Введение
Анатомическое образование
Фолликул зуба, также известный как зубной мешок, состоит из мезенхимальных клеток и волокон, окружающих эмалевый орган и зубную папиллу развивающегося зуба. Это сосудистый фиброзный мешок, содержащий развивающийся зуб и его одонтогенный орган. Зубной фолликул (DF) дифференцируется в периодонтальную связку. Кроме того, он может быть предшественником других клеток периодонта, включая остеобласты, цементобласты и фибробласты, которые соответственно развиваются в альвеолярную кость, цемент с волокнами Шарпея и волокна периодонтальной связки. Подобно зубной папилле, зубной фолликул обеспечивает питание эмалевого органа и зубной папилле, а также обладает чрезвычайно богатым кровоснабжением. Было предложено множество теорий, объясняющих прорезывание зубов. Такие идеи, как ремоделирование альвеолярной кости и удлинение корня, и, в наибольшей степени, наиболее вероятная причина прорезывания зубов у человека – формирование периодонтальной связки.
Ремоделирование костей
Ремоделирование костей челюстей связано с прорезыванием зубов, таким образом, в преэруптивной фазе зуба естественная модель роста верхней или нижней челюсти теоретически перемещает зубы посредством селективной депонирования и реабсорбции костной ткани в прилегающих областях вокруг зуба. У первой группы зубов (таких как постоянные резцы, клыки и премоляры) группа основных волокон развивается позже, чем у второй группы зубов (таких как молочные зубы и постоянные моляры). Можно наблюдать, что корональная половина периодонтальной связки состоит из хорошо организованных, косо расположенных пучков основных коллагеновых волокон, когда прорезывающийся постоянный моляр входит в полость рта. Обратное также верно. Большая часть периодонтальной связки прорезывающегося постоянного премоляра лишена заметного количества организованных основных пучков коллагеновых волокон, идущих от зуба к альвеолярной кости.
Молекулярные детерминанты высыпания зубов
Прорезывание зубов – это тщательно контролируемый процесс, в котором участвуют зубной орган, состоящий из зубного фолликула и органа эмали, а также прилегающие альвеолярные ткани. Баланс между формированием костной ткани, периодонтальной связки и корня, и разрушением костной ткани, соединительной ткани и эпителия обуславливает движение зуба. Остеокласты рекрутируются из циркулирующих моноцитов, которые химически притягиваются к месту резорбции кости в процессе ремоделирования. Фактор роста, стимулирующий колонии, фактор 1, продуцируемый зубным фолликулом, способствует дифференцировке моноцитов в макрофаги и остеокласты. Кроме того, под воздействием эпидермального фактора роста, орган эмали производит интерлейкин-1 альфа, стимулятор резорбции кости, который индуцирует фолликулярные клетки к продукции фактора, стимулирующего колонии, 1. В процессе прорезывания зубов также может быть задействован моноцитарный хемотактический белок 1.
Одонтогенные опухоли
Одонтогенные опухоли могут состоять из одонтогенного эпителия, одонтогенной соединительной ткани или и того, и другого. Одонтогенные опухоли, состоящие преимущественно из эпителия, происходят из одонтогенного эпителия. Одонтогенные опухоли, состоящие из одонтогенной соединительной ткани, возникают из эктомезенхимальной области зубного зачатка, либо из зубной папиллы, либо из зубного фолликула. Одонтогенные опухоли смешанного происхождения содержат как амилобластный эпителий, так и одонтобластную ткань во время активного роста. После завершения развития они состоят главным образом из эмали, дентина и цемента.
Стоматологические фолликульные стволовые клетки
Наличие стволовых клеток в зубной ткани является неотъемлемой частью способности дентальной папиллы (ДП) дифференцироваться в периодонтальную связку. Современные знания о стволовых клетках, присутствующих в ДП, основаны на извлечении ДП из незрелых корней ретинированных зубов. В сравнении с ДП обычно прорезавшегося зуба, ДП ретинированного зуба, например, третьего моляра, не окружает зуб и, следовательно, разделяется на две части. Периапикальный сегмент: он окружает апекс развивающегося корня зуба и опосредует прорезывание зуба. Корональный сегмент: он прикреплен к развивающемуся корню зуба и опосредует рост кости. Стволовые клетки, выделенные из этих двух сегментов, представлены ниже.
Мультипотентектомезэнхимальные прекурсорные клетки
Мультипотентектомезенхимальные прекурсорные клетки, также известные как DFC, обнаруживаются в корональной части дентофолликула (DF) ретинированных третьих моляров человека. DFC считаются мультипотентными и являются, в особенности, предшественниками клеток аппарата прикрепления зуба. Клетки этой ткани экспрессируют типичные маркеры для фибробластов периодонта, альвеолярных остеобластов и цементобластов. При культивировании DFC демонстрируют морфологию, сопоставимую с морфологией фибробластов, и экспрессируют маркеры, такие как Nestin и STRO 1, которые являются типичными маркерами дентальных стволовых клеток. Эти клетки обладают высокой пролиферативной способностью и пролиферируют, как правило, с более высокой скоростью, чем пролиферирующие мезенхимальные стволовые клетки, полученные из костного мозга.
Регулирование DFC
Начало дифференциации контролируется рядом различных внеклеточных факторов, таких как факторы роста, контакты между клетками, внеклеточный матрикс и механическая нагрузка. Эти факторы координируют свои действия, чтобы индуцировать или модулировать процесс дифференцировки в определенный функциональный тип клеток организма. Недавно были проведены исследования дифференцировки культивируемых DFC в биоминерализующие клетки. Эти исследования выявили новые механизмы клеточной дифференцировки. Кроме того, протеомика и транскриптомика DFC предоставили информацию о профилях экспрессии генома, что позволило более четко понять молекулярные механизмы в клетках. В ходе этих исследований был также обнаружен внеклеточный путь, регулируемый сигнальной киназой ERK, во время остеогенной дифференцировки DFC. Протеомика и транскриптомика идентифицировали регулируемые факторы транскрипции, такие как SP1 и TP53, которые были более точно определены с помощью биоинформатики после анализа протеома. Роль этих факторов транскрипции заключается в регуляции пролиферации и дифференцировки DFC. Фолликулярные клетки зубов человека являются клетками-предшественниками. Различные исследования показали, что остеогенная дифференцировка DFC контролируется BMP2 и IGF2, которые являются факторами роста. Однако влияние BMP2 и IGF2 на дифференцировку DFC изучено недостаточно глубоко. Было проведено исследование, в котором изучались DFC после индукции остеогенной дифференцировки с помощью BMP2, IGF2 и стандартной остеогенной дифференцировочной среды (ODM) с дексаметазоном. Активность щелочной фосфатазы и накопление кальция свидетельствовали об остеогенной дифференцировке после всех обработок, но наиболее эффективная дифференцировка наблюдалась при использовании ODM. Кроме того, маркеры процесса дифференцировки остеобластов были значительно более высоко экспрессированы в клетках, обработанных BMP2 или IGF2, чем в клетках, обработанных ODM. Чтобы выяснить причину этих различий, профили экспрессии генома сравнивались на ранней стадии дифференцировки. В клетках, дифференцированных под действием BMP2, были выявлены маркеры хондробластов, а в клетках, обработанных IGF2, – общие маркеры дифференцировки/пролиферации клеток. Однако DFC, обработанные ODM, экспрессировали поздние маркеры остеогенно дифференцированных DFC, такие как фактор транскрипции ZBTB16, который не экспрессируется в клетках, дифференцированных под действием BMP2 или IGF2. Таким образом, данное исследование показывает, что остеогенная дифференцировка DFC может быть индуцирована всеми протестированными индукторами. Однако для анализа этого механизма фактор транскрипции ZBTB16 является перспективной целью для дальнейших исследований. DLX3, фактор транскрипции, связанный с индуцированным BMP2 путем в остеогенно дифференцированных DFC, способен стимулировать жизнеспособность клеток и остеогенную дифференцировку DFC через петлю обратной связи BMP2/Smad1. DFC контролируют пропорциональное количество всех трех тканей пародонта, обеспечивая баланс между размером периодонтальной связки и количеством окружающего цемента и альвеолярной кости. Высокий уровень периодонтальной связки в пародонте поддерживает рост цемента и альвеолярной кости. Именно поэтому мягкий внеклеточный матрикс поддерживает остеогенную дифференцировку DFC.
Способность DFC к миграции
Миграционная способность DFC может быть исследована гистологически, при этом DFC демонстрируют выраженную миграционную активность, характерную для мезенхимальных стволовых клеток зубов, на ранних стадиях развития корня зуба. По сравнению с миграционной способностью стволовых клеток из пульпы молочных зубов и стволовых клеток из апикальной папиллы зуба (прогениторных клеток, происходящих из нервного гребня зуба, dNC PC), установлено, что DFC обладают самой высокой скоростью миграции клеток. Более того, миграцию DFC можно ускорить в культуре, используя факторы роста, содержащиеся в матриксе твердых тканей зуба, такие как TGF β или BMP2, которые также участвуют в дифференцировке DFC.
Фолликулопроизводные эмбриональные стволовые клетки нервной черепицы (FENCSCs)
FENCSC являются субпопуляцией DFC, однако оба типа клеток различаются по своим свойствам миграции в клетке. FENCSC экспрессируют высокие уровни эмбриональных маркеров стволовых клеток (TRA1-60, TRA1-81, OCT4) и мРНК-транскрипты Nanog и Rex1. Они обладают способностью дифференцироваться в клетки всех трех зародышевых листков. Примеры включают гладкую и скелетную мускулатуру, остеобласты, нейроны, глиальные клетки и адипоциты, что свидетельствует об их плюрипотентности. Эти клетки также характеризуются высокой активностью теломеразы. Методом изоляции специфических типов стволовых клеток в фолликуле зуба, таких как FENCSC, является флуоресцентная клеточная сортировка. Культивирование клеток также важно для изучения клеточной морфологии. DFC и FENCSC формируют сфероидные клеточные кластеры в условиях культивирования без сыворотки. Выбор подходящих условий культивирования клеток имеет большое значение для проявления специфических свойств дентальных стволовых клеток. Например, как DFC, так и FENCSC образуют сфероидные клеточные кластеры в условиях культивирования без сыворотки.
Периопические фолликульные стволовые клетки (PAFSC)
После завершения развития корня зуба DF исчезает, что означает, что все клетки рассматриваются как часть периодонта. До этого этапа периапикальная часть DF прикрепляется к апексу развивающегося корня зуба и называется периапикальным фолликулом. Следовательно, недифференцированные клетки в этой ткани известны как стволовые клетки периапикального зубного фолликула (PAFSC) и могут быть выделены из клеток, формирующих колонии, в культурах клеток периапикального фолликула. Типичные маркеры, экспрессируемые этими клетками, включают CD44 и STRO1. Как миграционная способность, так и пролиферативная способность этих клеток выше, чем у различных типов мезенхимальных стволовых клеток зуба. PAFSC являются объектом регенеративной стоматологии благодаря их высокому многопотентному дифференцирующему потенциалу в отношении всех типов зубной ткани. Несмотря на тесное родство в происхождении PAFSC и DFSC, о PAFSC и их сравнении с DFSC еще многое предстоит узнать.
Роль в регенеративной стоматологии
Человеческие зубные фолликулы можно отделить от ретинированных зубов мудрости с неразвитыми корнями. Таким образом, недифференцированные эктомезенхимальные клетки можно выделить как из апикальной, так и из корональной части зубного фолликула человека. Зубной фолликул содержит различные типы мультипотентных стволовых клеток, которые являются предшественниками всех типов клеток периодонта, предоставляя потенциальный источник клеток для регенерации тканей периодонта.