RESUMEN:
La restauración de la dentina perdida en las lesiones de
caries profundas en los dientes es un tratamiento de rutina y común que implica
el uso de cementos inorgánicos a base de calcio o agregados minerales a base de
silicio. Dichos cementos permanecen en el diente y no se degradan, por lo
que el volumen mineral normal nunca se restaura por completo. Aquí
describimos un nuevo enfoque biológico para la restauración de la dentina que
estimula la formación natural de la dentina reparadora a través de la movilización
de células madre residentes en la pulpa dental. Las esponjas de colágeno
aprobadas clínicamente y biodegradables se utilizan para administrar dosis
bajas de antagonistas de la molécula de glucógeno sintasa quinasa (GSK-3) que
promueven los procesos naturales de formación de dentina reparadora para
restaurar completamente la dentina. Debido a que la esponja portadora se
degrada con el tiempo, la dentina reemplaza a la esponja degradada que conduce
a una completa, Reparación natural efectiva. Este sencillo y rápido
proceso de reparación natural de los dientes podría proporcionar un nuevo
enfoque para la restauración clínica de los dientes.
INTRODUCCION:
La dentina es un mineral dental vital producido por células
mesenquimales altamente especializadas llamadas odontoblastos. Cuando el
mineral dental se ve comprometido ya sea después de un traumatismo o una
infección (caries), el tejido de la pulpa blanda celular interna puede
exponerse al ambiente externo e infectarse. La reparación clínica del daño
dental actualmente implica el uso de agregados minerales que se utilizan para
llenar el espacio en la dentina creado después de la eliminación de caries o
trauma
1 , 2 , 3 , 4 , 5. Cuando se expone el
tejido blando de la pulpa interna, se activa un proceso de reparación natural
que implica la movilización de células madre mesenquimales residentes para
diferenciarse en nuevas células similares a odontoblastos que segregan una forma
de dentina terciaria (reparadora)
6 , 7 , 8 , 9 . La dentina
reparadora producida forma una banda delgada de dentina (puente de dentina) que
sirve para proteger la pulpa de la infección al sellar la pulpa del diente del
ambiente externo. Desafortunadamente, la formación de dentina reparadora
natural es insuficiente para reparar eficazmente lesiones grandes, como las que
implican la pérdida de dentina después de la extirpación de la caries y, por lo
tanto, se utilizan agregados minerales artificiales para rellenar el diente y
reemplazar la dentina perdida.
La activación de la señalización Wnt / β-cat es una
respuesta temprana e inmediata al daño tisular y parece ser esencial para
estimular la reparación de base celular en todos los tejidos
10 , 11 , 12 , 13 . Axin 2 es un
regulador negativo y también un objetivo descendente de esta vía de
señalización. Un componente citoplásmico clave de la transducción de
señales Wnt / β-cat es la enzima glucógeno sintasa quinasa 3 (GSK-3) que, en
ausencia de unión al receptor / ligando Wnt, fosforila la β-catenina y Axin, lo
que conduce a la ubiquitinación y degradación. En presencia de ligandos
Wnt, se inhibe la actividad de GSK-3 permitiendo que la β-catenina ingrese al
núcleo donde interactúa con los factores de transcripción Lef / Tcf para
regular la expresión de genes diana, que incluyen Axin2
14. Después de haber
confirmado primero que la expresión de Axin 2 y, por lo tanto, la señalización
de Wnt / β-cat se regula al alza después del daño dental, razonamos que la
adición de agonistas de señalización Wnt puede proporcionar una manera efectiva
de estimular la formación de dentina reparadora y así restaurar la dentina
perdida después de la eliminación de la caries generada de forma natural
Dentina nueva (
fig.
S1 ). Se han desarrollado numerosos inhibidores de moléculas
pequeñas de la glucógeno sintasa quinasa 3 (GSK3) y se ha demostrado que
regulan de manera eficiente la actividad Wnt en diferentes contextos
experimentales y, en un caso, el de Tideglusib (NP-12, NP03112), están en
ensayos clínicos para el tratamiento de trastornos neurológicos como la
enfermedad de Alzheimer
15 , 16 , 17 , 18 , 19 ,20 , 21 . Probamos la
capacidad de tres inhibidores de GSK3 de molécula pequeña, BIO (2′Z, 3′E)
-6-Bromoindirubin-3′-oxima), CHIR99021 (6 - [[2 - [[4- (2,4-Diclorofenilo ) -5-
(5-metil-1H-imidazol-2-il) -2 pirimidinil] amino] etil] amino]
-3-piridincarbonitrilo) y Tideglusib (4-Bencil-2- (naftalen-1-il) - [ 1,2,4]
tiadiazolidina-3,5-diona) para estimular la dentina terciaria después de la exposición
pulpar inducida experimentalmente
22 , 23 , 24 . Como vehículo
de reparto, utilizamos una esponja de colágeno clínicamente aprobada, Kolspon.
RESULTADOS:
Concentraciones efectivas y pruebas de citotoxicidad.
Las células de pulpa dental de ratón 17IA4 se incubaron con
un rango de concentraciones de los tres inhibidores y se analizó la
citotoxicidad con el ensayo MTT después de 24 h en cultivo (
Fig. 1A-C )
25 , 26 . La
concentración más alta de inhibidor que no fue citotóxico se usó en ensayos
separados con las mismas células y niveles de Axin2 medidos por qPCR en las
primeras 24 h de cultivo. Se observó un aumento de la expresión de Axin2
después de 30 minutos y esto alcanzó un máximo después de 1 hora (
Fig. 1D ). La
inducción BIO de la expresión de Axin2 fue cuatro veces mayor que la de
CHIR99021 y Tideglusib, cada una de las cuales mostró niveles similares de
inducción (
Fig. 1D ).
IMAGEN 1
Para probar la inducción de Axin2
in vivo ,
se creó un daño dental experimental al perforar y hacer orificios de 0,13 mm en
los primeros molares del ratón para exponer la pulpa (
Fig. 2 ). Las
piezas de Kolspon se cortaron al tamaño y se empaparon en soluciones de los
tres inhibidores antes de colocarlas físicamente en los orificios, en contacto
con la pulpa. Se usó un cemento de ionómero de vidrio para cubrir la
esponja y proteger el diente (
Fig. 2G ). Los
dientes tratados se retiraron después de 24 h junto con los controles que
consistían en dientes sin tratar, solo MTA y esponja de colágeno sin
inhibidor. Las células de la pulpa fueron extraídas y probadas para
determinar la expresión de Axin2 por qPCR (
Fig. 1E). Se
encontró que la expresión de Axin2 es 3 veces mayor en las células de pulpa
tratadas con inhibidor en comparación con los controles (
Fig. 1E ). Significativamente,
MTA no mostró ningún efecto en la expresión de Axin2 sobre los controles, lo
que sugiere que los protocolos actuales no conducen a una activación mejorada
de la señalización Wnt. Después de 5 días después del tratamiento, los
niveles de expresión de Axin 2 fueron los mismos en los tratamientos con MTA y
con agonistas, pero estos resultados se vieron agravados por el hecho de que
las células de tipo odotonblasto de nueva formación expresan niveles altos de
Axin 2 (
Figs. S1-2 ).
Figura 2: Lesiones y tapones dentales directos.
( A ) Fotografía de los primeros molares
superiores. ( B ) Una fresa de carburo de 1/4 corta el
diente exponiendo la dentina hasta el techo de la cámara pulpar (línea
discontinua roja). ( C ) Con una aguja se expone la pulpa
dental, indicada por las puntas de flecha. ( D ) La
esponja de colágeno se remoja en el medicamento y una pequeña porción de ella,
indicada por la línea de puntos negra, se retira para tapar
directamente. ( E ) La lesión coronada con
MTA. ( F ) La pieza de esponja se condensa dentro del
área de la pulpa expuesta. ( G ) El diente se sella con
ionómero de vidrio hasta la fecha de recolección. ( H) Imagen
MicroCT justo después del recubrimiento que muestra el contacto cercano de MTA
(área RO indicada por la flecha) con la pulpa dental y el sellado de ionómero
de vidrio. ( I ) Imagen MicroCT justo después del
recubrimiento que muestra el contacto cercano de la esponja de colágeno (área
RL indicada por la flecha) con la pulpa dental y el sellado de ionómero de
vidrio. ED, dentina expuesta; EP, pulpa expuesta; CS, esponja de
colágeno; GI, ionómero de vidrio; RO, radiopaco; RL,
radiotransparente.
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NATURE SCIENTIFIC REPOTS
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