Использование стволовых клеток в остеопластике дефектов челюстей: клеточно-инженерный подход

Применение стволовых клеток в остеопластике дефектов челюстей представляет одно из наиболее перспективных направлений современной клеточно-инженерной регенеративной медицины. Традиционные методы остеопластики имеют ряд ограничений — от риска инфекций и болевого синдрома до ограниченного объема доступного трансплантата. В этой связи стволовые клетки открывают новые возможности для создания биологически активных конструкций, способных стимулировать остеогенез и восстановление сложных структур челюстно-лицевой области. В обзоре систематизированы современные данные о применении стволовых клеток периодонтальной связки (PDLSC), пульпы зуба (DPSC) и челюстной кости (JBMSC) в остеопластике дефектов челюсти. Рассмотрены их морфологические и молекулярные характеристики, остеогенный потенциал, взаимодействие с микроокружением дефекта, а также интеграция с биоматериалами и факторами роста. Особое внимание уделено результатам доклинических и клинических исследований, подтверждающих безопасность и эффективность клеточных терапий, направленных на восстановление комплекса цемент–периодонтальная связка–кость и улучшение остеоинтеграции имплантатов. Кроме того, в работе анализируются существующие доклинические модели дефектов челюстной кости у мелких и крупных животных, обеспечивающие экспериментальную базу для оценки эффективности клеточно-инженерных конструкций и разработки безопасных протоколов клинического применения. Отмечается значимость DPSC- и JBMSC-экзосом как биологически активных факторов, усиливающих остеогенную дифференцировку и регенерацию тканей. Полученные данные подчеркивают высокую перспективность использования стволовых клеток из полости рта для регенерации костной ткани, разработки новых биосовместимых материалов и индивидуализированных терапевтических стратегий. Представленный обзор может служить научной основой для создания эффективных, безопасных и клинически оправданных подходов к лечению челюстно-костных дефектов и улучшению результатов имплантационной терапии.

1. Аблязов А.Р., Сысоев Н.П., Зубкова Л.П. Влияние и определение ротового дыхания как одного из главных функциональных нарушений, вызывающих возникновение зубочелюстно-лицевых аномалий и деформаций, нарушения сроков формирования соматического и психического развития ортодонтических пациентов // Крымский журнал экспериментальной и клинической медицины. 2011; № 1(1): 5-7.

2. Данилова М.А. Новые технологии в клинической ортодонтии // Ортодонтия. 2018; № 4(84): 62-63.

3. Костные имплантаты на основе скаффолдов и клеточных систем в тканевой инженерии (обзор) / Кузнецова Д.С., Тимашев П.С., Баграташвили В.Н. [и др.] // Современные технологии в медицине. 2014; 6(4): 201-212.

4. Методы лечения пациентов со скелетными формами дистальной окклюзии зубных рядов с помощью зубоальвеолярной компенсации. Роль цифровых технологий и подход к лечению / Попова Н.В., Арсенина О.И., Абакаров С.И. [и др.] // Стоматология. 2024; 103(5): 24-36.

5. Моделирование микроокружения мезенхимных стволовых клеток как перспективный подход к тканевой инженерии и регенеративной медицине (краткий обзор) / Хлусов И.А., Литвинова Л.С., Юрова К.А. [и др.] // Бюллетень сибирской медицины. 2018; 17(3): 217-228.

6. Ортодонтия. Национальное руководство. В 2 т. Т. 1. Диагностика зубочелюстных аномалий / под ред. Л.С. Персина. Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2020. 304 с. (Серия «Национальные руководства»). ISBN 978-5-9704-5408-4.

7. Применение аппарата TWIN-FORCE в комбинации с брекет-системой при коррекции дистальной окклюзии у взрослых пациентов / Козаченко В.Э., Арсенина О.И., Попова А.В. [и др.] // Архивариус. 2021; № 6(60): 12-15.

8. Семенов М.Г., Степанова Ю.В., Трощиева Д.О. Перспективы применения стволовых клеток в реконструктивно-восстановительной хирургии челюстно-лицевой области // Ортопедия, травматология и восстановительная хирургия детского возраста. 2016; 4(4): 84-92.

9. Чергештов Ю.И., Лежнев Д.А., Овчарова Л.В. Динамика репаративной регенерации дефектов нижней челюсти, замещенных различными имплантатами с использованием стволовых клеток по данным компьютерной томографии (экспериментальное исследование) // Российская стоматология. 2014; 7(1): 8-15.

10. 3D printing in alloy design to improve biocompatibility in metallic implants / Mitra I., Bose S., Dernell W.S. [et al.] // Mater. Today. 2021; 45: 20–34.

11. A single-cell transcriptional atlas reveals resident progenitor cell niche functions in TMJ disc development and injury / Bi R., Yin Q., Li H. [et al.] // Nat. Commun. 2023; 14(1): 830.

12. Amarasekara D.S., Kim S., Rho J. Regulation of osteoblast differentiation by cytokine networks // Int. J. Mol. Sci. 2021; 22(6): 2851.

13. Bone marrow-derived mesenchymal stem cells enhance bone marrow regeneration in dental extraction sockets / Mashimo T., Sato Y., Akita D. [et al.] // J. Oral Sci. 2019; 61(2): 284–293.

14. Bone regeneration capacities of alveolar bone mesenchymal stem cell sheet in rabbit calvarial bone defect / Liu Y., Wang H., Dou H. [et al.] // J. Tissue Eng. 2020; 11: 2041731420930379.

15. Characterization of the immunomodulatory properties of alveolar bone-derived mesenchymal stem cells / Cao C., Tarlé S., Kaigler D. // Stem Cell Res. Ther. 2020; 11(1): 102.

16. COL4A2 in the tissue-specific extracellular matrix plays important role on osteogenic differentiation of periodontal ligament stem cells / Wen Y., Yang H., Wu J. [et al.] // Theranostics. 2019; 9(15): 4265–4286.

17. Control of innate immune response by biomaterial surface topography, energy, and stiffness / Abaricia J.O., Farzad N., Heath T.J. [et al.] // Acta Biomater. 2021; 133: 58–73.

18. Dental tissue-derived human mesenchymal stem cells and their potential in therapeutic application / Gan L., Liu Y., Cui D. [et al.] // Stem Cells Int. 2020; 2020: 8864572.

19. Electromagnetic analysis, characterization and discussion of inductive transmission parameters for titanium-based housing materials in active medical implantable devices / Gruenwald W., Bhattacharrya M., Jansen D. [et al.] // Materials. 2018; 11: 2089.

20. Functional tooth restoration by allogeneic mesenchymal stem cell-based bio-root regeneration in swine / Wei F., Song T., Ding G. [et al.] // Stem Cells Dev. 2013; 22(12): 1752–1762.

21. Functionalization of 3D-printed titanium alloy orthopedic implants: a literature review / Jing Z., Zhang T., Xiu P. [et al.] // Biomed. Mater. 2020; 15: 052003.

22. Guided regeneration of jaw bone defects with combination of osteoplastic materials and stem cells / Machavariani A., Menabde G., Zurmukhtashvili M. // Georgian Med. News. 2019; 290: 131–135.

23. Haffner-Luntzer M. Experimental agents to improve fracture healing: utilizing the WNT signaling pathway // Injury. 2021; 52(2): S44–S48.

24. HMGB1-induced inflammatory response promotes bone healing in murine tooth extraction socket / Aoyagi H., Yamashiro K., Hirata-Yoshihara C. [et al.] // J. Cell. Biochem. 2018; 119(7): 5481–5490.

25. Hydroxyapatite–calcium sulfate–hyaluronic acid composite encapsulated with collagenase as bone substitute for alveolar bone regeneration / Subramaniam S., Fang Y.H., Sivasubramanian S. [et al.] // Biomaterials. 2016; 74: 99–108.

26. In vivo imaging techniques for bone tissue engineering / Fragogeorgi E.A., Rouchota M., Georgiou M. [et al.] // J. Tissue Eng. 2019; 10: 2041731419854586.

27. Inhibition of Hif1α prevents both trauma-induced and genetic heterotopic ossification / Agarwal S., Loder S., Brownley C. [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2016; 113(3): E338–E347.

28. Interleukin-35 inhibits alveolar bone resorption by modulating the Th17/Treg imbalance during periodontitis / Cafferata E.A., Terraza-Aguirre C., Barrera R. [et al.] // J. Clin. Periodontol. 2020; 47(6): 676–688.

29. Lapine periodontal ligament stem cells for musculoskeletal research in preclinical animal trials / Chopra H., Liao C., Zhang C.F. [et al.] // J. Transl. Med. 2018; 16(1): 174.

30. Mesenchymal stem cell derived-exosomes: a modern approach in translational medicine / Nikfarjam S., Rezaie J., Zolbanin N.M. [et al.] // J. Transl. Med. 2020; 18: 449.