Regeneration des parodontalen Gewebes unter Verwendung autologer parodontaler Stammzellen (PDLSC)

Parodontitis ist eine entzündliche Erkrankung, die pathologische Veränderungen im Zahnhaltegewebe verursacht und möglicherweise zu Zahnverlust führt. Nationale Erhebungen haben gezeigt, dass die Mehrheit der Erwachsenen in der Bevölkerung an einer mittelschweren Parodontitis leidet, wobei bis zu 15 % der Bevölkerung irgendwann in ihrem Leben von einer schweren generalisierten Parodontitis betroffen sind. Die erhebliche Belastung durch Parodontitis und ihre Auswirkungen auf die allgemeine Gesundheit und die Lebensqualität der Patienten weisen auf die klinische Notwendigkeit einer wirksamen Behandlung dieser Erkrankung hin. Das ultimative Ziel der Parodontaltherapie ist die vorhersagbare Regeneration eines funktionellen Befestigungsapparats, der durch Parodontitis zerstört wurde, was die Bildung eines neuen Zements, parodontalen Ligaments (PDL) und Alveolarknochens beinhaltet. Bis heute wurden mehrere therapeutische Verfahren versucht, um dieses ehrgeizige Ziel zu erreichen, darunter Wurzeloberflächenkonditionierung, Platzierung von Knochentransplantaten, geführte Geweberegeneration (GTR) und die Verwendung von Schmelzmatrix-abgeleiteten Proteinen oder Wachstumsfaktoren. Allerdings haben aktuelle Regenerationstechniken, die entweder allein oder in Kombination verwendet werden, Einschränkungen beim Erreichen einer vollständigen und vorhersagbaren Regeneration, insbesondere bei fortgeschrittenen parodontalen Defekten, bei denen sich tiefe intraossäre Defekte als Hochrisikostellen für das Fortschreiten der Parodontitis erwiesen haben.

Nach histologischen Erkenntnissen ist die GTR-Technik in Kombination mit Knochentransplantat das am besten vorhersagbare regenerative Verfahren bei der Behandlung solcher parodontaler Defekte, obwohl die derzeit verfügbaren GTR-basierten Therapien im Grunde immer noch roh und von schlechter klinischer Vorhersagbarkeit sind. Während parodontaler regenerativer Verfahren spielt das verbleibende gesunde Parodontalband (PDL) eine Schlüsselrolle bei der Regeneration neuer Kompartimente, und die Zellen des PDL-Gewebes sind die einzigen Zellen, die die Fähigkeit zu haben scheinen, neue Befestigungsapparate zu bilden. Die Regenerationsfähigkeit der PDL selbst wird einigen wenigen Vorläuferzellen zugeschrieben, die ihr Proliferations- und Differenzierungspotential im Parodontium erhalten. Jüngste Fortschritte in der Stammzellbiologie und der regenerativen Medizin haben Möglichkeiten für das Tissue Engineering in der Parodontaltherapie eröffnet. Bis heute hat eine große Anzahl von Studien berichtet, dass Stammzellen in Verbindung mit verschiedenen physikalischen Matrizen und Wachstumsfaktoren die Fähigkeit haben, parodontales Gewebe in vivo zu regenerieren.

Es wurde gezeigt, dass von PDL stammende Vorläufer mehreren Entwicklungslinien zugeordnet sind, d. h. osteoblastischen, fibroblastischen und zementoblastischen. Diese Eigenschaft macht die PDL-Zellen zu einer wünschenswerten Zellpopulation, die in der Lage ist, einen funktionellen periodontalen Befestigungsapparat zu regenerieren. Es wurde gezeigt, dass PDL-Zellen eine Ankylose und Wurzelresorption verhindern und möglicherweise auch eine neue PDL produzieren können, die in den Zahn und den angrenzenden Knochen eingesetzt wird. Darüber hinaus induzieren mit Alveolarknochenzellen bedeckte Wurzeln eine zementähnliche Gewebebildung, was darauf hindeutet, dass Zementoblasten- und Osteoblastenvorläufer üblicherweise aus dem Alveolarknochen stammen. Daher sind von PDL abgeleitete Zellquellen einer der vielversprechendsten Kandidaten für zellbasierte Therapien und Tissue-Engineering-assoziierte parodontale Regeneration, und sowohl in vitro als auch in vivo wurden bereits positive vorklinische Ergebnisse erzielt. Zusammengenommen zeigen die Ergebnisse dieser Untersuchungen, dass PDL-Zellen in der Lage sind, epitheliales Down-Wachstum und Wurzelresorption zu verhindern, wobei das parodontale Heilungsmuster durch eine Bindegewebsanpassung gekennzeichnet ist, die parallele Bündel beinhaltet, die auf Wurzeldentin ruhen. Die Bildung von neuem Knochen und Zement variiert von einem vollständigen Fehlen bis zur Abdeckung von Teilen der debridierten Wurzeloberflächen hauptsächlich an den Rändern der Defekte bis hin zu einer dünnen Schicht neu gebildeten Zements mit vollständiger neuer Knochenbildung, die die gesamte zuvor denudierte Wurzeloberfläche bedeckt. Die Heterogenität der erhaltenen Ergebnisse kann durch die geringe Anzahl der verwendeten Proben, die unterschiedlichen Arten von beobachteten parodontalen Defekten und die Stabilität der zur Abgabe der Zellen verwendeten Träger (d. h. Hyaluronsäure und Blutgerinnsel) erklärt werden. Darüber hinaus kann man spekulieren, dass die PDL-Zelldifferenzierung sehr empfindlich auf Unterschiede in der Mikroumgebung reagiert, was zu unterschiedlichen Arten der parodontalen Heilung führt. Derzeit fehlt jedoch die klinische Anwendung von autologen PDL-abgeleiteten Zellen.

Parodontitis ist weltweit nach wie vor weit verbreitet, kann zum Verlust der betroffenen Zähne führen und damit die Lebensqualität der Bevölkerung mittleren Alters in Bezug auf die Mundfunktion gefährden. Leider können in der Klinik derzeit keine parodontalen Behandlungen bestenfalls die Narbe in der betroffenen Region heilen und jemals verlorenes parodontales Gewebe oder normale Struktur und Funktionalität regenerieren. Angesichts der Tatsache, dass „Mund“ und „Zähne“ verschiedene ästhetische und funktionelle Rollen spielen, ist die Etablierung einer völlig neuen Behandlung, die die Regeneration von parodontalem Gewebe ermöglicht, sehr wichtig. Es ist klar, dass sowohl ein klinischer Bedarf für solche Behandlungen als auch eine enorme Patientenressource besteht. Interessanterweise gibt es zunehmend Daten, die die Induktion der parodontalen Geweberegeneration durch PDL-Stammzellen in Tiermodellen belegen. Insbesondere zeigen eine Reihe von Studien, dass die topische Verabreichung von PDL-Stammzellen die parodontale Geweberegeneration in Modellen des künstlichen Verlusts von parodontalem Gewebe bei Beagles und nichtmenschlichen Primaten verbessert. Dies deutet darauf hin, dass PDL-Stammzellen bei der Regeneration parodontaler Gewebe bei Parodontitis-Patienten sicher und wirksam sein können.

In der klinischen Phase-I-Studie mit 20 gesunden männlichen Freiwilligen durch lokale Verabreichung von autologen PDL-Stammzellen wurden weder Nebenwirkungen noch ein Anstieg von Antikörpern beobachtet (unveröffentlichte Daten). Wichtig ist, dass mehrere Gruppen kleine Pilot-/Machbarkeitsstudien begonnen haben, die ausreichende Informationen liefern, um die zellbasierte Therapie in den klinischen Bereich zu bringen. Aus diesem Grund haben wir dieses klinische Protokoll erstellt, um die Effizienz und Sicherheit von Stammzellen bei der Behandlung von parodontalen tiefen intraossären Defekten weiter zu testen.