Bioingeniería en la pulpa dental. Rev. Bibliográfica
Publicado el: 23/05/2018 15:28:24
Dr. Marcos Moradas Estrada
Prof Asociado. Materiales Odontológicos. Universidad de Oviedo
Dentista práctica privada en Oviedo
Dra. Beatriz Álvarez López
Dentista Servicio de Salud del Principado de Asturias
Práctica privada en Tapia de Casariego


marcosmords@gmail.com; moradasmarcos@uniovi.es - 985103639
Catedrático José María Serrano, s/n - Edificio de la Clínica Universitaria de Odontología, 3ª planta, Servicio Conservadora, despacho asociados 2

 

Resumen:
Clásicamente el uso de materiales odontológicos así como de cualquier material de uso humano, debía cumplir, entre otros, la norma de ser biotolerable a nivel local y sistémico. Complejo de predecir y difícil en ocasiones de solucionar, resultan aquellas lesiones cariosas profundas de difícil acceso, remoción y que da como resultado una cavidad expuesta o al menos con cercanía a la cámara pulpar. Con el riesgo de pérdida de al vitalidad y la consecuente molestia al pacientes en el proceso de intentar mantener la vitalidad del diente: hierpsensbilidad térmica, molestias a la presión, cambios en el complejo pulpoperiapical...
Por ello muchas líneas de investigación que buscan material biotolerables, que permitan mantener el sistema de conductos intacto y cuando no, regenerar tejido dentinario para dar más seguridad, resistencia y asilamiento a mencioando sistema. Prometedores fueron en la década de los noventa los materiales denimnados bioactivos, como el agregado trióxido mineral o la biodentine, pero como décadas atrás el hidróxido de calcio, los resultados a medio y menos aún a largo plazo fueron negativos y contradictorios. Por ello muchas son las esperanzas en poder estimulas las propiedas células de la pulpa dental, a través de aprovechar las vainas mesenquimales antes de su diferenciación. El momento de su estímulo, cuando capturarlas, como modificarlas y en qué estado disponerlas en dentina, son algunos de las muchas incógnitas que trataremos de dar respuesta a lo largo de ésta revisión.
Abstract:


Material y metodología:
Se ha realizado una revisión bibliográfica descriptiva de las evidencias aportadas en artículos indexados y otras fuentes bibliográficas, como libros, tesis u otros. La búsqueda en las principales bases de datos arrojaron un total de 194 artículos, que tras aplicar los criterios de inclusión/ exclusión, así como otros, como por ejemplo fecha de publicación (2012 - 2017), errores metodológicos etc, se utilizaron 37 artículos. Los datos fueron sometidos análisis estadístico.

Key words: stem cells, stimulated dentine, MTA, biodentine, mesenquimal inmuno factor, PRGF.


1. Concepto
La pulpa dental es un tejido conectivo laxo que se sitúa en la parte interna del diente y está compuesta por cuatro capas de células entre las cuales nos encontramos: capa odontoblástica externa, zona libre de células, zona rica en células y plexo nervioso interno, que incluye vasos sanguíneos. También nos podemos encontrar: fibroblastos y matriz extracelular (MEC), en el fondo, y células indiferenciadas, fibrocitos, macrófagos y linfocitos. Este tejido es vulnerable a agresiones externas. (1-3)
La principal función de la pulpa es mantener la vitalidad del diente y la enfermedad de la misma progresa en varias etapas: pulpa clínicamente normal, pulpitis (reversible o no) y necrosis.82)
Hoy en día el progreso en el campo de la odontología se puede asociar a los avances en los materiales dentales y a las nuevas terapias regenerativas. En relación con la pulpa dental, la endodoncia es un campo especializado en el tratamiento de la misma cuando está infectada o traumatizada(4). En este campo se realizan diversas técnicas que tienen como finalidad la reparación, regeneración o reemplazo de la pulpa.
Se llevan a cabo varios estudios acerca de materiales endodónticos y andamios para células madre de la pulpa dental humana postnatal (HDPSCs), para comprobar la eficacia de los mismos en cuanto a la reparación, regeneración y reemplazo pulpar.
Las terapias regenerativas con células madre de la pulpa dental humana (HDPSC) son de interés dado que tienen potencial para diferenciarse en odontoblastos y osteblastos con capacidad de reemplazar tejidos lesionados, migrando a los sitios en los que se encuentra la lesión y sustituyendo las células dañadas contribuyendo así a la curación. Por ello se recomienda que los materiales que se utilicen en las intervenciones no afecten la señalización celular mediada por las HDPSCs, siendo la biocompatibilidad uno de los requisitos más importantes(2,8,10).
Entre los materiales utilizados para endodoncia nos podemos encontrar selladores de conductos radiculares (RCS) que se emplea para rellenar las raíces. Éstos pueden salir a la región periapical a través de los forámenes produciendo inflamación y retrasando la curación. A continuación compararemos diferentes tipos de RCS examinando su citotoxicidad, el daño en el ADN y el estrés oxidativo que pueden producir en las HDPSCs(10,14,21).
Por otra parte, en cuanto a reemplazamiento pulpar lesionado o infectado la técnica que se suele emplear para el tratamiento de los conductos radiculares es la sustitución por un material biológicamente inerte. Avances recientes en la ingeniería de tejidos apoyan el potencial de regeneración del tejido de la pulpa utilizando células madre de la pulpa dental humana (HDPSCs) incluidas en andamios bioactivos. Esta fuente celular es muy prometedora para las aplicaciones de ingeniería dental ya que se ha demostrado que se diferencian tanto en tejidos avasculares de mineralización como en la vasculatura necesaria para un adecuado intercambio de nutrientes(6, 10).
Diferentes materiales biodegradables se utilizan como andamios para el crecimiento tridimensional de las células previamente expandidas in vitro. Estos proporcionan un entorno 3D para que las células se adhieran y crezcan, imitando la condición in vivo. Aparte de ser biodegradables, un andamio ideal debe ser biocompatible y tener resistencia física y mecánica adecuada, así como ser poroso para permitir la colocación de las células y el transporte de nutrientes, oxígeno, desechos y factores de crecimiento. Por último debería ser reemplazado por tejido regenerativo.A continuación hablaremos de diferentes tipos de andamios y los beneficios que aportan (8).

 

2. Biomateriales: evidencia y aplicación clínica (8-15)

A. Partimos de dos tipos de RCS: AH-plus que contiene resinas epoxi y aminas, MTA-fillapex que contiene MTA y resina de disalicilato sintética y MTA-Angelus que es cemento hidraúlico a base de silicato de calcio para regenerar raíces, que carece de las propiedades físicas necesarias para la utilización como RCS. Se usan además HDPSCs para la determinación de la citotoxicidad y genotoxicidad.
Se preparan diferentes muestras con los tres materiales en medios de cultivo libres de suero, bajos en glucosa y además complementados con antibióticos y fungicidas y un grupo de control. Tras una serie de procesos (incubación, filtración,etc) se cultivan las HDPSCs, extraídas de dientes de sujetos sanos y que conservan las propiedades de las células madre mesenquimales.
La citotoxicidad se evaluó mediante el ensayo sulforodamina B (SRB), la citometría de flujo determinó la apoptosis con el kit de Annexin V, el análisis de proteínas oxidadas mediante la técnica Oxyblot , la expresión de enzima antioxidante mediante la técnica Western Blot y finalmente para analizar la expresión génica se utilizó el método QRT-PCR, aislando el ARN total de las células.

B. Para la diferenciación terminal de las HDPSCs es probable que se requiera la unión celular a un andamio. Los hidrogeles inyectables combinan el beneficio de los andamios naturales y sintéticos. El HyStem-C es un tipo de hidrogel que facilita la regeneración tisular en diversos sistemas orgánicos, basado en hialuronano reactivo con tiol (AH) reticulado con diacrilato de polietilenglicol sintético (PEGDA 3400) y gelatina con reactividad tiol (Gn). Alterando químicamente los componentes del HyStem-C se investiga la biocompatibilidad de HDPSCs y el potencial de inyección de jeringa en el lumen del conducto radicular. El objetivo llevado a cabo en el estudio es probar la hipótesis de que un hidrogel basado en PEGDA-HA junto con gelatina y fibronectina puede ayudar a la viabilidad de HDPSCs utilizando una estrategia de administración celular tridimensional inyectable in vitro. (12)
Se cultivan y siembran las células y se modifican las características del hidrogel. La viabilidad celular se observó mediante microscopía fluorescente y la diseminación celular se cuantificó siguiendo la clasificación de la morfología de HDPSC en tres categorías diferentes: redondas, parcialmente extendidas y completamente extendidas.

C. Varios biomateriales naturales y sintéticos han sido investigados como andamios para la regeneración del tejido de la pulpa dental. Un biomaterial prometedor en el campo de la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa es el HA o hialuronano y sus derivados, que se obtienen mediante esterificación con diferentes alcoholes. Centrándose en la regeneración del complejo dentino-pulpar, un andamio basado en hialuronano podría adaptarse fácilmente a la forma variable de la cámara pulpar, además de tener un tiempo de fraguado rápido. El tejido de la pulpa dental expresa hialuronano de diferentes formas durante el desarrollo del diente, pero su expresión disminuye gradualmente con la edad. Los experimentos in vivo sugieren que este biomaterial, solo o en combinación con otros, podría proporcionar un entorno adecuado para la inducción de dentina reparadora a partir de la diferenciación de células madre mesenquimales. (14)
El objetivo del estudio es proponer un método para reconstruir in vitro un tejido similar a la pulpa dental que combina numerosas propiedades del hialuronano con HDPSC, obtenidas de terceros molares de pacientes sanos.

 

3. Células madre en odontología: realidad y mitos
Las células madre mesenquimales (MSC) poseen potentes funciones inmunomoduladoras tanto in vitro como in vivo, que hace que sean una herramienta inmunoterapéutica novedosa para muchas de las enfermedades autoinmunes e inflamatorias. (28)

3.1 - Mecanismos
• secreción de una serie de factores solubles tales como prostaglandina E2 (PGE2), indoleamina2, 3-dioxigenasa (IDO), factor de crecimiento transformante-β (TGF-β), antígeno leucocitario humano G5 (HLA -G5) entre otros.
• interacciones entre MSC y células inmunes como células T, células B, macrófagos y células dendríticas. (29)

Las MSCs derivadas de los tejidos dentales son una alternativa prometedora de MSC multipotentes. Hablaremos sobre los nuevos hallazgos en las funciones inmunomoduladoras de las MSCs derivadas de diversos tejidos dentales como la pulpa dental, el ligamento periodontal, la encía, los dientes deciduos exfoliados, la papila apical y el folículo dental. Las propiedades inmunomoduladoras de las MSCs dentales hace que sean una fuente de células más accesible que las MSC derivadas de médula ósea para la terapia basada en células de enfermedades inmunes y relacionadas con la inflamación. (36)

Las células del estroma mesenquimatosas multipotentes o células madre mesenquimales (MSCs) son células progenitoras adultas aisladas principalmente de la médula ósea y probablemente presentes en la mayoría de los tejidos adultos, incluyendo músculo, tejido sinovial, tejido placentario entre otros. Las MSC son capaces de autorrenovarse y tienen el potencial de diferenciarse en diferentes linajes celulares. (31)

 


3.2 - Características MSCs: (33, 35)

• Capacidad de adherirse al plástico en condiciones de cultivo estándar, expresar al menos 95% de CD105, CD73 y CD90, pero no expresar fabricantes de hematopoyéticos como CD45, CD34, CD14, CD11b o HLA-DR.
• Potencial para diferenciarse en osteoblastos, adipocitos y choncroblasts.
• Capacidades de diferenciación de autorenovación y multilinaje.
• Propiedades inmunorreguladoras únicas, lo que las hace muy importantes en terapias basadas en células de variadas de enfermedades inmunes e inflamatorias.
• Efectos inhibidores sobre la proliferación, producción de citocinas y respuestas citolíticas.
• La supresión de la proliferación de células T por las MSC no tiene restricción inmunológica porque se han observado efectos supresores similares con MSC que eran autólogas o alogénicas para las células respondedoras.
• Capacidad de inhibir los efectos citotóxicos de los linfocitos T citotóxicos (CTL) CD8+ cebados con antígeno pero no su citotoxicidad.
• Modular funciones de las células B, inhibiendo su proliferación, diferenciación y la secreción de citoquinas en ensayos de cultivo in vitro y modelos de esclerosis múltiple in vivo

4. Resultados

A. El promedio de células apoptóticas después de incubar muestras con medios preacondicionados duranre 24 horas fue significativamente diferente entre los cuatro grupos comparados. Para periodos más largos de tratamiento, los resultados de citometría revelaron que MTA-Fillapex se convirtió en el medio preacondicionado más citotóxico con mayores promedios de células apoptóticas y con diferencias estadísticamente significativas en comparación con las demás evaluadas. Para todas las condiciones analizadas, MTA-Angelus fue el material endodóntico menos citotóxico y mostró los valores más altos de viabilidad celular en todos los tiempos estudiados. La viabilidad celular y la apoptosis de las HDPSCs podrían estar relacionados con cambios en el pH del medio de cultivo producidos por los materiales de endodoncia, por lo que se midieron los valores de pH en diferentes momentos. Los resultados indicaron que : MTA-Angelus y MTA-Fillapex obtuvieron pH básicos y AH-Plus se mantuvo cerca de su pH fisiológico, por lo que la muerte celular no estaba directamente afectada por el pH (16, 17, 19).
La técnica OxyBlot que analiza el estrés oxidativo inducido por materiales endodónticos en HDPSCs , sugirió que los medios que contenían AH-Plus y MTA-Fillapex tenían los niveles de proteínas oxidadas aumentados, al igual que en el MTA-Angelus, pero en comparación con el resto, fue el material endodóntico que indujo menos estrés oxidativo en las HDPSCs (20,22).
Mediante Western blot se evaluaron los niveles de proteína MnSOD y catalasa, y se obtuvo que: en AH-Plus y MTA-Fillapex ambas se regularon negativamente con respecto al control y en MTA-Angelus no se observaron cambios en la expresión de MnSOd y catalasa, por lo que este material no alteró la expresión de las enzimas antioxidantes, es decir, no afectó al escudo antioxidante de las HDPSCs. (24, 25, 26)
Las respuestas de daño al ADN se estudiaron para el AH-Plus y MTA-Fillapex, dado que en ellos se produjo citotxicidad. Los resultados indicaron que AH-Plus indujo roturas de doble cadena y roturas monocatenarias, mientras que MTA-Fillapex solo produjo la activación de la reparación de las roturas de doble cadena. (27 - 30)

B. Se compara un reticulante PEGSSDA con un PEGDA, suponiendo que sería más biocompatible con HDPSCs, debido a una mayor resistencia mecánica (por mayor densidad de reticulación). El objetivo de investigación fue determinar la relación entre el tiempo de gelificación y el PEGSSDA y se obtuvo una relación inversa, ya que las concentraciones más altas de PEGSSDA dieron como resultado tiempos de gelificación más bajos. Se analiza además la proliferación de HDPSC en hidrogeles-PEGDA-HA-Gn-Fn y se observa que las células han sobrevivido a todas las formulaciones basadas en PEGDA. Los hidrogeles de control positivo que carecen de fibronectina también mostraron un aumento significativo en la densidad relativa de células madre de la pulpa dental humana (34). Las muestras de control negativo sin gelatina parecían mantener una morfología redonda y las de control positivo sin fibronectina añadida tenían más forma de huso con un espacio incrementado entre células individuales. Por tanto la fibronectina parece contribuir a la propagación de HDPSC (30).

C. Se procedió al desarrollo in vitro de un tejido similar al de la pulpa dental. Para regenerar esta compleja estructura, se sembraron HDPSCs en andamios basados en hialuronano previamente integrados con factores neuronales y gliales, luego se cultivaron en un medio de diferenciación osteo-endotelial. (35)La tinción de hematoxilina/eosina mostró que las células se distribuyeron tanto en la superficie de la matriz como dentro de la construcción 3D. Las HDPSCs crecieron bien dentro del andamio llenando todos los espacios entre las fibras.(12, 4)
Con el fin de evaluar las propiedades regenerativas óseas del hialuronano-HDPSCs, se realizaron experimentos in vivo utilizando tejido similar al de la pulpa dental obtenido in vitro para reparar un defecto de la calota en una rata. Se observó que en las porciones externas del sitio a reparar mostraban proliferación celular, lo que indicó progresión de la regeneración tisular en esa zona. (6, 8)

 

5. Conclusiones (2, 30, 31, 32 - 37)

A. MTA-Angelus fue el biomaterial con menor efecto citotóxico y genotóxico, algo de gran importancia en la determinación de la biocompatibilidad en una fuente de células madre para la terapia regenerativa.

B. Los hidrogeles inyectables basados en PEGDA mantienen la viabilidad de HDPSC y facilitan su propagación celular. Esto es un punto de vista más para el diseño de futuras aplicaciones de ingeniería de tejidos de la pulpa dental.

C. Los andamios basados en hialuronano, en combinación con HDPSCs podrían ser una gran estrategia para generar un tejido similar a la pulpa dental .

  

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