Разработка подходов к использованию клеточнозаселенных гелеобразных скаффолдов для эндодонтического лечения методами регенеративной медицины

Регенеративная эндодонтия — комплекс мер, направленных на восстановление пуль- пы или хотя бы формирование пульпоподобной ткани, в идеале — пульпо-дентинного комплекса; на регенерацию поврежденного коронального дентина, резорбированного корневого, цервикального или апикального дентина. Стратегии регенеративной эндо- донтии включают трансплантацию стволовых клеток и регенеративные эндодонтиче- ские процедуры (regenerative endodontic procedures, REP). В настоящее время методы REP применяются при эндодонтическом лечении несформированных зубов у пациен- тов в возрасте 7–10 лет и направлены преимущественно на замену, а не восстановление поврежденной ткани пульпы.
Цель исследования: отработка метода и оценка эффективности использования стволовых клеток пульпы зуба в сочетании с фибриновым гелем при эндодонтическом лечении сформированных зубов на животной модели — карликовой свинье.
Материалы и методы. Исследование выполнено на половозрелых карликовых свиньях. Под общей анестезией (ксилазин и тилетамин-золазепам) животным было выполнено рентгенографическое обследование ротовой полости для выбора зуба, максимально схожего с человеческим по положению в челюстной дуге, количеству и форме корней и каналов. Был выбран первый левый жевательный интактный двухкорневой зуб (P2) и проведена ампутация коронковой части и экстирпация корневой пульпы. Полости каналов были заполнены фибриновым гелем, содержащим аллогенные стволовые клетки пульпы зуба свиньи. Для полимеризации гель смешивали с катализаторами полимеризации фибриногена в фибрин (тромбин, хлорид кальция) непосредственно перед введением в каналы. Таким образом, гель (3 мкл, 15 000–18 000 клеток/канал) при полимеризации и отвердевании принимал форму канала. Далее проведена изоляция геля минеральным триоксидным агрегатом и выполнена пломбировка коронковой части упрочненным пакуемым стеклоиономерным цементом химического отверждения. Через 4 месяца после эндодонтического лечения зуб удаляли, фиксировали, декальцинировали и использовали для стандартного гистологического исследования — изготавливали ступенчатые серийные срезы толщиной 3–5 мкм и окрашивали гематоксилином-эозином. Для количественной оценки отобрали семь срезов на разных уровнях с шагом 10 мкм, сканировали изображение и проводили морфометрические подсчеты. Оценивали абсолютные и относительные значения длин и площадей, а также степень васкуляризации.
Результаты исследования. Длина, форма и объем корневых каналов первого левого жевательного двухкорневого зуба (P2) схожи с таковыми у человека, что позволило использовать при эндодонтическом лечении подходы и оборудование, разработанное для человека, что повышает релевантность модели. На гистологических срезах в апикальной части канала выявлено формирование васкуляризированной пульпоподобной стромальной ткани, а в средней и устьевой третях корня рядом с базофильными массами выявлены участки с палисадным слоем цилиндрических клеток — активных одонтобластов, продуцирующих дентин. В периапикальной области эндодонтически леченного зуба не зарегистрировано воспалительных процессов, а также отклонений в самочувствии животных и их пищевом поведении.
Заключение. Полученные пилотные результаты свидетельствуют о перспективе развития методов регенеративной эндодонтии для лечения постоянных зубов со сформированными корнями. Скаффолды на основе фибринового геля и стволовых клеток пульпы зуба в целом подходят для целей регенеративной эндодонтии, однако необходима доработка метода с целью формирования архитектоники пульпы.

1. Huang F, Cheng L, Li J, Ren B. Nanofibrous scaffolds for regenerative endodontics treatment. Front Bioeng Biotechnol. 2022;10:1078453.

2. Lin LM, Ricucci D, Saoud TM, Sigurdsson A, Kahler B. Vital pulp therapy of mature permanent teeth with irreversible pulpitis from the perspective of pulp biology. Aust Endod J. 2020;46(1):154–166.

3. Noohi P, Abdekhodaie MJ, Nekoofar MH, Gama M, Saadatmand M, Dummer PMH. Development of Antimicrobial Peptide-loaded Hydrogels as Potential Scaffolds for Pulp-dentine Complex Regeneration: A Comparative Study. J Endod [Internet]. 2025 Feb; Available from: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0099239925000548

4. Colombo JS, Jia S, D’Souza RN. Modeling Hypoxia Induced Factors to Treat Pulpal Inflammation and Drive Regeneration. J Endod [Internet]. 2020;46(9):S19–25. DOI: 10.1016/j.joen.2020.06.039

5. Jung C, Kim S, Sun T, Cho YB, Song M. Pulp-dentin regeneration: current approaches and challenges. J Tissue Eng. 2019;10: 2041731418819263 (Article ID).

6. Murray PE, Garcia-Godoy F, Hargreaves KM. Regenerative Endodontics: A Review of Current Status and a Call for Action. J Endod. 2007;33(4):377–390.

7. Lin LM, Kahler B. A Review Of Regenerative Endodontics: Current Protocols And Future Directions Rejeneratif Endodonti Üzerine Bir Derleme: Güncel Protokoller Ve Geleceğe Yönelik Öneriler. J Istanbul Univ Fac Dent [Internet]. 2017;51:41–51. Available from: https://www-ncbi-nlm-nih-gov.ez.srv.meduniwien.ac.at/pmc/articles/PMC5750827/pdf/jiufd-051-s041.pdf

8. Hasija MK, Meena B, Wadhwa D, Kumar D. Pediatric Regenerative Endodontics. J Int Clin Dent Res Organ. 2021 Jan;13(1):73–76. Available from: https://journals.lww.com/10.4103/jicdro.jicdro_47_19

9. Fukushima KA, Marques MM, Tedesco TK, Carvalho GL, Gonçalves F, Caballero-Flores H, et al. Screening of hydrogel-based scaffolds for dental pulp regeneration—A systematic review. Arch Oral Biol. 2019;98(November 2018):182–194. DOI: 10.1016/j.archoralbio.2018.11.023

10. Домбровская ЮА, Енукашвили НИ, Силин АВ. Методы регенеративной биоинженерии и аддитивные технологии в стоматологии. Санкт-Петербург: Политех-Пресс; 2024. 101 c. Available from: https://e.lanbook.com/book/413090

11. Pispa J, Thesleff I. Mechanisms of ectodermal organogenesis. Dev Biol. 2003;262(2): 195–205.

12. Lobov A, Kuchur P, Khizhina A, Kotova A, Ivashkin A, Kostina D, et al. Mesenchymal cells retain the specificity of embryonal origin during osteogenic differentiation. Stem Cells. 2023 Nov 1;6:1–11. Available from: https://academic.oup.com/stmcls/advance-article/doi/10.1093/stmcls/sxad081/7336816

13. Son YB, Kang YH, Lee HJ, Jang SJ, Bharti D, Lee SL, et al. Evaluation of odonto/osteogenic differentiation potential from different regions derived dental tissue stem cells and effect of 17β-estradiol on efficiency. BMC Oral Health [Internet]. 2021;21(1):1–14. DOI: 10.1186/s12903-020-01366-2

14. Kotova A V., Lobov AA, Dombrovskaya JA, Sannikova VY, Ryumina NA, Klausen P, et al. Comparative analysis of dental pulp and periodontal stem cells: Differences in morphology, functionality, osteogenic differentiation and proteome. Biomedicines. 2021;9(11):1–26.

15. Xiao X, Xin C, Zhang Y, Yan J, Chen Z, Xu H, et al. Characterization of Odontogenic Differentiation from Human Dental Pulp Stem Cells Using TMT-Based Proteomic Analysis. Biomed Res Int. 2020; Dec 10: 3871496 (Article ID) .

16. Volponi AA, Gentleman E, Fatscher R, Pang YWY, Gentleman MM, Sharpe PT. Composition of mineral produced by dental mesenchymal stem cells. J Dent Res. 2015;94(11):1568–1574.

17. Домбровская ЮА, Енукашвили НИ, Котова АВ, Билык СС, Коваленко АН, Силин АВ. Оценка возможности создания фибриновых скаффолдов, заселенных стволовыми клетками пульпы зуба, для замещения костных дефектов челюсти. Трансляционная Медицина. 2020 Mar 11;7(1):59–69. Available from: https://transmed.almazovcentre.ru/jour/article/view/540

18. Dombrovskaya YuA, Enukashvili NI, Banashkov RE, Semenova NY, Karabak IA, Silin AV. Prospects for the use of fibrin scaffolds populated with pulp and periodontal stem cells: an experimental study. Parodontologiya. 2021;26(2):96–103.

19. Wu Q. Regenerative endodontic treatment using autologous blood from alveolar bone for mature permanent premolar with apical periodontitis: a case report. Clin Oral Investig. 2023;27(8):4869–4874. DOI: 10.1007/s00784-023-05179-9

20. Wang S, Liu Y, Fang D, Shi S. The miniature pig: A useful large animal model for dental and orofacial research. Oral Dis. 2007;13(6):530–537.

21. Акимов ДЮ, Зиятдинова АР, Снижко ЕА, Ильинская МА, Васильев АВ. Превентивные лечебные мероприятия в доклинических исследованиях ( противопаразитарная обработка). Лабораторные животные для научных исследований (Laboratory Anim Sci). 2020;4:43–55. Available from: https://elibrary.ru/doi_resolution.asp?doi=10.29296%2F2618723X-2020-04-05

22. Enukashvily NI, Aizenshtadt AA, Bagaeva V V, Supilnikova O V, Ivolgin DA, Maslennikova II, et al. Assessing the possibility to apply the fibrin glue by cord blood plasma as a scaffold for mesenchymal stem cells transplantation. Her North-Western State Med Univ named after II Mechnikov. 2017 Jun 15;9(2):35–43. Available from: https://journals.eco-vector.com/vszgmu/article/view/8557

23. Akimov DY, Makarova MN, Khan SO, Shabanov PD, Liashenko PM. Effect of propofol and combination propofol and isoflurane on vital parameters of minipigs. Bull Vet Pharmacol. 2024;4(29):8–22. Available from: https://rucont.ru/efd/912451

24. Akimov DY, Shabanov PD, Khan SO. Anesthesia in preclinical studies. Message 2: dwarf pigs. Lab Zhivotnye dlya nauchnych Issled (Laboratory Anim Sci). 2023 2023; 6(2): 53–65. Available from: https://labanimalsjournal.ru/2618723x-2023-02-05

25. Lopes LB, Neves JA, Botelho J, Machado V, Mendes JJ. Regenerative Endodontic Procedures : An Umbrella Review. Int J Environ Res Public Health. 2021;18(754):2–17.

26. Galler KM, Brandl FP, Kirchhof S, Widbiller M, Eidt A, Buchalla W, et al. Suitability of Different Natural and Synthetic Biomaterials for Dental Pulp Tissue Engineering. Tissue Eng — Part A. 2018;24(3–4):234–244.

27. Крышень КЛ, Андреев СВ, Дейкин АВ, Дмитриева АА, Енукашвили НИ, Леонова ЕИ, et al. Особенности доклинических исследований высокотехнологичных лекарственных препаратов. Консультант GLP-PLANET 2024. Мнение фармацевтической отрасли: монография. Санкт-Петербург: НПО «ДОМ ФАРМАЦИИ»; 2024. 344 с.

28. Sych LS, Reade PC. Heterochrony of tooth root initiation in rabbits. J Evol Biol. 1990; 3(3–4):283–293.

29. Aubeux D, Renard E, Pérez F, Tessier S, Geoffroy V, Gaudin A. Review of Animal Models to Study Pulp Inflammation. Front Dent Med. 2021; 2, 10.3389/fdmed.2021.673552 . hal-04064206.

30. Dombrovskaya YA, Kravets ON, Nikolaeva AV, Kotov MI, Dombrovskaya VI, Grebnev GA, et al. Changes in the morphological characteristics of the endodontic system and parameters of human dental hard tissues in the North-Western region of Siberia during the X—XX centuries. Stomatology [Internet]. 2024 Dec 20;103(6):5. Available from: https://mediasphera.ru/issues/stomatologiya/2024/6/1003917352024061005

31. Iohara K, Utsunomiya S, Kohara S, Nakashima M. Allogeneic transplantation of mobilized dental pulp stem cells with the mismatched dog leukocyte antigen type is safe and efficacious for total pulp regeneration. Stem Cell Res Ther. 2018;9(1): 116 (Article ID).

32. Nakashima M, Iohara K, Zayed M. Pulp Regeneration: Current Approaches, Challenges, and Novel Rejuvenating Strategies for an Aging Population. J Endod. 2020;46(9):S135–142. DOI: 10.1016/j.joen.2020.06.028

33. Sui B, Wu D, Xiang L, Fu Y, Kou X, Shi S. Dental Pulp Stem Cells: From Discovery to Clinical Application. J Endod. 2020;46(9):S46–55.

34. Sharpe PT. Dental mesenchymal stem cells. Development. 2016;143(13):2273–2280. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27381225

35. Lobov A, Malashicheva A. Osteogenic differentiation: a universal cell program of heterogeneous mesenchymal cells or a similar extracellular matrix mineralizing phenotype? Biol Commun. 2022;67(1):32–48.

36. Min Q, Yang L, Tian H, Tang L, Xiao Z, Shen J. Immunomodulatory Mechanism and Potential Application of Dental Pulp-Derived Stem Cells in Immune-Mediated Diseases. Int J Mol Sci. 2023;24(9): 8068 (Article ID).

37. Meza G, Urrejola D, Saint Jean N, Inostroza C, López V, Khoury M, et al. Personalized Cell Therapy for Pulpitis Using Autologous Dental Pulp Stem Cells and Leukocyte Platelet-rich Fibrin: A Case Report. J Endod. 2019;45(2):144–149.

38. Yu S, Liu XM, Liu Y, Tang L, Lei S, Geng C, et al. Inflammatory microenvironment of moderate pulpitis enhances the osteo-/odontogenic potential of dental pulp stem cells by autophagy. Int Endod J. 2024;57(10):1465–77.