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Braz J Periodontol - September 2012 - volume 22 - issue 03

PERSPECTIVAS NA REGENERAÇÃO PERIODONTAL COM A

TERAPIA DE CÉLULAS-TRONCO

Prospects in periodontal regeneration therapy with stem cells

Carlos Sardenberg 1 , Belisa Tellerman², Luiz Claudio Borges³, Joel Alves 4 , Renato Rocha 5 , Vítor Nunes 6 , Walter Augusto Soares

Machado 7

1

Cirurgião-dentista; Professor do curso de Especialização em Periodontia da Odontoclínica Central do Exército (OCEx); Mestrando em Clínica Odontológica pela UFF

2

Cirurgiã-dentista; Especialista em Periodontia pela Odontoclínica Central do Exército (OCEx);

3

Cirurgião-dentista; Doutor em Periodontia (UERJ); Professor do curso de Especialização da Odontoclínica Central do Exército (OCEx)

4

Cirurgião-dentista; Doutor em Periodontia (UERJ); Professor do curso de Especialização da Odontoclínica Central do Exército (OCEx)

5

Cirurgião-dentista; Mestrado em Periodontia pela UVA; Professor do curso de Especialização da Odontoclínica Central do Exército (OCEx)

6

Cirurgião-dentista; Professor do curso de Especialização em Periodontia da Odontoclínica Central do Exército (OCEx); Mestrando em Clínica Odontológica pela UFF

7

Livre Docente em Periodontia (Uerj), Professor Titular de Periodontia da Universidade Veiga de Almeida; Professor do curso de Especialização da Odontoclínica Central do Exército (OCEx)

Recebimento: 16/07/12 - Correção: 01/08/12 - Aceite: 22/08/12

RESUMO

A estrutura e composição do periodonto são afetadas por muitas doenças adquiridas e hereditárias, e a mais

significante entre estas é a doença periodontal. Os requisitos principais para a engenharia tecidual é a incorporação de

um número adequado de células progenitoras reativas e à presença de níveis bioativos de marcadores químicos dentro

de uma matriz extracelular apropriada. A terapia com células-tronco é um tratamento que utiliza células-tronco, ou

células que vêm a partir de células-tronco, para substituir ou reparar as células de um paciente ou tecidos lesados. Os

recentes progressos na pesquisa com células-tronco e na engenharia tecidual prometem novas perspectivas para a

regeneração dos tecidos na prática odontológica do futuro, com a regeneração de um dente funcional e vivendo como

uma das mais promissoras estratégias terapêuticas para a substituição de um dente doente ou danificado.

UNITERMOS: Periodonto, regeneração periodontal, células-tronco. R Periodontia 2012; 22:19-24.

INTRODUÇÃO

A doença periodontal (DP) é uma doença crônica

inflamatória do periodonto, composto pela gengiva,

ligamento periodontal, cemento e osso alveolar, que pode

resultar em destruição irreversível dos tecidos periodontais,

levando a uma perda de inserção entre os dentes e seus

tecidos de suporte (Pihlstrom et al, 2005). A doença

periodontal é desencadeada por uma resposta imunológica

a um desafio microbiano, resultando na perda progressiva

do tecido gengival, ligamento periodontal e osso alveolar

de suporte. Se não tratada a DP pode evoluir levando a

uma perda prematura dentária. A doença periodontal

tem sido associada a muitos distúrbios sistêmicos, tais

como diabetes (Nishimura et al., 2007; Sardenberg et al.,

2011), mal de Alzheimer (Rangel et al., 2012), doença renal

crônica (Almeida et al., 2010), artrite reumatóide (Bartold et

al.,2005) e complicações cardiovasculares (Desvarieux et al.,

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2003; Desvarieux et al., 2005), e tem sido associada com os

resultados adversos na gravidez (Xiong et al., 2006).

O objetivo ideal da terapia periodontal seria atingir a

regeneração periodontal com a reformação de todos os

componentes do periodonto perdidos, incluindo ligamento

periodontal, tecido conjuntivo gengival, cemento e osso

alveolar. Além disso, devem ser formadas as conexões entre

os tecidos recém-regenerados, incluindo as ligações (Fibras

de Sharpey) entre o ligamento periodontal e a raiz do dente,

bem como entre o osso alveolar e o ligamento periodontal.

As estratégias de tratamento da periodontite atual falham

completamente em reconstituir os tecidos e as conexões

danificadas pela DP.

REVISÃO DE LITERATURA

Avanços na Regeneração Tecidual Periodontal

Durante décadas os periodontistas têm procurado

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maneiras de se reparar o dano que ocorre durante a

periodontite. Isto incluiu a utilização de uma variedade de

procedimentos cirúrgicos, com a utilização de variados materiais

de enxerto (osso autógeno, alógeno, xenoenxerto e sintético)

e fatores de crescimento e à utilização de membranas para

realização da RTG (Regeneração Tecidual Guiada). Estas técnicas

possuem um sucesso limitado, com isso, existe a necessidade

de uma abordagem regenerativa mais eficaz, o que resultou no

desenvolvimento de procedimentos que utilizam mediadores

químicos e técnicas de engenharia tecidual (Kao et al., 2009).

A regeneração periodontal é considerada organicamente

promissora, mas clinicamente capciosa. Os requisitos

principais para a engenharia tecidual são a incorporação de

um adequado número de células progenitoras responsivas e

a presença de níveis bioativos de mediadores químicos dentro

de uma adequada matriz extracelular. Os recentes avanços

no isolamento de células-tronco mesenquimais, a biologia

dos fatores de crescimento e a construção de polímeros

biodegradáveis, criaram a base para a engenharia tecidual

bem sucedida para diversos tecidos, dos quais o periodonto

pode ser considerado um candidato para tais procedimentos

(Bartold et al., 2006).

Células-tronco na terapia regenerativa de tecidos

humanos

As células-tronco são células indiferenciadas que podem

se diferenciar em diferentes tipos de tecido do corpo humano.

Essas células são vitais para o crescimento, desenvolvimento,

manutenção e reparo do nosso cérebro, ossos, músculos,

nervos, sangue, e outros órgãos. O primeiro relato de

isolamento, cultura e caracterização parcial de células-tronco

retiradas de embriões humanos foram notificados em novembro

de 1998 (Thomson et al., 1998). A terapia com células-tronco

é um tratamento que utiliza essas células para substituir ou

reparar células ou tecidos danificados. As tecnologias de

células-tronco têm, ou estão previstos a ter, aplicações para

a ciência básica (estudo de processos complexos), pesquisas

médicas (para produzir um grande número de culturas de

células geneticamente uniformes de tecidos e órgãos; por

exemplo, fígado, tecido muscular, tecido neural), e terapias para

reparar ou substituir tecidos danificados por qualquer doença

(Saini et al., 2009). Todas as células-tronco, não importando a

área doadora, são células indiferenciadas não especializadas

que dão origem a células mais especializadas. As célulastronco

podem se diferenciar em mais de 200 células no corpo

humano, e se dividem em dois tipos: precoce e madura. As

células-tronco maduras são encontradas em tecidos corporais

maduros bem como no cordão umbilical e placenta após

o nascimento. As células-tronco precoces, frequentemente

chamadas de células-tronco embrionárias, são encontradas na

massa celular interna de um blastocisto após cerca de 5 dias de

desenvolvimento. As células-tronco podem ser transformadas

em células especializadas com características consistentes com

as células de diversos tecidos, tais como os músculos e nervos

através da cultura de células. Células provenientes do cordão

umbilical e da medula óssea são rotineiramente utilizadas

em terapias médicas. Linhas celulares embrionárias e célulastronco

embrionárias autólogas geradas através de clonagem

também têm sido propostas como candidatos promissores

para utilização em futuras terapias.

Regeneração periodontal: uma nova abordagem

A fim de que a regeneração periodontal seja bem

sucedida, será necessário usar e recrutar células progenitoras

indiferenciadas que possam se diferenciar em células

especializadas com uma alta capacidade regenerativa, seguido

pela proliferação destas células e síntese dos tecidos conjuntivos

que elas estão a tentar reparar. Claramente, a abordagem

na engenharia tecidual para a regeneração periodontal terá

de utilizar a capacidade regenerativa das células residentes

no próprio periodonto e iria envolver o isolamento de tais

células e a sua proliferação subsequente dentro de um quadro

tridimensional (3D) com sua implantação no defeito (Bartold et

al., 2006). Na cicatrização de feridas, o processo de cicatrização

natural geralmente resulta em tecido cicatricial ou reparo,

usando engenharia tecidual, o processo de cicatrização de

feridas é manipulado para que ocorra a regeneração total

do tecido lesado. Esta manipulação geralmente envolve as

moléculas de sinalizadoras, o suporte da matriz e células (Kao

et al., 2009), as principais características estão descritas nas

Tabelas 1 e 2.

Desafios na Regeneração Periodontal

Segundo Mao et al., (2006), os vários desafios que existem

na regeneração periodontal estão ilustrados abaixo:

1. Um dos maiores desafios é a modulação de uma

excessiva resposta do hospedeiro à contaminação microbiana

que ocorre na DP. Seria necessária uma dupla utilização

de mediadores químicos e agentes antibacterianos para

aperfeiçoar a regeneração periodontal neste ponto.

2. É necessário um maior conhecimento nas interações de

múltiplas linhagens celulares de células como os cementoblastos,

fibroblastos e células osteogênicas.

3. Apesar do importante papel da entrega de células

pela via exógena na regeneração de defeitos periodontais

severos, é vantajoso atrair células formadoras de tecidos pela

via endógena através da utilização de fatores de crescimento

tópicos.

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TABELA 1: Características das moléculas sinalizadoras na engenharia tecidual periodontal.

MOLÉCULAS

SINALIZADORAS

CARACTÉRISTICAS

- O uso de plasma rico em plaquetas como uma fonte de fatores de crescimento para a

regeneração óssea e periodontal.

- Sangue autólogo é removido do paciente e separado em três frações: plasma pobre em

plaquetas (cola de fibrina ou adesiva) e plasma rico em plaquetas e glóbulos vermelhos.

Plasma rico

em plaqueta

- Presença de fator de crescimento derivado de plaquetas, fator de crescimento insulínico e fator

de crescimento-beta recombinante nos grânulos citoplasmáticos do plasma rico em plaquetas.

- A mistura de fatores de crescimento no plasma rico em plaquetas supostamente estimula a

proliferação de fibroblastos e células do ligamento periodontal, formação da matriz extracelular

e neovascularização e a liberação de supressores das citocinas e limitantes da inflamação,

promovendo assim a regeneração do tecido.

- Plasma rico em plaquetas também contém uma elevada concentração de fibrinogênio.

- Ineficaz para a regeneração periodontal completa.

- Colhidas a partir do desenvolvimento dentário em suínos foi recentemente relatado seu

potencial em induzir a regeneração periodontal.

Derivados da

matriz do esmalte

Contém uma mistura de proteínas de baixo peso molecular, que estimulam o crescimento

celular e da diferenciação das células mesenquimais, incluindo osteoblastos.

- Emdogain® é a única proteína derivada de matriz do esmalte aprovada pelo Food and Durg

Administration (FDA) e usada clinicamente com resultados promissores.

- Eles promovem o aumento na proliferação de mais células do osso imaturo, enquanto

estimulam a diferenciação de mais células do osso maduro.

- Eles são proteínas que naturalmente regulam vários aspectos do crescimento e

desenvolvimento celular.

Fatores de

crescimento

Proteína

morfogenética

óssea

- Na regeneração periodontal, o foco principal tem sido o plasma rico em e o fator de

crescimento fibroblástico-2.

- Estes mediadores biológicos têm sido utilizados para estimular a cicatrização de feridas

periodontais ou para promover a diferenciação de células para se tornar osteoblastos,

favorecendo assim a formação óssea.

- Grupo de glicoproteínas regulatórias que são membros da família do fator de crescimentobeta

recombinante e estimulam a diferenciação de células mesenquimais em condroblastos e

osteoblastos.

- No campo da regeneração periodontal, a maior parte do interesse em pesquisa concentrouse

na proteína morfogenética óssea-2 (OP-2), proteína morfogenética óssea -3 (osteogenina), e

proteína morfogenética óssea -7 (OP-1).

Terapia gênica

- A terapia gênica pode ser utilizada para minimizar as principais limitações associados com

a utilização de fatores de crescimento e de diferenciação celular, que são as suas meias-vidas

biológicas curtas.

- As abordagens na terapia genética também foram utilizadas para estudar a regulação da

proteína morfogenética óssea. A regulação gênica pode ser manipulada para resultar em uma

resposta que imita a regeneração.

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TABELA 2: Características das células-tronco na engenharia tecidual periodontal

CÉLULAS-TRONCO

Células-tronco

mesenquimais

Células-tronco da polpa

dental

Células-tronco do

ligamento periodontal

CARACTERÍSTICAS

- Células-tronco mesenquimais são autorrenováveis ​e podem se diferenciar em todas

as linhagens celulares que formam os tecidos mesenquimais e conjuntivo.

- As populações de células-tronco que geram as estruturas craniofaciais, como a

articulação mandibular, são heterogêneas e provavelmente incluem tanto as células-tronco

mesenquimais quanto as hematopoiéticas.

- A polpa dentária contém células proliferativas que são análogas às células ósseas porque

expressam marcadores osteogênicos e respondem a vários fatores de crescimento para

diferenciação ontogênica e osteogênica. Células pulpares são capazes de formar depósitos

minerais com distintas estruturas cristalinas dentinárias.

- As células-tronco do ligamento periodontal implantadas em camundongos germ free são

capazes de produzir estruturas similares ao cemento e ligamento periodontal humano, como

uma fina camada de cemento que interage com uma densa camada de fibras colágenas,

semelhante às fibras de Sharpey.

- As células-tronco do ligamento periodontal têm o potencial de formar estruturas

periodontais, incluindo cemento e ligamento periodontal.

Ensaios clínicos na Regeneração Periodontal

Como a pesquisa sobre células-tronco humanas é uma

área relativamente nova, empresas de desenvolvimento de

terapias celulares enfrentam vários tipos de risco, dificultando

os avanços nessa área. Ensaios clínicos estão sendo realizados

na recombinação de um fator de crescimento fibroblástico, em

um fator de crescimento derivado de plaquetas e no fosfato tri

cálcico (GEM-21). Olhando para o curso dos ensaios clínicos,

é muito cedo para dizer se as terapias baseadas em célulastronco

provará ser clinicamente eficaz (Silvério et al., 2008).

Marcadores celulares na superfície de célulastronco

Nos últimos anos, cientistas descobriram algumas célulastronco

que têm capacidades únicas para se auto renovar,

crescer indefinidamente e se diferenciar ou se desenvolver em

vários tipos de células e tecidos. Revestindo a superfície de

cada célula do corpo estão presentes proteínas especializadas,

chamadas de receptores, os quais têm a capacidade de se

ligar seletivamente ou aderir à outra molécula sinalizadora.

Há muitos tipos diferentes de receptores que diferem na sua

estrutura e afinidade para outras moléculas de sinalização.

Normalmente, as células usam estes receptores e as moléculas

que se ligam a eles como uma forma de se comunicar com

outras células e executar as suas próprias funções pelo

corpo humano. Estes receptores presentes na superfície

celular são os mesmos marcadores para as células-tronco.

Cientistas inseriram nas células-tronco um “gene repórter”

chamado proteína fluorescente verde ou GFP. Esta ferramenta

é largamente usada ​em laboratórios de pesquisa e clínicas e

provavelmente desempenham papéis importantes no avanço

das pesquisas com células-tronco (Saini et al., 2012).

DISCUSSÃO E CONCLUSÃO

A regeneração de um dente funcional e vital, através da

terapia com células-tronco, é a mais promissora estratégia

terapêutica para a substituição de um dente perdido na

Odontologia (Chai et al., 2003; Thesleff et al., 2003; Yen et

al., 2006). Os recentes avanços na biotecnologia de célulastronco

dentais e na regeneração dental de ratos mediada por

células-tronco têm incentivado os pesquisadores a explorar

o potencial para regenerar dentes vivos com adequadas

propriedades funcionais (Duailibi et al., 2004; Ohazama

et al., 2004; Shi et al., 2005). Dentes de ratos podem ser

regenerados utilizando muitas células-tronco diferentes para

formar colaborativa mente estruturas dentais in vivo. Além

disso, o tecido dentinário/pulpar e o tecido cementário/

complexo periodontal foram regenerados por células-tronco

provenientes da polpa dentária e ligamento periodontal,

respectivamente (Duailibi et al., 2004; Ohazama et al., 2004).

No entanto, devido à complexidade dos destes humanos, a

regeneração de toda a estrutura dentária, incluindo esmalte,

dentina, tecido pulpar e complexo periodontal, como uma

entidade funcional em seres humanos não é possível, dada

as biotecnologias regenerativas disponíveis atualmente.

O objetivo final da engenharia tecidual é para desenvolver

produtos capazes de curar órgãos e tecidos perdidos por

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doença e para isso é necessário uma compreensão dos

mecanismos de interação entre as células, fatores de

crescimento e biomateriais, que sem dúvida vai avançar o

objetivo final de desenvolvimento de terapias baseadas em

células e produtos provenientes da bioengenharia tecidual

(Mao et al., 2006). Apesar dos avanços na nossa compreensão

do desenvolvimento dentário, não está claro como os dentes

humanos podem ser cultivadas na prática. Talvez, um dia,

seremos capazes de isolar as células com a capacidade

para formar dentes e, em seguida, o desenvolvimento dos

dentes pode ser iniciado in vitro. Tais células-tronco podem

ser obtidas por alguns dos métodos descritos acima. Depois

da iniciação, o germe dental poderia ser transplantado para

a boca. Esta abordagem seria extremamente complexa

uma vez que exigiria um conhecimento profundo de

todos os processos que regulam a formação do estrutural

tridimensional do dente. Alternativamente, é possível que o

desenvolvimento do dente pudesse ser iniciado in vivo pela

aplicação de fatores específicos de crescimento e diferenciação

celular e tecidual (Thesleff et al., 2003). Em resumo, estes são

resultados recentes em pesquisa na área de regeneração

tecidual periodontal e indicam que essas abordagens são

inquestionavelmente de extrema relevância e, dada a sua

promessa, vale a pena explorar.

ABSTRACT

The structure and composition of the periodontium

are affected in many acquired and heritable diseases, and

the most signifi cant among these is periodontal disease.

Periodontal regeneration is considered to be organically

promising but clinically capricious. The principal requirements

for tissue engineering are the incorporation of appropriate

numbers of responsive progenitor cells and the presence of

bioactive levels of regulatory signals within an appropriate

extracellular matrix or carrier construct. Stem cell therapy

is a treatment that uses stem cells, or cells that come from

stem cells, to replace or to repair a patient’s cells or tissues

that are damaged. And, recent progress in stem cell research

and in tissue engineering promises novel prospects for tissue

regeneration in dental practice in the future, with regeneration

of a functional and living tooth as one of the most promising

therapeutic strategies for the replacement of a diseased or

damaged tooth.

UNITERMS: periodontal, periodontal regeneration, stem

cells

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Endereço para correspondência:

Carlos Henrique Sardenberg Pereira

Tel.: (21) 2264-2322

E-mail: carlossardenberg@gmail.com

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