке только в один вид клеток [13].
Первую клеточную линию эмбриональных стволовых клеток выделили в далеком 1998 году [12]. На самом деле, не так уж и давно, а с точки зрения хода истории можно сказать совсем недавно, но прогресс колоссален [10].
Эмбриональные стволовые клетки выделяют из бластоцисты в течение развития эмбриона. Они дают рост трем зародышевым слоям: экто-, эндо- и мезодерме. Эти клетки тотипотентны, то есть они могут развиться в каждый из более 200 типов клеток взрослого организма [10].
Сейчас известно 3 источника эмбриональных стволовых клеток млекопитающих: клетки, выделенные из внутренней клеточной массы бластоцисты; клетки тератом и первичные половые клетки зародыша [10].
Как было раньше упомянуто, стволовые клетки бывают не только эмбриональные, но и постнатальные. Что касается «взрослых» стволовых клеток, то они существуют в организме в различных тканях, включая костный мозг, кровеносные сосуды, печень, кожу, жировую ткань и дентальные ткани. Они локализованы в специальных нишах, где идет регуляция их пролиферации, миграции и сроков жизни. Постнатальные стволовые клетки мультипотентны, то есть дают рост только одному типу клеток.
Дентальные стволовые клетки представляют собой популяцию постнатальных мезенхимальных стволовых клеток (МСК), обладающих способностью к самообновлению и дифференцировке [4], [14]. В зависимости от локализации депо МСК (рис. 6) [15], они подразделяются на:
Рисунок 6. Стволовые клетки зуба. Схематическое изображение источников дентальных стволовых клеток. Расшифровку аббревиатур смотрите во врезке ниже.
Аббревиатуры
Остановимся на некоторых из них.
Стволовые клетки пульпы можно достаточно легко выделить из пульпы удаленных зубов. Они представляют собой очень привлекательный и перспективный источник аутологичных стволовых клеток и могут применяться как для регенерации дентина, пульпы и цемента, так и для восстановления костной ткани [15]. Помимо этого они проявляют сильную нейрорегенеративную активность, что представляет особую ценность при лечении повреждений спинного мозга: МСК пульпы кроме подавления раннего воспалительного ответа ингибируют апоптоз нейронов, астроцитов и олигодендроцитов после травмы, что приводит к сохранению нервного волокна и миелиновой оболочки. Также установили, что они способствуют регенерации перерезанных аксонов. Таким образом, ученые предполагают, что МСК пульпы смогут обеспечить значительные терапевтические преимущества в лечении травм спинного мозга [16].
Стволовые клетки удаленных молочных зубов — это постнатальная популяция стволовых клеток с высокой пролиферативной способностью, высокой жизнеспособностью и потенциалом многолинейной дифференциации (например, в остеобласты, нейронные клетки и одонтобласты) [15].
Мезенхимальные стволовые клетки десны идеально подходят для восстановления поврежденных тканей пародонта, мышц и даже сухожилий. Но пока не совсем ясно, способны ли они формировать клетки дентина и пульпы [15].
Прогениторные клетки зубного зачатка — относительно новая популяция стволовых клеток, которую обнаружили в мезенхиме зачатка третьего моляра на стадии колокола. Они показывают такую же многоуровневую дифференциацию, как и другие МСК зуба, включая способность к дифференцировке в адипоциты, остеобласты, одонтобласты, хондроциты и нейроны, а также могут дифференцироваться в клетки с морфологическими, фенотипическими и функциональными характеристиками гепатоцитов. Отсюда предполагают, что данный тип стволовых клеток в будущем смогут использовать для лечения заболеваний печени [15].
Таким образом, каждый тип дентальных стволовых клеток имеет свои особенности и сферы применения не только в стоматологии, но и в других областях медицины.
Помимо описанных выше МСК, в тканевой инженерии используют и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), полученные из соматических клеток. Впервые о них заговорили в 2006 году, когда японские ученые Кадзутоси Такахаси и Синъя Яманака показали, что соматические клетки можно перепрограммировать в ИПСК с помощью усиления экспрессии определенных факторов транскрипции (Oct3/4, Sox2 и Klf4) [17], [18]. Сами по себе эти клетки иммунологически нейтральны и, что не менее важно, не вызывают таких этических препирательств, как стволовые эмбриональные клетки. Однако для их перепрограммирования использовали вирусных агентов, что могло повлечь за собой формирование новообразований [19]. Были попытки использования вместо вирусов химических молекул [20], но, к сожалению, процент успешного репрограммирования оказался невелик. Сейчас развивают новые способы получения ИПСК, поскольку их применение выглядит достаточно привлекательным и весьма многообещающим.
Что нам стоит зуб построить?
Для использования стволовых клеток в тканевой инженерии необходимо наличие скаффолда и ростовых факторов (рис. 7). Идеальный скаффолд должен поддерживать прикрепление, миграцию, пролиферацию и пространственную организацию клеток.
Рисунок 7. Что нам стоит зуб построить?
В основном, скаффолд как подходящий матрикс для реконструкции тканей должен соответствовать следующим требованиям [21]:
Материалы, используемые для формирования скаффолдов, разделяют на натуральные и синтетические (рис. 8) [22]. Биоактивное стекло, полимолочная кислота, различные композиты (многокомпонентные материалы, в основе которых — матрица на основе металла, полимера или керамики) — все это синтетические материалы. Несмотря на то, что эти материалы позволяют изготовлять скаффолды необходимой формы, их применение весьма ограничено ввиду неудовлетворительной биосовместимости и токсичности. Из биоматериалов (натуральных материалов), используемых для создания скаффолдов, можно выделить коллаген, хитозан, гиалуроновую кислоту. Они состоят из макромолекул, которые также входят в состав экстраклеточного матрикса, поэтому биосовместимы и хорошо биодеградируемы. Однако они менее прочные и способны вызывать реакции отторжения [21].
Рисунок 8. Трехмерный скаффолд зубов мыши и человека. а — Нижний центральный резец мыши. б — Нижний первый моляр человека. Использованы 3D-реконструкция и биопечать. Материал — гидроксиапатит и поликапролактон. Визуализируются микроканалы (d = 200 нм), в которые вводят МСК и факторы роста (в и г).
Самым подходящим и отвечающим на большинство требований скаффолдом является либо скаффолд, полученный из экстраклеточного матрикса (ЭКМ-скаффолд), либо его аналог. За счет своей идентичности с внеклеточным матриксом такие скаффолды способны обеспечить наилучшую взаимосвязь с клетками и ростовыми факторами. Дентальные МСК, такие как стволовые клетки пульпы и периодонта, при культивировании в ЭКМ-скаффолдах проходили дифференцировку в одонтогенном направлении. После имплантации же данного скаффолда формировалась пульпа [10], [23].
Помимо скаффолда и стволовых клеток, необходимо связывающее их звено, которое бы регулировало рост ткани. Таковым могут быть факторы роста, определенные гены и интерферирующие РНК [7].
Факторы роста — пептидные молекулы, передающие сигналы для управления клеточным поведением и взаимодействующие со специфическими рецепторами на поверхности клеток [24]. Они обеспечивают взаимосвязь и взаимодействие между клетками и экстраклеточным матриксом. Вслед за повреждением клетки начинается секреция ростовых факторов, запускающих в дальнейшем процессы регенерации и ангиогенеза. Примером «работы» факторов роста в зубе можно назвать образование вторичного и третичного дентина, которое происходит при близком расположении кариозной полости к пульпе зуба либо при повышенной стираемости зубов. Среди ключевых факторов роста во время развития зуба можно выделить костный морфогенетический белок (BMP), тромбоцитарный фактор роста (PDGF) и фактор роста фибробластов (FGF). Именно их в первую очередь используют в тканевой инженерии зуба [25–27]. Для доставки факторов роста могут использовать как клетки и наночастицы, так и сам скаффолд.
Рецепт готов
Вот и всё, если кратко, что необходимо для создания зубов. Таким образом, рецепт по созданию зуба выглядит примерно так:
Технологии регенеративной медицины прогрессируют невероятно быстро. И уже сейчас разработаны, наверное, самые основные положения для тканевой инженерии зуба. Все они происходят из наших знаний о клеточных и молекулярных основах развития зуба. Мы понимаем, что наилучшего результата в биоинжениринге зуба можно достичь только в присутствии двух типов клеток, а не одного: это и клетки эпителия, и мезенхимальные клетки (куда же без них?) [28]. Однако на одних клетках зуб не построишь. Таким образом, здесь нельзя исключать роль факторов роста и внеклеточного матрикса. К счастью, наука не стоит на месте, и новые положения активно разрабатывают. Возможно, в ближайшее время копилка знаний под названием «тканевая инженерия зуба» пополнится очередной не менее ценной «монетой».
Но, несмотря на весь многообещающий потенциал тканевой инженерии в стоматологии, предстоит решить еще задачи, связанные с проведением клинических испытаний, с иннервацией и кровоснабжением биоинженерного зуба, его связочным аппаратом, сроками его прорезывания, а также с выбором пула стволовых клеток и технологии работы с ними, и еще ряд других не менее насущных задач [10], [29].
Что касается самого основного, а именно стволовых клеток: в проведенных экспериментах (стоит отметить, что практически все они проведены на мышах), в основном, использовали эмбриональные стволовые клетки. Но в клинике их применение резко лимитировано, в том числе законодательно. Поэтому остаются только постнатальные стволовые клетки (не считая ИПСК, где тоже не все спокойно), и здесь перед нами возникает следующая загвоздка: в отличие от мышей, у человека отсутствует ниша дентальных стволовых клеток, именно поэтому наши зубы не имеют способности к постоянному росту. Те МСК, которые пригодны для использования, нельзя получить без повреждения зуба или уж тем более в том случае, если зуб ранее лечили эндодонтически, то есть с удалением пульпы. Те же, к которым доступ открыт, не обладают одонтогенной компетентностью, например, МСК десны. Это только одна из дилемм, которые еще предстоит решить (рис.9).
Рисунок 9. Борьба за здоровые зубы человечества.
Вперед в будущее!
Конечно же, не вызывает сомнения тот факт, что в скором времени биоинжениринг зубов станет неотъемлемой частью стандартных протоколов лечения поражений зубов. Возможно, что методики регенеративной стоматологии позволят нам создать полноценный зубодесневой комплекс. Важно помнить, что методы, разработанные в соответствии с требованиями и задачами биоинженерии зуба, смогут подстегнуть развитие новых подходов в регенерации других тканей и органов и таким образом поспособствовать прогрессу не только в стоматологии, но и в области регенеративной медицины в целом. Ну что ж, вперед в будущее!