Мы всегда на пульсе вашего стоматологического здоровья


    Услуги Статьи Вопросы
LiveZilla Live Help


Репаративная регенерация — «Чаша Грааля» в стоматологии третьего тысячелетия. Часть 1.

Мы продолжаем начатую нами тему об особенностях строения эмали и формообразования зубов человека с точки зрения спиральной биосимметрии, которая позволяет лучше рассмотреть скрытые от обычного взора биомеханические свойства зубных тканей и расширить горизонт их изучения. В предыдущих публикациях в журнале «ДентАрт» (№2, №3 за 2010 год) основной акцент был поставлен на минимальное вмешательство во внутреннюю среду зубов со сложнейшей степенью организации и удивительной компактностью структурных элементов эмали. Многогранные свойства эмали позволяют обеспечивать полноценное функционирование каждого зуба как органа, как живой единицы, лишь в едином комплексе тканей объединенных в понятие зубочелюстной системы, а ее сохранение служит важным индикатором здоровья всего организма человека. В этой статье обсуждаются вопросы возможной репаративной регенерации в стоматологии настоящего и будущего, а также перспективы развития биотехнологий и их положительные и отрицательные стороны.

По образу и подобию
В мифах мнoгиx народов миpa. в том числе и шумеров. говорится о том. что люди на земле создавались богами несколько раз, пока не был достигнут нужный результат. В мифическом сказании индейцев Центральной Америке «Пополь-Вух» рассказывается о первых людях, созданных богами из глины, но неудачно, так как они могли говорить, но разума у них не было, а потом людей сотворили  уже из дерева, и их потомками являются те обезьяны, которые живут теперь в лесах. Что же касается кроманьонцев,людей анатомически современного типа, возможно, что они выглядели именно так, ак изображают художники многие столетия Адама и Еву.

Любопытно, что в 2009 году появилось сообщение в СМИ, что химики научились делать искусственные кости из дерева. Итальянским ученым из Института науки и технологии керамических материалов удалось получить гидроксиапатит из дерева, чтобы использовать его для создания протезов костей любого размера и формы. Выбор именно древесины объясняется сходством ее структуры с «внутренней архитектурой» натуральных костей. В отличие от металлических, керамических или пластиковых протезов, в такую искусственную кость на месте имплантации начинают проникать нервные волокна, кровеносные капилляры и клетки соединительной ткани. Сообщается также, что многочисленные опыты на овцах показали, что «деревянные» имплантанты обещают быть рекордно долговечными и никогда не потребуют замены, так как способны нести полную нагрузку, идентичную той, что несла бы настоящая кость. Кроме того, сращивание имплантанта с прилегающей костной тканью настолько плотное, что место соединения бывает трудно определить.

Думается, что подобные эксперименты требуют более тщательного и долговременного клинического мониторинга. В предыдущей части мы затронули тему о важной биомеханической роли коллагеновых волокон в большинстве живых систем микро и макромира и их отсутствии  растений, хотя подобные аналоги у них существуют. До недавнего времени принято было считать, что строение костной ткани досконально изучено и не является секретом, но оказывается, есть еще тайны, которые поддались усилиям исследователей лишь сейчас. В минерализованных волокнах коллагена были обнаружены молекулярные цепочки в виде «клеевых мостиков», соединяющие волокна между собой. Эти клейкие нити могут разматываться, когда кость находится под напряжением, и сокращаться, когда нагрузка снята. Таким образом, эти «мостики» между волокнами играют роль микроскопических пружинок, помогающих кости переживать ударные нагрузки.

Поэтому справедливо было бы заметить, что утверждения о якобы полной интеграции «деревянных» имлантантов с костной тканью и их способности нести физиологическую нагрузку, подобную той, что испытывают здоровые кости, являются преждевременными, и необходимы дополнительные исследования и более убедительные доказательства.

В то же время отсутствие подробной информации в представленном на интернет сайте сообщении не позволяет судить о механизмах, способствующих проникновению в искусственую гидроксиапатитную кость кровеносных капилляров и нервных волокон. Но, во всяком случае, сегодня такая технология уже cуществует. О ее создании заявили американские ученые Сэмюэл Стапп и его коллеги из Северо-Западного университета в 2011 году. Они оригинальным образом решили проблему стимулирования роста сосудов в поврежденной ткани. Сейчас это является одной из важнейших задач в регенеративной медицине и трансплантологии. Ими была разработана специальная жидкость, которая, будучи введенной в ткани пациента, превращается в спутанную матрицу из нановолокон.

Каждое такое волокно покрыто выступами молекулярного размера, подражающими фактору роста эндотелия сосудов — белку VEGF (сосудистый эндотелиальный фактор роста). VEGF влияет на развитие новых кровеносных сосудов (ангиогенез), выживание незрелых кровеносных сосудов (сосудистая поддержка) и их пролиферацию. VEGF чрезвычайно важен для формирования адекватной функционирующей сосудистой системы в ходе эмбриогенеза и в раннем постнатальном периоде, однако у взрослых его физиологическая активность ограничена, так как зрелые кровеносные сосуды больше в нем не нуждаются.

Таким образом, нановолокна, сконструированные по типу молекулы белка VEGF,представляют собой фон для ускоренного размножения клеток сосудов, включая формирование последних на новом месте. Наноматериал находится в нужном месте весьма длительное время, обеспечивая стойкий эффект стимуляции роста сосудов. При этом по окончании своей работы новые волокна разлагаются в организме естественным образом. По информации Technology Review, исследователи протестировали изобретение на мышах и считают, что аналогичный метод можно применять и для стимулирования роста соединительной ткани или нейронов.

Ученые факультета инжиниринга тканей из клиники при Токийском университете пошли еще дальше и решили использовать технологию трехмерной печати для создания искусственных костей. Создание искусственной кости начинается с построения компьютером на основе рентгеновских и томографических снимков пациента ЗD-модели будущей кости. Затем компьютерная модель разрезается на большое количество слоев и каждый из них в отдельности пересылается на специальный струйный принтер. «Бумагой» для такого принтера служит слой порошка альфатрикальцийфосфата (а-ТКФ), а «чернилами» — связующее в виде полимера на водной основе, которое затвердевает при контакте с а-ТКФ. Периодическое нанесение слоев порошка и связующего компонента в виде рисунка позволяет воспроизвести кость любой желаемой формы и размера с точностью в один миллиметр. Как сообщается в пресс-релизе, в течение 2006-2007 годов десяти людям в возрасте от 18 до 54 лет была проведена реконструктивная хирургия лица.

Использование альфатрикальцийфосфата не позволяет создавать кости, которые могли бы держать вес тела, но тем не менее, кости из него в десять раз более прочные, чем искусственные кости на основе гидроксиапатита. И сама технология изготовления таких костных имплантатов значительно проще и дешевле.

Общей чертой всех применяющихся сегодня имплантатов, в том числе и стоматологических, несмотря на их прочностные свойства и биосовместимость с тканями организма, является отсутствие в структуре коллагеновых белков, важной биомеханической составляющей, а их биологическое значение достаточно велико, о чем еще будет сказано ниже.
Подобные разработки уже ведутся, и даже есть обнадеживающие результаты. Так, в 2007 году Сьюзан Ляо и ее коллеги из Национального университета Сингапура создали искусственную кость из неорганического материала с наноструктурой, похожей на структуру естественной кости. В основе технологии лежит метод изготовления минерализованного колла
гена, своего рода бионанокомпозита. Манипулируя исходными растворами и концентрациями карбонатов и коллагена, как считают ученые, можно создавать различные по морфологии нанокомпозиты и, соответственно, менять при необходимости механические свойства кости.

В последнее время рост популярности композитных материалов обусловлен тем, что они могут опережать металл по удельной прочности и иметь более высокую ударную вязкость, чем керамика. Многие научные лаборатории годами кропотливо работают над проблемой повышения прочности композитов. Отбросив в прошлое тщетные попытки изобрести заново «колесо», они вновь обратили свои взоры к инженерным аналогам в природе, «запатентованным» миллионы лет назад. В природных «композитах», наподобие зубной эмали или материала, из которого строятся раковины беспозвоночных, структурные единицы ориентируются очень точно, и потому никаких проблем с надежностью не возникает, чего не удавалось до сих пор добиться искусственным путем.

Пристальное внимание ученых теперь обращено на изучение строения морских раковин, одного из нерукотворных шедевров природы, которые издавна привлекают исследователей и просто людей совершенством формы и цвета, прочностью и одновременно легкостью.

Известно, что великий Аристотель первым описал морской моллюск галиотис. Галиотис — общее название перламутра, добываемого из раковин брюхоногих моллюсков рода галиотис (haliotis). Перламутр состоит из карбоната кальция (углекислая известь) и белка. Твердость 5,0-6,0 по шкале Мооса, плотность 2,7г/см3.Слой перламутра складывается годами из тончайших — десятые доли микрона — известковых чешуек. Перламутр галиотиса очень прочен и обладает некоторой гибкостью: пластинки карбоната кальция связаны между собой молекулами белка не жестко, поэтому при механическом воздействии могут смещаться, и раковина способна амортизировать удары.

Материаловеды из Швейцарской высшей технической школы Цюриха решили, казалось бы, неразрешимую задачу по точному размещению и выравниванию элементов в матрице «композита», используя внешнее магнитное поле, что явилось новым способом наноармирования. Например, когда над горизонтальным слоем армирующих элементов располагается слой с вертикально расположенными прочными наночастицами, имитирующий строение галиотиса.

На основании вышесказанного мы можем судить и в данном случае о биологическом единстве живой материи, сравнивая строение перламутра галиотиса и зубной эмали. Согласно Л. И. Фалину (1963), самая поверхностная зона эмали толщиной 5-15 мкм характеризуется повышенным содержанием минеральных солей и отличается большей твердостью и кислотоустойчивостью, чем подлежащие слои эмали.В свою очередь Ю. П. Костиленко, И. В. Бойко (2005) описывают этот тонкий поверхностный слой эмали в виде прямо торчащих коротких пучков волокнистых структур, выделяя его как щеточно-каемчатый слой с наибольшей толщиной в области бугорков коронки. Постепенно истончаясь на боковых поверхностях, щеточно-каемчатый слой сходит на нет в области шейки зуба.

Говоря о коллагене, следует отметить, что это один из самых полезных и функциональных белков в организме. В геноме человека было обнаружено свыше 40 возможных коллагеновых генов. Как и все остальные белки, коллаген состоит приблизительно из 20 видов основных аминокислот. Коллаген разнообразных видов животных обладает подобным составом аминокислот, который варьируется лишь в малой степени. В предшествующей части нами уже затрагивалась тема о роли коллагеновых волокон в формировании и биомеханике эмали зубов. С возрастом функциональная ценность белковой матрицы в зрелой эмали постепенно снижается, что является закономерным физиологическим процессом, аналогично протекающим и в других органах и тканях.

Не стоит забывать, что коллаген — это основной белок базальной мембраны и соединительной ткани человеческого организма, который служит в качестве «строительного материала» для формирования и одновременно «склеивания» всех клеток организма, в том числе и кристаллов гидроксиапатита. Он входит в состав хрящей, сухожилий, связок, костей, обеспечивая их прочность и эластичность. Волосы, мышцы, а также жизненно важные органы также сформированы коллагеном. Кроме того, он является значительным компонентом стенок сосудов, основных мембран, роговицы глаз. В значительном количестве коллаген содержится и в коже. Например, потеря упругости кожи и появление морщин — естественный процесс, вызванный снижением уровня синтеза коллагена и эластина фибробластами дермы.

Снижение синтеза этих особо важных белков влечет за собой и потерю тканями влаги, так как только коллаген и эластин способны удерживать влагу благодаря содержанию необыкновенной аминокислоты — гидроксипролина. Для ее синтеза необходим молекулярный кислород, а также витамин С. При дефиците витамина С синтез гидроксипролина нарушается. И наконец, эмаль зубов — это ткань эктодермального происхождения, подвергающаяся обызвествлению.

Чтобы напомнить, как формировались и развивались эволюционно зубы как органы, кратко обратимся вновь к их первооснове, плакоидной чешуе хрящевых рыб (подробнее об этом рассказано в ч. П «Форма и эволюция», «ДентАрт» №1, 2011). По каким-то причинам, скорее всего в связи с изменением пищевого рациона и увеличением нагрузки, под базальной мембраной многослойного плоского эпителия у рыб стали усиленно размножаться мезенхимальные клетки и вытеснять наружу часть цилиндрических клеток эпителия вместе с базальной мембраной. В цилиндрических клетках начали исчезать ядра, и на их месте откладывались поступающие из морской воды минеральные соли.

Многочисленными исследованиями было установлено, что тканевые комплексы растений, животных и человека в целом, также как и их элементы, построены на основе пневматики. Эмаль как самую прочную и малорастяжимую покровную ткань в организме человека вместе с дентином и цементом корня можно также отнести к пневмоконструкции, хорошо сопротивляющейся сжатию и изгибательным нагрузкам, что позволяет сохранять форму, а значит и целостность всей системы.

Если рассуждать логически, то постепенное уплотнение слоев эмали происходит не только в связи с ее созреванием и как результат функционально достаточной жевательной нагрузки. Давайте опять вместе вспомним, что коллаген отвечает за создание специфического каркаса, поддержание упорядоченности и стабильности как между клетками и межклеточным веществом в коже, так и между кристаллами гидроксиапатита и межпризматическим веществом в эмали, обеспечивая тем самым плотность и прочность ткани. Значит, по всей вероятности, в нагружаемых участках снижается содержание воды в коллагеновых волокнах, а в каких-то случаях нарушается синтез их самих, что сказывается на уменьшении занимаемой ими площади и выполняемой функции.

И поступление минеральных веществ в такие участки является компенсаторной реакцией организма, и зубного органа в частности, с целью предотвращения последующего истирания эмали, чтобы не допустить в дальнейшем «разгерметизации» ее поверхности и максимально исключить риск возможной микробной инвазии. Опасность заключается также и в том, что характерной особенностью строения эмали является постепенное снижение степени твердости каждого из ее 11-13 слоев по направлению к эмалеводентинному соединению.

Система Orphus

Другие статьи

Основные мышцы, участвующие в жевании.

Височная мышца, m. temporalis, располагается в височной ямке, начинаясь от височ­ной поверхности большого крыла основной кости и чешуи височной кости (неподвижная точка или punctumfixum). Височная мышца может быть разде­лена на три компонента: передний, средний и задний.

Жевательные мышцы.

Латеральная крыловидная мышца (m. pterygoideus lateralis) начинается позади верхней челюсти и идет к мыщелковому отростку нижней челюс­ти. При двустороннем сокращении мыщц нижняя челюсть выдвигается вперед

Верхнечелюстная пазуха.

Корни премоляров и моляров верхней челюсти расположены в непо­средственной близости от дна гайморовой пазухи. Для выяснения анатоми­ческой особенности взаимоотношения между корнями зубов и дном пазу­хи

Черепные нервы, иннервирующие челюстно-лицевую область Языкоглоточный нерв (ІХ пара).

Двигательное двойное ядро (общее с блуждающим нервом) в покрышке продолговатого мозга; чувствительное ядро одиночного пути (общее с промежуточно-лицевым и блуждающим нервами)

Сегментарный аппарат вегетативной нервной системы.

В симпатической нервной системе имеются симпатические афференты, проводящие чувствительную информацию от внутренних органов, желез, сосудов вместе

Черепные нервы, иннервирующие челюстно-лицевую область Подъязычный нерв (ХІІ пара).

Мышцы языка: подбородочно-язычную, подъязычно-язычную, хрящеязычную, шилоязычную, верхнюю продольную, нижнюю продольную, вертикальную; круговую мышцу рта ( через волокна лицевого нерва)