Костный гомеостаз зубов. Изменения зубов при механической нагрузке

Костный гомеостаз зубов. Изменения зубов при механической нагрузке

В костный гомеостаз вовлечены 3 основных типа клеток: остеобласты, остеокласты и остеоциты. Остеобласты имеют мезенхимальное происхождение и располагаются на поверхности кости. Они отвечают за образование костного органического матрикса и последующую минерализацию. Они также несут ответственность за восстановление и активацию остеокластов посредством образования различных цитоки-нов и являются основными регуляторами костного гомеостаза. Когда остеобласты окружаются минерализованными участками кости, они превращаются в остеоциты.

Остеоциты сообщаются между собой посредством выпячиваний цитоплазмы, которые образуются, несмотря на костные канальцы. Они питаются от кровеносных сосудов, проходящих в центре гаверсовой системы. Полагают, что остеоциты отвечают за определение механической нагрузки на кость.

Остеокласты происходят из моноцитов крови и формируются при необходимости посредством получения сигнала от остеобластов. Они отвечают за резорбцию кости. Это большие многоядерные клетки, находящиеся периостально и эндостально в разъединенных углублениях, называемых «гаушиповы лакуны». Имеют разветвленные края, вплотную прилегающие к поверхности кости и покрывающие большой участок, на котором происходит резорбция.

Органический матрикс кости представлен коллагеновыми волокнами I типа, протеиногликанами и большим количеством факторов роста. Кость содержит больше факторов роста, чем какая-либо другая ткань, именно поэтому она имеет такую способность к регенерации, восстановлению и реконструкции. Было установлено, что многочисленные факторы роста и сигнальные молекулы связаны с костным гомеостазом, многие из них играют активную роль в костной реконструкции, сопровождающей ортодонтическое перемещение зуба.

Клеточные процессы, происходящие в ответ на механическую нагрузку

В настоящее время точно установлено, что в процессе нормальной жизнедеятельности сохраняется баланс между резорбцией и образованием кости, контролируемый остеобластами. Однако точные клеточные и молекулярные биологические процессы, происходящие во время ортодонтического перемещения зуба, остаются неясными.

Механическая нагрузка, к примеру давление, оказываемое на зуб ортодонтическим аппаратом, ведет к деформации альвеолярной кости, вероятно в результате влияния жидкости, перемещающейся внутри периодонтальнои связки, так как смещение зуба вызывает растяжение или сдавливание коллагеновых волокон и внеклеточного матрикса. Эти изменения были обнаружены с помощью клеток (фибробластов, остеобластов и остеоцитов) благодаря тому, что их цитоскелет посредством интегринов, встроенных в клеточные стенки, соединен с внеклеточным матриксом.

Остеоциты сообщаются друг с другом при помощи нексусов. Очевидно, что форма клетки может повлиять на ее активность: округлые клетки имеют тенденцию к катаболизму, в то время как уплощенные — к анаболизму; и, возможно, изменение формы клеток периодонтальной связки частично отвечает за цепочку процессов, происходящих в области ее сжатия или натяжения.

Возможная последовательность клеточных процессов, которые происходят в периодонтальной связке, подвергнутой компрессионному сдавливанию:
• Остеобласты отвечают на механическую деформацию выработкой PGE-2 и лейкотриенов, что ведет к повышению активности внутриклеточных мессенджеров. Это вызывает образование IL-1 и M-CSF и повышение образования RANKL остеобластами
• Макрофаги отвечают на механическую деформацию повышением образования IL-1
• IL-1, продуцируемый остеобластами и макрофагами, увеличивает образование RANKL остеобластами

• RANKL и M-CSF вызывают повышенную аттракцию и пролиферацию моноцитов крови в зону формирования остеокластов. RANKL также активирует остеокласты
• Остеобласты собираются вокруг остеоида, тем самым как бы подчеркивая его, и продуцируют MMPs, что создает доступ для остеокластов к нижележащей минерализованной кости
• Остеокласты резорбируют кость, сначала размягчая кристаллы гидроксиапатита посредством выделения ионов водорода в матрикс, а затем используя протеазы, такие как катепсин К, разрушают внеклеточный матрикс
• Остеобласты также выделяют ингибиторы некоторых энзимов и цитокины, например TIMPs и OPG, таким образом, резорбция кости строго контролируется

Возможная последовательность клеточных процессов, которые происходят в периодонтальной связке, подвергнутой напряжению:
• В зонах напряжения остеобласты уплощаются, и остеоид остается нераспознанным
• Недавно было установлено, что в клетках периодонтальной связки в ответ на напряжение увеличивается содержание специфических вторичных мессенджеров (ERK)
• ERK стимулирует экспрессию RUNX-2, который в свою очередь вызывает увеличение активности остеобластов и образование кости
• В зоне натяжения периодонтальной связки не наблюдается общего увеличения числа клеток, но, несмотря на это, увеличивается количество остеобластов. Это показывает, что RUIMX-2 вызывает дифференцировку фибробластов периодонтальной связки в остеобласты

- Рекомендуем ознакомиться далее "Опора зуба. Механизмы потери опоры"

Оглавление темы "Физиология зубов":