Зубы. Развитие зубов. Строение зуба. Сроки прорезывания молочных зубов.
Зубы, dentes, представляют окостеневшие сосочки слизистой оболочки, служащие для механической обработки пищи. Филогенетически зубы происходят из рыбьих чешуи, растущих по краю челюстей и приобретающих здесь новые функции. Вследствие изнашивания они неоднократно замещаются новыми, что нашло свое отражение в смене зубов, которая у низших позвоночных происходит многократно в течение всей жизни, а у человека два раза: 1) временные, молочные, dentes decidui, и 2) постоянные, dentes permanentes. Иногда бывает 3-я смена. (Наблюдался случай 3-й смены зубов у 100-летнего мужчины).
В строении чешуи акул видны важнейшие части зуба — эмаль и дентин, так что можно говорить о гомологии зубов в процессе эволюции от акуловых рыб до человека. В ходе эволюции у рептилий зубы приобретают более прочное положение в челюстях, вследствие чего в зубе начинают различать часть, сидящую в ячейках челюсти, — корень и наружную часть — коронку, служащую для механической обработки пищи. При этом имеющее место при наземном существовании разнообразие пищи и развитие жевательного аппарата определяют развитие и специализацию зубов. В результате вместо однообразных конических зубов рыб, служащих лишь для задержки пищи, у млекопитающих появляются различные формы, приспособленные к разным видам захватывания пищи и ее обработки, а именно: для разрывания (клыки), резания (резцы), раздробления (премоляры) и растирания (моляры).
Человек, относящийся к всеядным, сохранил все эти виды зубов. Однако в связи с перенесением хватательной функции с челюстей на руки у него наблюдается уменьшение величины челюсти и числа зубов. Так, у плацентарных млекопитающих число зубов достигает 44. У широконосых обезьян Нового Света зубов меньше: 36, а у узконосых обезьян Старого Света и человека их еще меньше :г2 • 1 • 2 • 3 = 32, причем у человека наблюдается резкое запаздывание развития 3-го коренного зуба (зуба мудрости), что отражает тенденцию к регрессу зубов. В качестве аномалии описан случай беззубости у. человека.
Зубы явились первыми твердыми структурами в теле древнейших позвоночных, возникшими раньше других частей скелета. Палеонтологи узнали о возникновении позвоночных в конце палеозоя только потому, что от этого времени до нас сохранились лишь зубы. Так как форма их соответствует способу питания и образу жизни, то палеонтолог может определить по зубам ископаемые формы животных и человека.
Развитие зубов.
Развитие зубов у человека начинается приблизительно на седьмой неделе эмбриональной жизни. К этому времени в области будущих альвеолярных отростков верхней и нижней челюсти возникает утолщение выстилающего ротовую полость эпителия, который начинает врастать в виде дугообразной пластинки в подлежащую мезенхиму. Вскоре эта эпителиальная пластинка, продолжая расти в глубину, разделяется по своей длине на две вторичные пластинки, расположенные по отношению друг к другу почти под прямым углом.
Передняя, или щечно-губная, пластинка в дальнейшем расщепляется и превращается в открытую складку эпителия, отделяющую губу и щеки от десны и ведущую, следовательно, к образованию преддверия ротовой полости. Задняя, зубная, пластинка принимает более вертикальное положение. По краю этой пластинки возникают разрастания эпителия, принимающие форму колбо-видных выпячиваний и являющиеся зачатками молочных зубов. Эти выпячивания называются зубными колбами, или эмалевыми органами. После образования эмалевых органов зубная пластинка продолжает расти в глубину таким образом, что эмалевые органы оказываются расположенными на ее передней (т. е. обращенной к губе или щеке) стороне.
Развивающийся эмалевый орган приобретает вскоре после своего возникновения форму чаши или колокола, причем соответствующее углубление оказывается заполненным мезенхимой, образующей сосочек зубного зачатка.
Эмалевые органы постепенно утрачивают связь с зубной пластинкой, и зубные зачатки становятся при этом совершенно обособленными.
В обособившихся зубных зачатках возникают составные части зуба таким образом, что клетки эпителия дают начало эмали, из мезенхимной ткани сосочка образуются дентин и пульпа, а из мезенхимы, первоначально окружающей эмалевый орган в виде зубного мешочка, возникают цемент и корневая оболочка.
По мере роста в длину зубного зачатка становятся все более высокими и костные стенки альвеолы.
Зубы расположены в ячейках альвеолярных отростков верхней и нижней челюсти, соединяясь при помощи так называемого вколачивания, gomphosis (gomphos, греч. — гвоздь) (название неправильное, так как на самом деле зубы не вколачиваются снаружи, а вырастают изнутри — пример формализма в описательной анатомии). Ткань, покрывающая альвеолярные отростки, носит название десен, gingivae. Слизистая оболочка здесь посредством фиброзной ткани плотно срастается с надкостницей; ткань десен богата кровеносными сосудами (поэтому сравнительно легко кровоточит), но слабо снабжена нервами.
Желобоватое углубление, находящееся между зубом и свободным краем десны, называется десневым карманом.
Особенности развития постоянных зубов у детей. Сроки прорезывания
Процесс формирования постоянных зубов проходит параллельно с временными. Сразу после рождения каждый младенец имеет около 16 зачатков, которые находятся в неактивном состоянии. После начала резорбции и выпадения молочных зубов постоянные начинают интенсивное развитие, завершающееся их прорезыванием. Весь процесс формирования коронки и корня разделен на несколько этапов, каждый из которых имеет физиологические и временные особенности.
Внутричелюстное развитие
Постоянный прикус формируется на основе зубных пластинок, которые формируются внутри ямок из многослойного плоского эпителия. Примерно на 5-м месяце эмбрионального развития ребенка вдоль нижнего края зачатков временных зубов появляется эмалевый орган. По мере врастания в него мезенхимы формируются зубные сосочки и мешочки.
Всего у каждого ребенка в двух челюстях находится 20 зачатков для развития замещающих постоянных зубов, 16 из которых присутствуют на момент рождения, а остальные 4 появляются на 1-5 году жизни. Находясь в одной альвеоле с молочными, спустя время они отделяются от них костной перегородкой и размещаются в отдельных лунках. Зубные пластины растут в направлении кзади. Активно развиваются основные зубные ткани – дентин, пульпа, эмаль, а также кровеносные сосуды и нервные волокна.
Прорезывание
Выход постоянных зубов из места закладки и развития в ротовую полость, при условии правильного развития ребенка, совпадает с периодом выпадения молочных. Как правило, замена происходит в той же последовательности, что и прорезывание при формировании временного прикуса.
Первые постоянные зубы появляются в период 5-6 лет. Это – первые постоянные моляры, которые не имеют временных предшественников. Они же первыми подвергаются процессу обызвествления твердых тканей после рождения ребенка. После этого появляются премоляры, вторые моляры, центральные и боковые резцы, клыки.
При проблемах с резорбцией временных корней и другими сложностями, препятствующими нормальному прорезыванию, выполняют удаление молочного зуба и оказывают другую стоматологическую помощь. При этом учитывается факт генетической предрасположенности и другие особенности развития ребенка.
Согласно ВОЗ, стандартными сроками развития и прорезывания считаются:
Последними постоянными зубами, появляющимися в возрасте 18-25 лет, являются третьи моляры. Окончательное их развитие может длиться до 30 лет.
Формирование периодонта и корней
Данный этап развития начинается после прорезывания постоянных зубов и обычно продолжается в течение 3,5-5 лет. Он включает в себя процессы развития окружающих тканей, а также корневой системы. При этом коронка постоянных зубов на этом этапе практически полностью сформирована и готова к активной минерализации после прорезывания.
Период развития корневой части и тканей периодонта разделяются на такие стадии:
Стабилизация
Данный этап завершает физиологическое развитие постоянных зубов. Считается, что на этой стадии они полностью сформированы и готовы к нормальной жевательной нагрузке. В целом процесс развития постоянных зубов происходит значительно медленнее, чем временных, и в среднем занимает около 10 лет. Как правило, стабилизация наступает после полного окончания роста корневой части, которая нередко продолжается до 14-16 лет.
Как происходит формирование и развитие зубочелюстной системы человека?
Содержание статьи:
Периоды формирования и развития зубночелюстной системы
Формирование и развитие зубочелюстной системы человека делится на несколько периодов:
Каждый из этих этапов важен и отвечает за образование лицевого скелета, прикуса, постоянных и молочных зубов, которые описаны далее более детально.
Внутриутробное развитие
Важно помнить, что во время внутриутробного развития происходит формирование зубочелюстной системы. Начинается процесс на этапе 5-6 недели развития плода с появления первичной ротовой полости, которая на 2 месяце беременности разделяется на губы, щеки и зубы. Процесс отделения от ротовой полости происходит на 3 месяце, развитие твердого неба — на 9 неделе развития, а вот мягкого — на 12.
Отделение от ротовой полости начинается в период развития зубов и делится на три периода:
Постоянные зубы развиваются так же, как и молочные, начиная с 5 месяца беременности. К моменту рождения ребенка в каждой челюсти заложено по 10 молочных и 8 постоянных зубов, а вот закладка вторых премоляров — четвертых постоянных зубов — и 2-х и 3-х моляров — шестого и седьмого зубов — начинается только после рождения ребенка.
Развитие зубночелюстной системы после рождения ребенка
Каждый ребенок рождается с прогнатией (когда верхняя челюсть больше, чем нижняя), что облегчает проход головки младенца через родовые пути и дает большую амплитуду сосательным движениям нижней челюсти во время кормления. В это время, окружающие нижнюю челюсть мышцы активно работают и влияют на формирование костей челюсти. Поэтому интенсивный рост челюстей и происходит во время лактации.
Наличие молочных и постоянных зубов определяет строение, форму и функцию костей верхней и нижней челюстей.
На 2 месяце жизни ребенка открываются слюнные железы, а вот в период с 4-6 месяцев начинают прорезываться молочные зубы. Именно в этот период происходит обильное слюноотделение, повышается температура, появляется тошнота и рвота. Появление молочных зубов может быть как ранним, так и развиваться по «классическому сценарию». Формирование молочного прикуса у ребенка должно завершиться к 3 годам, когда прорежутся все 20 молочных зубов.
В настоящее время сроки прорезывания молочных и постоянных зубов, очередность их появления зачастую нарушены. В норме считается отклонение в ту или иную сторону в пределах 6 месяцев.
Сменный прикус начинается с периода 5-7 лет. Именно в этот период начинают шататься и выпадать нижние центральные молочные зубы. Зачастую родители допускают серьезную ошибку — за 5-м молочным зубом начинает расти 6-й постоянный зуб. Главное, не перепутать его с молочным зубом, не упустить этот момент и уделить должное внимание гигиене ротовой полости ребенка.
Каждому возрастному периоду свойственны как определенные особенности развития зубов, так и заболевания, которые преимущественно проявляются именно в это время. Поэтому каждый период имеет свою специфику при оказании детям стоматологической помощи. Умение найти подход к ребенку в психологическом плане и умение принять правильное решение при тех или иных обстоятельствах относятся к особенностям возрастного лечения в первую очередь.
Развитие зубов у детей от рождения до 12 лет
Многие родители наивно полагают, что проблемы стоматологического характера у ребенка связаны в основном с наследственностью. Это общее заблуждение приводит к тому, что с раннего возраста малыша родители не уделяют достаточно внимания зубкам и ротовой полости, не помогают ребенку выработать привычку правильно ухаживать за своими зубами. А ведь именно в раннем детском возрасте закладываются основы поведения будущего чистюли.
О первых признаках прорезания зубов, сроках прорезания и как облегчить прорезывание зубов, мы писали в статье – Что делать при появлении у ребенка первых зубов?
До появления первого зуба
Уже в 6–8 месяцев родители сталкиваются с проблемой прорезывания зубов. Для некоторых этот период становится настоящим испытанием. Обращаемся к родителям – приходите в нашу клинику и проконсультируйтесь у детского стоматолога по всем волнующим Вас вопросам. Вы узнаете много полезной и нужной информации о периоде прорезывания зубов у детей. Консультация детского стоматолога бесплатная.
Уход за первыми зубками
Детские зубы в возрасте от 6 месяцев до 2 лет
Прорезался первый зуб малыша. Обычно это передние зубы, резцы на верхней или нижней челюсти. Даже если во рту всего один зубик, необходимо тщательно ухаживать за ним. После резцов в скором времени появляются моляры и клыки. Заблуждением является мнение о том, что ухаживать за зубами малыша можно только после года. До этого возраста уход осуществляется с помощью средств, которые не смогут поранить или нанести вред нежным деснам ребенка. В этой роли могут выступать марлевые салфетки или специальные палочки. После года малышу обязательно нужно приобрести первую мягкую зубную щетку. Будьте внимательны при выборе: подбирайте щетку с маленькой головкой и мягкими щетинками. Уход за зубками проводим утром и вечером.
В начале, пока малыш привыкает к увлекательной процедуре, родители должны помогать ему чистить зубы. Затем своим собственным примером демонстрировать, как нужно ухаживать за ротовой полостью. Разместитесь удобнее перед зеркалом и начинайте.
Выбирайте специальную детскую зубную пасту без большого количества абразивных веществ, для малышей подойдет паста в виде геля. Не стремитесь выбрать пасту с большим содержанием фтора. В таком возрасте от него будет больше вреда, чем пользы. Не все дети могут чистить зубы, не проглотив при этом какое-то количество пасты. Статистика утверждает, что 30–60% малышей глотают пасту при чистке. Пусть это происходит нечаянно, но выбирайте ту пасту, которая не нанесет вреда здоровью ребенка при проглатывании.
В 2–3 года многие дети уже осваивают азы чистки зубов, но взрослым все же стоит присутствовать при данной процедуре, контролировать правильность ее проведения. К трем годам малыш постепенно осваивает сложную науку, а родители на собственном примере должны показывать, что уход за детскими зубами и полостью рта является важной ежедневной задачей. Несомненно, должен присутствовать элемент игры. Можно чистить зубы игрушкам, куклам и мишкам, демонстрируя ребенку правильность выполнения процедуры. Малыш может поэкспериментировать и почистить ваши зубы. Начните обучение без пасты, постепенно добавляя небольшое ее количество. Приучите малыша к тому, что помимо ежедневной чистки необходимо проводить полоскание ротовой полости после еды.
Детские зубы в возрасте от 2 до 5 лет
К 2.5 – 3 годам формируется временный прикус. Для ребенка с 2 до 5 лет нужно пересмотреть арсенал средств по уходу за детскими зубами и полостью рта. Детские зубные щетки все также должны иметь мягкие щетинки. Можно использовать пасту с небольшим содержанием фтора. В состав используемой детской зубной пасты должны входить специальные минерализующие добавки. Ко всему вышеперечисленному желательно добавить ополаскиватель для полости рта — выбирайте состав без содержания спирта.
Детские зубы в возрасте от 5 до 12 лет
Период с 5 до 12 лет является очень важным в развитии организма ребенка, это касается и системы зубов малыша. Ротовая полость должна содержаться в чистоте, обратите внимание на то, что в данном возрасте происходит созревание эмали. Плохая гигиена полости рта приводит к стоматологическим заболеваниям. Следует также помнить, что кариозные зубы являются очагами инфекции для всего организма ребенка.
После 5.5 – 6 лет появляется первый постоянный моляр (всего их 4). Родители должны знать о том, что эти зубы не меняются, они являются постоянными. Именно первые постоянные моляры играют важную роль в формировании постоянного прикуса.
Этот период становится довольно сложным с точки зрения стоматологии, ведь одновременно появляются моляры и выпадают молочные зубы. С 7 до 9 лет прорезываются резцы, затем до 12 лет появляются премоляры. С 12 до 13 лет у ребенка вырастают вторые моляры и клыки. Помимо этого в данный период активно созревает эмаль.
Рекомендуется использовать фторсодержащие пасты, для того чтобы избежать развития кариеса, контролировать обмен веществ микроорганизмов, которые могут выделять много кислоты, разрушающей эмаль. Паста с содержанием фтора препятствует образованию налета на зубах, если эмаль начала разрушаться, то паста способствует нормализации состояния зубов.
Бережем зубы смолоду
Если в молочных зубах начинает развиваться кариес, то родители отмахиваются от него, говоря, что все равно зуб выпадет и ничего страшного здесь нет. Лечить кариес в молочных зубах они и не помышляют, ведь все равно удалять. Однако, лечить молочные зубы необходимо! Именно первые зубы играют важную роль в формировании всей челюстной системы ребенка. На их основе затем вырастают постоянные зубы, которые могут занять неправильную позицию во рту. А если инфекция проникнет внутрь кости и повлияет на развитие еще не появившегося постоянного зуба, в результате мы получим кривой или недоразвитый зуб.
Зубной налет у детей. Так ли он страшен?
Вредные микроорганизмы способны нанести вред не только детским зубам, но и всему его организму малыша. Микробы могут вызвать воспаление десен. Определить, есть ли у вашего малыша проблемы с деснами, очень просто. Достаточно присмотреться, есть ли кровоточивость во время чистки. О воспалении десен расскажет и неприятный запах изо рта. Зубной налет способен вызвать кариес. Учеными было доказано, что без микроорганизмов кариес развиться не сможет. Поэтому именно зубной налет, скопление вредных микробов, таит в себе серьезную опасность для маленького ротика. Микробы вырабатывают кислоту, которая разрушительно действует на эмаль зубов. Необходимо объяснить малышу, что своевременное полоскание полости рта и чистка зубов позволяют избавить наш рот от вредных бактерий. Детский организм характеризуется тем, что все процессы развиваются в нем довольно быстро, не исключением становится и разрушительное действие микроорганизмов.
Детский кариес и его последствия
Гастрит, аллергия, нервные расстройства, кожные высыпания, колит, эндокринные заболевания, проблемы с сердцем, заболевания, связанные с печенью, почками и поджелудочной железой, — вот краткий перечень тех проблем, которые несет детскому организму злосчастный кариес. Английские ученые установили, что данным заболеваниям в 12 раз чаще подвержены люди с кариесом, чем те, которые имеют здоровые зубы и внимательно относятся к уходу за полостью рта.
Зубы и десны должны находиться в здоровом состоянии, только тогда они не станут причиной многочисленных заболеваний, которые начинают развиваться в раннем возрасте. Проникая в организм через ротовую полость, вредные бактерии вызывают патологические изменения в органах ребенка. Поэтому профилактика кариеса и воспаления десен должна стать приоритетной задачей заботливых родителей.
Счастливый малыш — здоровый малыш!
Не существует чудесного лекарства от кариеса, которое позволило бы одним махом очистить ротовую полость ребенка от вредоносных микроорганизмов. Профилактика заболеваний подобного рода становится основным способом борьбы с кариесом. Вряд ли ваш малыш будет бояться визитов к стоматологу, если Вы регулярно посещаете с ним детского врача, независимо от того, есть на данном этапе у ребенка проблемы с зубами и деснами или нет. Чем раньше выявлен кариес, тем проще и быстрее его лечение, а значит, и ребенку будет легче переносить ту или иную врачебную манипуляцию.
Лучше всего продемонстрируют правильность утверждения о том, что чистить зубы необходимо, сами родители на собственном примере. Чистите зубы вместе со своим малышом, таким образом вы сможете контролировать, правильно ли он осуществляет процедуру, добросовестно ли подходит к данному делу. Грамотность родителей в вопросе воспитания основных гигиенических навыков ребенка крайне важна. Передавая накопленный опыт и знания малышу, вы приучаете его к правильному образу жизни, который станет залогом здоровья его организма. Улыбка ребенка будет не только здоровой, но и красивой!
Профилактический осмотр ребенка в кабинете детского стоматолога один раз в 6 месяцев позволит заблаговременно предупредить развитие негативных процессов в ротовой полости, исправить прикус, устранить появившиеся проблемы. В том случае если ребенок по состоянию здоровья относится к группе риска, следует чаще наведываться в детскую стоматологию.
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.
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!
Выход постоянных зубов из места закладки и развития в ротовую полость, при условии правильного развития ребенка, совпадает с периодом выпадения молочных. Как правило, замена происходит в той же последовательности, что и прорезывание при формировании временного прикуса.
