Зубы выполняют свои функции благодаря не только прочной эмали, покрывающей их видимую часть, но и корням, надежно фиксирующим их в челюстной кости под десной. Они необходимы для жевания, речи и поддержания формы лица.
Апикальная папилла (АП), находящаяся на конце развивающегося зубного корня, содержит различные типы клеток, включая стволовые, участвующие в формировании корня. Однако процессы и механизмы, лежащие в основе формирования корня, оставались неясными.
Команда исследователей из Токийского научного института, Калифорнийского университета в Сан-Франциско и Техасского университета обнаружила, что с началом формирования корня зуба появляется особая популяция АП-клеток, выделяющая фактор CXCL12 (CXCL12 + АП-клетки). Ученые показали, что эти клетки действуют как «центр управления», взаимодействуя с другими клетками АП для регуляции формирования корня зуба.
Более детальный анализ CXCL12 + АП-клеток показал, что они способны дифференцироваться как в одонтобласты (образующие дентин), так и в цементобласты (образующие цемент). Вопреки традиционным представлениям о происхождении этих клеток из разных популяций, исследование показало, что одна клеточная популяция формирует как внутренние, так и внешние структуры корня зуба.
Ученые также выяснили, что функционирование CXCL12-экспрессирующих клеток АП регулируется двумя сигнальными путями: Wnt и TGF-β. Wnt-сигнализация направляет клетки АП, экспрессирующие CXCL12, в нужное место и активирует их функцию формирования корня.
Сигнальный путь TGF-β участвует в формировании корня зуба совместно с Wnt-сигнализацией. Баланс между этими двумя сигналами критически важен для правильного развития корня зуба.
Это открытие может способствовать не только пониманию механизмов формирования корней зубов, но и разработке регенеративной терапии и методов лечения на основе стволовых клеток, направленных на восстановление зубных корней.
Регенерация корней зубов с использованием собственных клеток человека позволила бы восстановить естественное ощущение прикуса, которое невозможно получить с помощью искусственных протезов. Недавно открытые CXCL12 + АП-клетки рассматриваются как «зародышевые клетки», которые могут быть использованы для такой регенерации.
Кроме того, эти клетки обладают гибкостью и могут менять свою роль в зависимости от обстоятельств. При повреждении тканей вокруг зуба или при необходимости восстановления челюстной кости они могут превращаться в остеобласты – клетки, формирующие кость.
Таким образом, использование методов регенеративной медицины для лечения корней зубов и челюстной кости становится все более реальным.
Исследователи подчеркивают, что корень важен не только для здоровья зубов, но и для окружающей костной ткани и всей полости рта в целом. Понимание механизмов его формирования выходит за рамки стоматологии и связано с регенеративной медициной для всего организма.
Более глубокое понимание роли стволовых клеток приведет к разработке новых методов лечения, которые позволят эффективно восстанавливать зубы и костную ткань, утраченные из-за кариеса или пародонтита, считают специалисты.
Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.
Изображение: фрипик
