растут ли зубы у взрослых людей в течении всей жизни
Возрастные изменения зубов
Особенностью человеческого организма является наличие двух пар элементов зубного ряда, смена первого из которых проходит еще в период взросления. На протяжении всей жизни структура зубочелюстного аппарата подвергается активному воздействию, как внешних, так и внутренних факторов, что обуславливает постепенную утрату эстетики и функциональности.
Особенности развития зубной ткани
Структура каждого коренного зуба включает в себя коронку – внешнюю часть, шейку, а также корневой участок, обеспечивающий фиксацию в костной ткани и питание элемента. Коронка покрыта защитным слоем – внешней эмалью, цементом и дентином, призванными защитить от внешнего воздействия пульпарную камеру. От состояния пульпы зависит достаточность поступления в зубную ткань питательных элементов; кроме того, в ней располагаются нервные окончания, уходящие в корень зуба, поэтому при воспалительных процессах или повреждениях, затрагивающих данный слой, возникает выраженный болевой синдром. Возрастные изменения зубных тканей – неотъемлемая часть естественного старения организма.
Как долго растут зубы?
Формирование молочных элементов начинается еще в период развития плода – зубная пластинка образуется на втором месяце, а уже к середине срока можно выявить клетки, отвечающие за строение структуры эмали и дентина. Пульпа и дентинные слои очерчиваются ближе к концу второго триместра, параллельно процессу образования коллагеновой волокнистой структуры. Прорезывание молочных зубов начинается спустя 9-11 месяцев с момента рождения ребенка, и к двум-трем годам уже формируется полный комплект. Коренные единицы располагаются непосредственно за молочными – изначально их разделяет небольшая перегородка, постепенно разрушающаяся по мере роста постоянных элементов.
Отправной точкой в смене прикуса считается возраст 6-7 лет: процесс начинается с фронтальных резцов верхней челюсти, и длится до подросткового периода, завершаясь к 13 годам. Стоит отметить, что коренные единицы формируются и развиваются дольше, чем молочные – особенно это касается «восьмерок», или зубов мудрости, в отдельных случаях беспокоящих своих обладателей уже старшем возрасте.
Характерные возрастные изменения в процессе роста
Прорезывание коронки означает, что она становится уязвимой для воздействия внешних факторов, к числу которых относятся как патогенные бактерии, так и механические нагрузки. Первыми изменениям подвергаются эмалевый и дентинный слой – исследования показывают, что высота зубов с каждым годом уменьшается в среднем на 0,035 мм, что обуславливается стиранием защитного покрытия. Более интенсивная убыль является патологическим признаком, а также следствием злоупотребления вредными привычками.
С возрастом меняется естественный оттенок и структура эмалевого покрытия. Формируются трещины и сколы, скапливаются красящие пигменты, образуются участки, через которые в ткань проникает налет, содержащий патогенные микроорганизмы. Стоит отметить, что в человеческом организме не предусмотрен механизм регенерации зубной эмали, поэтому любые повреждения требуют врачебного осмотра и, при необходимости, комплексного лечения, исключающего негативные последствия.
Возрастные изменения пульпы
Старение затрагивает и внутреннюю структуру зубов. Сокращение объема пульпы, а также образование фиброзных отложений, приводит к скоплению минералов, ухудшающих состояние внутренних сосудов и капилляров, обеспечивающих питание элемента. Среди пациентов старшей возрастной группы нередко диагностируется пульпарный атеросклероз, следствием которого становится хрупкость и уязвимость зубов.
Изменения костной и десенной ткани
Еще один характерный признак возрастных изменений – снижение плотности структуры костной ткани, выражающееся в сокращении высоты, а также проявлении избыточной подвижности элементов зубного ряда. Распространенной патологией считается челюстной остеопороз, поражающий пациентов старше 50 лет. Кроме того, ослабление костной ткани приводит к адентии – выпадению зубов – следствием которой становится некорректное распределение жевательной нагрузки, приводящее к атрофии.
Негативные процессы также затрагивают мягкие ткани полости рта. Десенная рецессия, как правило, выступает результатом развития патологий пародонта, генетической предрасположенностью, несоблюдением врачебных рекомендаций и наличием вредных привычек. В конечном счете возрастные изменения приводят к полному выпадению зубов, требующему оперативного стоматологического лечения. При этом избежать преждевременной адентии позволяет регулярное посещение врача, предусматривающее профилактические и физиотерапевтические процедуры, а также восстановление отдельных утраченных или разрушенных единиц.
У человека могут расти зубы в течение всей жизни
Весь контент iLive проверяется медицинскими экспертами, чтобы обеспечить максимально возможную точность и соответствие фактам.
У нас есть строгие правила по выбору источников информации и мы ссылаемся только на авторитетные сайты, академические исследовательские институты и, по возможности, доказанные медицинские исследования. Обратите внимание, что цифры в скобках ([1], [2] и т. д.) являются интерактивными ссылками на такие исследования.
Если вы считаете, что какой-либо из наших материалов является неточным, устаревшим или иным образом сомнительным, выберите его и нажмите Ctrl + Enter.
Группа биологов в процессе изучения восстановления зубов у рыб, обитающих в одном из пресных африканских озер, выяснили, что механизмом легко поддается управлению и вполне возможно запустить рост коренных зубов и у людей.
Зубы и вкусовые рецепторы развиваются из одного эпителия, поэтому ученых интересовали оба элемента. Рыбы не имеют языка, и вкусовые рецепторы находятся у них между зубами.
В озере Ньяса проживают различные виды цихлид, которые смогли приспособиться к непростым условиям – у одного вида практически нет зубов, поскольку они питаются только планктоном, другим, которые питаются водорослями, необходимы и зубы, и рецепторы, чтобы по вкусу отличать вредную пищу.
В своем исследовании ученые вывели гибрид, из двух видов рыб и уже во втором поколении появились отличия в генах, а также были выявлены схожие гены, которые имели отношение к развитию зубов и вкусовых рецепторов у грызунов.
Зародышей рыб помещали в особый состав, и исследователи нашли механизмы управления процессом развития тканей, в результате, зубы и рецепторы и эмбрионов развивались быстрее. Такие изменения начинались в самом начале формирования челюсти, примерно, через неделю жизни плода.
Несмотря на то, что есть кардинальные анатомические отличия зубов и вкусовых рецепторов, они формируются из одного эпителия. При определенных химических сигналах процесс восстановления (роста) зубов может начаться и у человека, предполагают специалисты.
По словам самих исследователей, они не ожидали, что эти процессы поддадуться управлению, но это может означить, что эпителием в ротовой полости человека точно также можно управлять и запустить процесс роста коренных зубов. Ученые намерены провести ряд исследований и выяснить, как можно заставить эпителий человека начать производить не только зубы, но и вкусовые рецепторы.
Но эксперты отметили, что нужно не запустить процесс роста новых зубов, важно понять, как происходит развитие кровеносных сосудов, нервных окончаний, без которых полноценное функционирование как зуба, так и рецепторов, невозможно.
Подобные выводы делали исследователи из Национальной академии наук, которые проводили опыты с эмбрионами грызунов.
Ученые вводили эмбрионам особый тиггер, в результате чего у взрослой особи после выпадения коренных зубов росли новые зубы, правда, отличающие по форме. У грызунов зубы имеют сложную форму с несколькими выростами, а новые зубы были конусообразной формы.
Тогда ученые выдвинули предположение, что в геноме человека заложена информация о постоянном восстановлении зубов, но по неизвестным причинам этот процесс отключается после выпадения молочных зубов в детском возрасте.
Эксперименты с зубами на грызунах проводились и в Японии, но по другому методу – ученые вводили в десны обработанные куски ткани, в результате у грызуна вырастал полноценный резец.
В Каролинском институте ученые предложили другой вариант восстановления зубов, после того. Как обнаружили, что в нервах зуба есть стволовые клетки. Это открытие объясняет процесс роста и восстановления зубов.
[1], [2]
Возрастные изменения зубов человека
На всю жизнь нам дано всего два набора зубов, причем с молочными мы расстаемся еще в детстве. Даже полностью здоровые, ровные и красивые коренные зубы со временем могут потерять былую красоту и форму. Удивляться этому не стоит, ведь зубы — это часть нашего организма, поэтому они тоже подвержены старению. О том, как изменяются зубы у человека с возрастом и можно ли замедлить этот процесс, читайте в материале Startsmile.
Как развиваются ткани зуба у человека?
Анатомически зуб человека состоит из коронки, шейки и корня. Видимая часть зуба окружена твердыми тканями — эмалью, дентином и цементом, которые защищают мягкую ткань — пульпу. Она простирается от коронки зуба до его корней, имеет большое количество сосудов и нервных окончаний и принимает непосредственное участие в питании всего зуба. К сожалению, возрастным изменениям подвергаются все ткани зуба, поэтому в данном случае мы имеем дело с комплексным старением.
Развитие зубов начинается еще во внутриутробном периоде. Уже на втором месяце у плода формируется ротовая полость с зубной пластинкой. На ней образуются зачатки молочных зубов. К четвертому месяцу происходит четкая дифференциация клеток. Мы можем обнаружить энамелобласты, которые отвечают за образование эмали, и дентинобласты, которые образуют основу для дентина. К шестому месяцу формируются наружный и внутренний слои дентина с сетью канальцев, а также происходит постепенное образование пульпы, в частности — формирование коллагеновых волокон.
До какого возраста растут зубы у человека?
Молочные зубы начинают прорезываться до наступления одного года. Как правило, в 2-2,5 года ребенок получает полный набор молочных зубов. Коренные зубы расположены сразу же за молочными: между ними есть перегородка, которая разрушается в процессе прорезывания постоянных зубов. Смена зубов у человека начинается в возрасте 6-7 лет: первыми обычно выпадают верхние резцы. Молочный прикус сменяется постоянным примерно к 12-13 годам. Коренные зубы развиваются медленнее молочных, а корни зубов мудрости и вовсе могут продолжать формироваться вплоть до 23 лет и даже позже.
Возрастные изменения роста и развития зубов
Как только зубы (и молочные, и коренные) начинают прорезываться, они становятся уязвимыми для внешней среды, но при этом обретают защитника в виде слюны, которая не только помогает уничтожать бактерии, но и принимает непосредственное участие в насыщении зубов различными минералами. Первыми возрастные изменения испытывают эмаль и дентин. С каждым годом вследствие стирания эмали наши зубы уменьшаются в высоту. Средний показатель составляет около 0,035 миллиметра в год, однако у некоторых людей наблюдается повышенная стираемость зубов из-за анатомических особенностей и вредных привычек. Изменяются цвет и структура эмали: в ней накапливается все больше красителей, что приводит к пожелтению и потере блеска. На поверхности эмали образуются трещины и микроповреждения, куда проникает налет. Со временем он минерализуется и препятствует проникновению в эмаль органических веществ и полезных микроэлементов. Следует помнить, что эмаль не восстанавливается, поэтому при повреждениях и заболеваниях нужно своевременно обращаться к врачу и не дожидаться, пока возникнут осложнения. Что касается дентина, то с годами он все медленнее регенерирует, причем качество заместительного дентина также становится хуже.
Возрастные изменения пульпы зуба
Регрессивные и возрастные изменения в пульпе зуба также сказываются на стоматологическом здоровье. С годами пульпа уменьшается, а в ее тканях часто наблюдаются фиброзные изменения. Отложение минералов негативно влияет на состоянии сосудов и капилляров. Атеросклероз сосудов пульпы возникает у многих людей старше 50 лет. Из-за этого ткани зуба перестают получать должное питание, из-за чего становятся более хрупкими и уязвимыми. Многих интересует, как по зубам определить возраст человека. Более-менее точные данные может дать только медицинская экспертиза. Определить возраст человека по зубам «на глаз» весьма трудно, поскольку даже у относительно молодых людей зубы могут быть в весьма запущенном состоянии, и наоборот.
Возрастные изменения костной ткани и десен
Помимо возрастных изменений в зубах, с годами у человека, как правило, снижается плотность костной ткани и уменьшается ее высота. Нередко у пожилых людей возникает остеопороз челюсти. Усугубляют клиническую картину адентия (частичная или полная) и некачественные протезы, из-за которых нарушается распределение жевательной нагрузки. Изменения могут коснуться не только твердых, но и мягких тканей. Возрастная рецессия десны возникает как на фоне перенесенных заболеваний (например, пародонтита), так и из-за плохой генетики, неправильного образа жизни и вредных привычек, особенно курения. На запущенной стадии это приводит к расшатыванию и потере зубов.
Как можно избежать возрастных изменений с помощью современной стоматологии?
Несмотря на то, что с годами наши зубы стареют вместе с остальным организмом, это не значит, что в пожилом возрасте невозможно сохранить привлекательную и здоровую улыбку. Правило номер один — это качественная ежедневная гигиена. Правило номер два — регулярные профилактические визиты к стоматологу. Профессиональная чистка поможет удалить твердые зубные отложения и предотвратить развитие кариеса, а процедура реминерализации улучшает состояние эмали. Лазерная и физиотерапия сегодня активно применяются для укрепления десен, поэтому, если у вас есть проблемы с пародонтом, рекомендуется не только посещать профильного специалиста, но и следить за здоровьем десен в домашних условиях. Правило номер три — сбалансированное и здоровое питание вкупе с приемом витаминных комплексов. Это поможет не только зубам и полости рта, но и остальным системам организма.
Жизненный цикл наших зубов
Как известно, зубы у человека на протяжении жизни вырастают дважды. До 6-7 лет полностью формируется молочный прикус, до 12-13 лет «детские зубы» меняются на «взрослые» – к этому времени завершается формирование постоянного прикуса. Несколько позже, вплоть до 20-летнего возраста могут вырасти еще 4 зуба – «мудрости». Их название отражает поздний период роста. Они самые последние в ряду, при этом для них очень часто не хватает места и рост их сопряжен со множеством проблем.
Жизненный цикл зубов
Почти все органы нашего тела формируются еще в утробе. Зубы – не исключение. Уже в возрасте 6 недель у плода появляются зачатки первых зубов: по 10 шт. на верхней и нижней челюсти. Итого – 20 маленьких «почек». Это и есть будущий молочный прикус.
Смотрите интересную инфографику о том, какую жизнь проживают наши зубы, а сразу следом – более подробно о каждом этапе и полезные советы, как сохранить зубы до старости.
| Рождение | Ребенок рождается с полностью сформированными зачатками зубов – находятся они прямо под поверхностью десны. Интересно также то, что некоторые малыши уже рождаются с одним или несколькими зубами |
|---|---|
| 2-3 месяца | У малыша начинают резаться первые зубы. Это довольно неприятный процесс, который сопровождается обильным слюноотделением, болезненностью, ухудшением настроения ребенка, отказом от еды. Кроме того, во время прорезывания значительно снижается местный иммунитет, что увеличивает риск развития вирусной инфекции. Именно этим объясняется частое повышение температуры в данный период |
| 6-14 месяцев | Начинают появляться зубы. Первыми вырастают нижние резцы, затем – верхние. Всего у ребенка должно вырасти 20 шт., в том числе по 2 многокорневых жевательных с каждой стороны – это и будет молочный прикус |
| 6-7 лет | В это время «детские» зубы начинают выпадать. Происходит смена молочного прикуса на постоянный |
| 12-13 лет | Период полного завершения формирования постоянного прикуса. К этому возрасту молочные должны выпасть полностью, а на их месте вырасти постоянные. Помогать зубам выпасть в большинстве ситуаций не требуется – это естественный и физиологический процесс, который не требует стороннего вмешательства. Но вот показываться врачу все же стоит: важно следить и за ранкой, и за процессом в целом |
| 17-21 год | В этот период могут вырасти «зубы мудрости» – самые дальние в ряду. Всего их 4 шт. На их месте не было молочных предшественников, поэтому путь им приходится прокладывать самостоятельно. Кроме того, они растут в период, когда костная ткань полностью сформировалась и является очень твердой. Именно поэтому их рост сопряжен с такими проблемами, как болезненность, острое воспаление слизистой, неправильное положение в ряду и даже ретенция (зуб не прорезывается, формируется и полностью остается в костной ткани) |
| 20 лет и старше | Начиная с этого возраста (а при наличии проблем с организмом или при занятиях опасными видами спорта даже раньше) мы начинаем терять зубы. При отсутствии или плохой гигиене, при неправильном питании, появлении заболеваний многих органов и систем организма эмаль становится более слабой и подвергается атаке бактерий. С возрастом уменьшается количество слюны – а именно она является естественным средством очищения от налета. Во многом поэтому зубы и десны становятся более восприимчивыми к разрушению. Стоит также помнить, что к потере приводят не только стоматологические заболевания, но также проблемы с деснами |
Интересные факты
Цвет эмали
Естественный цвет эмали может быть совершенно любым и крайне редко он является белоснежным. Как правило, эмаль немного желтоватая или сероватая. У детей зубы могут иметь даже синеватый оттенок, который говорит о наличии большой пульпы и ее близком расположении к эмали
О первых зубах у ребенка
Некоторые дети могут рождаться с одним или даже несколькими зубами, которые формируются еще в утробе матери. Не важен также возраст, когда у малыша появляются первые зубы – в три или десять месяцев. Главное, чтобы в целом молочный прикус был сформирован полностью и правильно
О важной роли молочных зубов
Молочные зубы служат в первую очередь основой для постоянных – они буквально прокладывают им путь. Если первые зубы выросли прямо, совершенно не обязательно, что последующие вырастут также. Впрочем, возможна и обратная ситуация, поэтому контролировать формирование и рост всех зубов нужно под контролем лечащего врача
О зубах мудрости
Зубы мудрости могут и не прорезаться – это совершенно нормальное и довольно распространенное явление. Удалять или оставлять выросшие зависит от их состояния: если они приносят только дискомфорт, при наличии кариеса или пульпита вылечить их крайне затруднительно, вполне можно пожертвовать такими зубами, поскольку никакой функциональной нагрузки они не несут
О проведении гигиены полости рта
Согласно статистике, чистку 2 раза в день проводят только 57% женщин и 46% мужчин. Остальные периодически пропускают столь важную процедуру, которая позволяет эффективно справится с налетом и тем самым защитить эмаль и десны от атаки вредных бактерий
Об использовании зубной нити
Согласно исследованиям, сегодня только 50% жителей населения используют зубную нить ежедневно. Между тем, это отличный способ профилактики многих стоматологических заболеваний: именно нить эффективно очищает межзубные промежутки от остатков пищи и налета. Альтернативой нити сегодня может стать только ирригатор – щетка с такими узкими пространствами не справится
Полезные советы, как сохранить зубы с детства
Самые главные требования – это регулярная гигиена и прохождение профилактических осмотров у стоматолога. Родителям очень важно выработать у ребенка правильную привычку с самого детства, чтобы сохранить ее до конца жизни и защитить зубки от множества стоматологических проблем.
Руководство по выращиванию зубов
Шок и трепет перед посещением дантиста знакомы нам с детства. Да и у многих взрослых душа уходит в пятки от позвякивания инструментов, а порой — от одного только вида стоматологической клиники. В итоге, несмотря на все успехи современной медицины, надежды на будущее без кариеса практически не осталось. А ведь именно он вместе с пародонтитом является основной причиной потери зубов у людей всех возрастов. Проблема стимулирует поиски новых методов лечения, в том числе и в области биоинженерии. Методов, которые позволят забыть о пломбах и коронках и просто вырастить новые здоровые зубы вместо поврежденных.
Тканевую инженерию в стоматологии применяли еще в эпоху фараонов: древнейшие известные зубные имплантаты найдены археологами именно в Египте. Среди них есть и зубы, которые были реимплантированы женщине на место утерянных и частично интегрировались с живой тканью. В мужской челюсти обнаружился искусственный зуб, мастерски вырезанный из раковины моллюска еще 5500 лет назад. Но несмотря на внушительный срок, полноценного лечения пациента с адентией, то есть полной или частичной потерей зубов, не существует до сих пор.
История вопроса
Аристотель описывает регенерацию кончика хвоста у ящерицы.
В костном мозге найдены два типа стволовых клеток: гемопоэтические предшественники кровяных телец и мезенхимальные предшественники костной и хрящевой ткани, включая зубы.
Впервые выделены и выращены «в пробирке» эмбриональные стволовые клетки мышей.
Стволовые клетки обнаружены в зубной пульпе человека.
Успешная изоляция и культивирование в лаборатории эмбриональных стволовых клеток человека.
Показано, что мезенхимальные стволовые клетки в пульпе способны регенерировать дентиноподобные тканевые комплексы.
Удается выделить популяцию стволовых клеток из еще живых остатков разрушенного зуба.
Обнаружение стволовых клеток в периодонтальной связке, которая удерживает зуб на месте.
Зрелые дифференцированные клетки мышей успешно «перепрограммированы» в стволовые (индуцированные плюрипотентные) клетки.
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки получены из фибробластов человека.
Из стволовых клеток пульпы на искусственном скаффолде выращены дентиноподобные комплексы.
Свои или искусственные
Ортопедические конструкции и имплантаты до некоторой степени компенсируют функции утраченного зуба, однако у этих искусственных заменителей отсутствуют сосуды, нервные окончания и рецепторы. Кроме того, они не образуют периодонтальную связку — слой соединительной ткани между корнем зуба и костью, формирующей стенку лунки. Периодонт способствует закреплению зуба в альвеоле и обеспечивает его механическую устойчивость: сила жевательных мышц человека составляет целых 390 кг, и связка распределяет это давление между зубами.
В отличие от зуба, имплантат неподвижен, а развитие вокруг него соединительной ткани часто заканчивается воспалением (периимплантитом) и требует удаления искусственного зуба. Кроме того, имплантат не может быть соединен в одну конструкцию с зубами пациента как раз из-за неспособности адекватного распределения давления ввиду отсутствия периодонта. Наконец, имплантированный заменитель требует куда более внимательного отношения к гигиене полости рта, что снова возвращает нас к основному источнику наших проблем, «человеческому фактору». Очевидно, идеальным решением была бы технология выращивания настоящих живых зубов, а не пересадка искусственных. Так давайте перейдем к делу.
Самый ранний признак развития зубов — образование дентальной пластинки, подковообразного утолщения эпителия, которое тянется вдоль верхней и нижней челюстей эмбриона. Пройдя через несколько этапов, она образует корни отдельных зубов. Координацию этого процесса обеспечивают как минимум четыре эпителиальных сигнальных центра, клетки которых выделяют вещества, регулирующие формирование зуба.
Все перечисленное выше пригодится нам и для создания новых зубов методами тканевой инженерии. «Рецептура» выращивания любой биологической ткани требует трех базовых компонентов: стволовых клеток, внеклеточного матрикса (скаффолда, который предоставляет опору для развивающихся клеточных структур) и, наконец, факторов роста, объединенных в необходимые для развития зуба сигнальные пути. Пойдем по порядку и начнем с главных героев — стволовых клеток, обладающих одонтогенной компетентностью и способных развиться в ткани зубов.
Дентальные стволовые клетки
В отличие от большинства зрелых клеток, стволовые клетки способны проходить через множество делений и понемногу специализироваться, формируя клетки разных типов. Эмбриональные стволовые клетки тотипотентны и могут превратиться в любой из более чем 200 видов клеток взрослого организма. Постнатальные стволовые клетки сохраняются и в тканях взрослого организма. Они мультипотентны, то есть способны дать начало лишь определенным типам клеток, и локализуются в соответствующих тканях, будь то костный мозг, кровеносные сосуды, печень, кожа или дентальные ткани.
В зависимости от локализации дентальные стволовые клетки (ДСК) подразделяются на стволовые клетки пульпы, удаленных молочных зубов, периодонтальной связки, десны, клетки предшественников зубного фолликула и т. д. Это дает нам немало возможностей их заполучить. Стволовые клетки пульпы можно выделить прямо из удаленных зубов — это удобный и перспективный источник ДСК, подходящих для восстановления как дентина, пульпы и цемента, так и костной ткани. Помимо этого, они проявляют выраженную нейрорегенеративную активность, ингибируя гибель нейронов, астроцитов и олигодендроцитов после травмы, ускоряя восстановление поврежденных аксонов. Популяция стволовых клеток удаленных молочных зубов может дифференцироваться в клетки костной и нервной тканей, а ДСК десны подходят для восстановления пародонта, мышц и даже сухожилий.
Механизмы развития одонтогенных стволовых клеток окончательно не выяснены, однако идентифицировано уже более 200 работающих в них генов. Понятно, что каждый тип ДСК имеет свои особенности, которые обещают им применение не только в стоматологии, но и в других областях медицины. Другим ресурсом стволовых клеток для выращивания зубов остаются индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), полученные «перепрограммированием» взрослых дифференцированных клеток за счет обработки специальным коктейлем сигнальных молекул. Ученые продолжают развивать безопасные методы создания ИПСК и их использования.
Межклеточный матрикс
Но ресурс стволовых клеток для выращивания зубов еще даже не полдела. Для развития и образования сложной структуры зрелой ткани требуется опора, скаффолд из молекул межклеточного матрикса: именно он поддерживает прикрепление, миграцию и пространственную организацию клеток. Просветы и поры в нем обеспечивают движение клеток, ростовых факторов и обмен веществ. Искусственный скаффолд должен быть прост в использовании, обладать биосовместимостью, способностью к деградации в организме и низкой иммуногенностью, хорошими механическими свойствами и т. п.
Среди синтетических материалов для формирования скаффолда стоит упомянуть «биоактивное» стекло, которое может срастаться с биологическими тканями, полимолочную кислоту и композиты на основе металла, керамики или полимеров. Все они позволяют изготовлять скаффолды необходимой формы, хотя их применение остается весьма ограниченным из-за низкой биосовместимости и токсичности. В противоположность им натуральные биоматериалы для скаффолдов — такие как коллаген, хитозан или гиалуроновая кислота — биосовместимы и легко биодеградируются. Однако они менее прочны и способны вызывать реакции отторжения.
В любом случае идеальным материалом для скаффолда будет структура, полученная непосредственно из натуральных полимеров внеклеточного матрикса или из их синтетических аналогов. Росшие на таком скаффолде стволовые клетки пульпы и периодонта при обработке соответствующими сигнальными веществами успешно развивались в одонтогенном направлении — к образованию тканей зуба. Впрочем, к этому мы еще вернемся, а пока нам нужен третий вид ингредиентов.
Сигнальные пути
Стволовые клетки — наш основной ресурс, скаффолд — основа его развития, но дирижировать их взаимодействием должны сигнальные молекулы, включая факторы роста и интерферирующие РНК. Факторы роста — это молекулы пептидов, передающие сигналы для управления клеточным поведением через воздействие на специфические рецепторы на поверхности клеток. Они обеспечивают взаимосвязь и взаимодействие между клетками, а также между ними и внеклеточным матриксом. Так, если кариозная полость оказалась близко к чувствительной пульпе или у пациента наблюдается повышенная стираемость зубов, соответствующие факторы роста запускают образование вторичного и третичного дентина. Идентифицирован и целый ряд факторов роста, действующих во время развития зубов, таких как костный морфогенетический белок (BMP), тромбоцитарный фактор роста (PDGF) и фактор роста фибробластов (FGF). Их доставляют к стволовым клеткам с помощью наночастиц или через сам скаффолд, заполняя его нужным набором молекул.
Для контроля над дифференцировкой клеток используют и молекулы интерферирующей РНК. Они связываются с матричной РНК и останавливают синтез того или иного белка. Для целевой доставки такую РНК превращают в ДНК и в виде плазмиды переносят в клетку. Теперь у нас есть все необходимое для получения зуба: дентальные стволовые клетки (в ассортименте), скаффолд (продукт, идентичный натуральному) и факторы роста (по вкусу).
Рецепт готов
Базовые принципы тканевой инженерии зубов уже разработаны, и попытки перейти к применению на практике предпринимаются больше полутора десятков лет. Пионерами в выращивании зубов можно назвать английских ученых, которые приступили к таким исследованиям еще в 2002 году. И хотя их эксперименты по регенерации твердых зубных тканей особого результата не принесли, уже вскоре ученые из команды Такаши Цуи провели более успешные опыты, продлившиеся около двух лет. После решения ряда проблем им удалось выделить дентальные стволовые клетки из мышиных эмбрионов, «собрать» из них биоинженерный зачаток, вырастить из него полноценный зуб и имплантировать его в челюсть мыши.
Протокол, подготовленный японскими специалистами в ходе этой работы, стал одним из ключевых руководств, которыми пользуются ученые для экспериментов в области тканевой инженерии. На него опирались и российские ученые из стоматологического университета имени Евдокимова (МГМСУ): в 2017 году им удалось провести собственные успешные опыты по выращиванию мышиных зубов. Человеческие зубы более сложны и громоздки, и вырастить их пока не удается. Остаются нерешенными проблемы, связанные с иннервацией и кровоснабжением «биоинженерного» зуба, его связочным аппаратом, а главное — с выбором пула стволовых клеток.
Дело в том, что получить человеческие ДСК можно из здорового зуба (повредив его) или из зуба с удаленной пульпой. Доступные же клетки — такие, как стволовые клетки десны, — не обладают одонтогенной способностью. Научиться получать нужные ДСК из имеющихся ресурсов или индуцированных плюрипотентных стволовых клеток пока только предстоит. Однако нет сомнений в том, что через некоторое время биоинжиниринг зубов поможет и взрослым, и детям окончательно забыть о трепете перед визитом к стоматологу.