Лазер стимулирует восстановление зубов
Исследователи Гарвардского университета, работающие под руководством профессора Дэвида Муни (David Mooney), продемонстрировали способность маломощного светового излучения стимулировать стволовые клетки зубов к регенерации дентина – разновидности костной ткани, формирующей тело зуба. Более того, они описали вовлеченный в этот процесс молекулярный механизм и воспроизвели полученные результаты в экспериментах на нескольких лабораторных и животных моделях.
Дифференцировка стволовых клеток в клетки разных типов может запускаться различными биологически активными молекулами, в том числе регуляторными белками, известными как факторы роста. Существующие методы регенеративной медицины подразумевают выделение стволовых клеток из организма, проведение определенных манипуляций над ними в лабораторных условиях и возвращение обратно в организм. Внедрение подобных подходов в клиническую практику затруднено целым рядом регуляторных и технических сложностей.
В то же время, по словам Муни, разработанный его группой метод не подразумевает введения в организм ничего нового; более того, лазерное излучение широко используется в медицине, в том числе в стоматологии. Поэтому на его пути в клиническую практику не должно возникнуть каких-либо серьезных преград.
На начальном этапе работы в коренных зубах крыс были просверлены отверстия, через которые на пульпу зубов, содержащую стволовые клетки, воздействовали маломощным лазерным излучением. После этого отверстия прикрывали временными пломбами, оставляя полость, сформировавшуюся при сверлении зуба. Проведенное через 12 месяцев рентгеноскопическое и микроскопическое исследование подтвердило факт вызванного лазерным излучением усиленного формирования дентина.
Изображения, полученные методом микроскопирования срезов ткани, окрашенных с использованием двух различных красителей, через 12 недель после лазерной обработки пульпы зубов. Желтые символы # нанесены на участки вновь сформированного (третичного) дентина. В обработанных лазерным излучением зубах количество нового дентина больше, чем в зубах мышей группы контроля.
На следующем этапе исследователи провели серию экспериментов на культурах клеток, что позволило им идентифицировать молекулярные механизмы, обеспечившие регенеративный эффект лазерного излучения. Оказалось, что основная роль в запуске процесса формирования дентина стволовыми клетками принадлежит трансформирующему фактору роста бета-1 (TGF-beta1) – повсеместно встречающемуся в организме регуляторному белку.
Авторы продемонстрировали, что лазерное излучение запускает так называемый эффект домино. Сначала происходит дозозависимая индукция формирования активных форм кислорода (АФК) – химически активных молекул, играющих важную роль в функционировании клеток, которые, в свою очередь стимулируют переход трансформирующего фактора роста бета-1 из латентной формы в активную. Конечным результатом этого является дифференцировка стволовых клеток и формирование дентина.
Лазерное излучение применяется в медицине с конца 1960-х годов. Его активно используют в косметологии для прижигания доброкачественных новообразований кожи и удаления нежелательных волос. Однако периодически врачи сообщают о наблюдениях, согласно которым маломощное лазерное излучение может стимулировать различные биологические процессы, в том числе омоложение кожи и рост волос. Однако до сих пор клинические эффекты такого воздействия не имели убедительных подтверждений. Авторам впервые удалось вскрыть лежащие в их основе процессы на молекулярном уровне, тем самым заложив основу для разработки новых подходов к лечению зубов.
В настоящее время они занимаются разработкой параметров безопасности и эффективности, необходимых для планирования и проведения клинических исследований нового метода. Исследователи также считают, что сделанные ими наблюдения указывают на целесообразность проведения дальнейших исследований, посвященных изучению возможности использования лазерного излучения в других направлениях регенеративной медицины.
Статья P. R. Arany et al. Photoactivation of Endogenous Latent Transforming Growth Factor-1 Directs Dental Stem Cell Differentiation for Regeneration опубликована в журнале Science Translational Medicine.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Harvard University:
Researchers use light to coax stem cells to repair teeth.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
02.06.2014