Guinguette Marais Poitevin

Zähne sind eine der lebenswichtigen Strukturen bei Wirbeltieren, die bei der mechanischen Aufspaltung der Nahrung helfen. Im Gegensatz zu anderen lebenden Organen besitzen Zähne eine begrenzte Fähigkeit, sich im Falle einer Verletzung oder Beschädigung zu reparieren. Für die Behandlung von Zahnverletzungen werden Reparatur, Wiederherstellung und Ersatz von Zähnen als wesentlich angesehen.

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Zahnimplantation mit synthetischem Material, Autotransplantation, Umformung sind einige Methoden, die im Allgemeinen für Zahnprobleme verwendet werden; jedoch haben die mit diesen Techniken verbundenen Einschränkungen die Forscher dazu gedrängt, alternative Mittel zu erforschen.

Die aktuellen Fortschritte in der Stammzellenforschung haben den Weg für vielversprechende Wege auf dem Gebiet der Zahngesundheit geebnet. Wissenschaftler erforschen die Möglichkeiten der alternativen regenerativen Medizin bei der Reparatur von Zähnen durch Stammzellentherapie.

Dentale Stammzellen können eine ausgezeichnete Quelle für autologe Stammzellen zur Wiederherstellung von Pulpagewebe, zur Regeneration von verlorenem parodontalem Ligament und zur Erzeugung von Zahnstrukturen (teilweise oder vollständig) für biologische Implantate sein.

Entwicklung des Zahns

Zahnbildung beinhaltet die Interaktion von oralem Epithel und Mesenchym. Das orale Epithel entsteht aus dem Ektoderm, während das Mesenchym aus der Neuralleiste hervorgeht. Der Zahn enthält zwei spezialisierte Hartgewebe – Dentin und Zahnschmelz -, die mit dem parodontalen Ligament verbunden sind.

Orales Epithel lässt den Zahnschmelz entstehen, während mesenchymale Zellen das Zementum, die Dentinpulpa und das parodontale Ligament bilden. Darüber hinaus bilden Vorläuferzellen aus mesodermalen Zellen und Zellen der Neuralleiste die kraniofazialen Knochen – die Knochen des Schädels und des Gesichts.

Die Verdickung des oralen Epithels ist der erste Schritt in der Entwicklung der Zähne und führt zur Bildung der dentalen Lamina auf der lingualen Seite (nahe der Zunge) und der vestibulären Lamina auf der vestibulären Seite (nahe dem Innenohr).

Während die dentale Lamina die Zähne entstehen lässt, bildet die vestibuläre Lamina eine tiefe Furche oder Rille (Sulcus) zwischen der Wange und den Zähnen.

Der nächste Schritt ist die Proliferation der dentalen Lamina zur Bildung von Plakoden. Die Plakoden dringen in das Mesenchym ein und bilden die Zahnknospe. Auf die Zahnknospenbildung folgt ein kontrolliertes Zellwachstum und eine Differenzierung, die zur Bildung der Zahnkrone führt.

Nun bilden die Mesenchymzellen die Zahnpapille, die sich in Zellen differenziert, die Dentin und Zahnschmelz bilden. Die Evolution und Entwicklung der Zähne geht postnatal weiter, wobei die äußere Hülle des Zahnschmelzes härter wird; anschließend entwickelt sich die Zahnwurzel, und die Zähne brechen in der Mundhöhle aus.

Stammzellen in der Zahnreparatur

Stammzellen sind eine hervorragende Behandlungsoption für Zahnverletzungen und verschiedene Zahnerkrankungen. Der Zahn liefert hochproliferative Stammzellen, die für zahnmedizinische oder nicht zahnmedizinische Zwecke verwendet werden können, und diese stammzellbasierten Therapien können zur Behandlung von lebensbedrohlichen Krankheiten eingesetzt werden.

Dentale Stammzellen können leicht aus Zähnen gewonnen werden, die auf natürliche Weise verloren gegangen sind oder chirurgisch entfernt wurden. Diese Gewebe können aus der Pulpa sowohl von ausgeschlagenen (bei Kindern) als auch von erwachsenen Zähnen, aus dem parodontalen Ligament, das die Zahnwurzel mit dem Knochen verbindet, aus den Spitzen von sich entwickelnden Wurzeln und aus dem Gewebe, das an den nicht durchgebrochenen Zahn angrenzt, isoliert werden.

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Im Folgenden sind einige dentale Stammzellen aufgeführt, die isoliert und charakterisiert wurden:

Dentale Pulpastammzellen

Dentale Pulpastammzellen sind eine Quelle von Zellen, die die Reparatur von beschädigten Zellen erleichtern. Diese Zellen wurden erstmals aus dem permanenten dritten Molaren eines erwachsenen Menschen isoliert.

Sie haben die Fähigkeit, sich in vitro in mesenchymale Zellderivate wie Odontoblasten, Adipozyten, Chondrozyten und Osteoblasten zu differenzieren.

Stammzellen aus humanen exfoliierten Milchzähnen

Stammzellen, die aus der Pulpa von humanen exfoliierten Milchzähnen (SHED) isoliert wurden, haben die Fähigkeit, Dentin zu produzieren und Knochenbildung zu induzieren. SHED haben eine höhere Proliferationsrate als die Stammzellen der dentalen Pulpa und es wird berichtet, dass sich die Population der Zellen verdoppelt.

SHED ist ein nützliches Werkzeug beim Tissue Engineering der dentalen Pulpa – ein Verfahren, bei dem die Pulpa entfernt und durch Stammzellen ersetzt wird. Studien zeigen, dass die durch Tissue Engineering mit SHED gebildeten Gewebe strukturell und histologisch der natürlichen Zahnpulpa ähneln.

Parodontalligament-Stammzellen

Parodontalligament-Stammzellen sind faseriges Bindegewebe, das aus spezialisierten Zellen zwischen dem Zement und den Innenwänden des Alveolarknochens besteht.

Parodontale Ligamentstammzellen umfassen Vorläuferzellen, die sich in zementoblastenähnliche Zellen, Bindegewebe und kollagenreiche Adipozyten differenzieren können. Parodontale Ligamentstammzellen sollen bei Parodontitis, einer Zahnfleischerkrankung, die mit Infektionen und Entzündungen einhergeht, wirksam sein.

Stammzellen der Wurzelapikalpapille

Stammzellen aus der Wurzelapikalpapille befinden sich an den Spitzen wachsender Zahnwurzeln und sind nur während der Wurzelentwicklung vor dem Durchbruch des Zahns vorhanden. Diese Zellen können sich zu Odontoblasten und Adipozyten differenzieren.

Stammzellen aus dem Zahnfollikel

Zu den Zahnfollikelzellen gehört eine Gruppe von mesenchymalen Vorläuferzellen, die den Zahnkeim umschließen – eine Gruppe von Zellen, die schließlich einen Zahn bildet.

Dentale Follikelzellen sind während der Zahnentwicklung für die Bildung von Zement, parodontalem Ligament und Alveolarknochen verantwortlich.

Klinische Implikationen

Parodontitis

Bei Parodontitis kommt es zu einem irreversiblen Verlust des Bindegewebsansatzes und des stützenden Knochens. Um den Zahnhalteapparat zu regenerieren, haben Forscher verschiedene Populationen von dentalen Stammzellen verwendet, um wichtige Ereignisse in der parodontalen Entwicklung nachzubilden.

Nach einer Studie von Honda et al, die in der Zeitschrift Cells Tissues Organs veröffentlicht wurde, kann die Implantation von gentechnisch hergestellten Zellen, die von Stammzellen des parodontalen Ligaments abgeleitet sind, die Transplantation von parodontalen Zellen erleichtern.

Regeneration der Zahnpulpa

Bei einer schweren Infektion wird die Zahnpulpa entfernt und mit Hilfe von Zement restauriert. Dieser Eingriff führt zum Absterben des Zahns. In einer Studie von Huang et al. waren dentale Stammzellen in der Lage, die Zahnpulpa im entleerten Wurzelkanalraum zu regenerieren.

Die Forscher verwendeten Stammzellen aus der Zahnpulpa und der Wurzelspitzenpapille. Die Stammzellen wurden aus dem dritten menschlichen Backenzahn isoliert und in Mäuse transplantiert.

Nach 3-4 Monaten zeigte sich, dass der Wurzelkanalraum mit einer gut etablierten Vaskularisierung gefüllt war. Zusätzlich lagerte sich an den Dentinwänden des Kanals eine zusammenhängende Gewebeschicht ab, die dem Dentin ähnelte.

Ganzzahnregeneration

Zurzeit besteht die Behandlung zur Ganzzahnregeneration darin, einen Metallstab in den Knochen zu schrauben und ihn mit einer Kunststoff- oder Keramikkrone zu überdecken.

Die Verwendung von Zahnimplantaten ist eine Option; allerdings ist die Verwendung von Implantaten eine Herausforderung – die Implantate sind direkt mit dem Knochen verbunden, und so wird die Kraft des Kauens direkt auf den Knochen übertragen, in Abwesenheit des parodontalen Ligaments, das als Stoßdämpfer wirkt.

In Fällen, in denen der Knochen nicht ausreicht, muss vor der Implantation eine Knochentransplantation durchgeführt werden.

Stammzellen können bei der Zahnregeneration eingesetzt werden, was dazu beitragen könnte, die zahnmedizinische Behandlung in hohem Maße zu personalisieren und die Herausforderungen zu vermeiden, die bei den derzeitigen Behandlungsmöglichkeiten bestehen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass dentale Stammzellen eine vielversprechende Zukunft bei der Behandlung von Zahnverletzungen und -schäden haben. Dennoch wird ihr Erfolg in der therapeutischen Anwendung nicht nur von der Einfachheit der Verabreichung abhängen, sondern auch von der Effizienz und Qualität der Reparatur in Bezug auf die Kosten.

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