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Utilizzo di cellule staminali pulpari |
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su scaffold a base di cementi calcio-silicatici |
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di M. G. Gandolfi*#, E. Fiorentini*°, F. Siboni*, V. Devescovi*°, A. Colin* S. Marchionni*, G. Ciapetti°,
P.L. Rossi #, C. Prati*
*Dip. Scienze Odontostomatologiche, Reparto di Endodonzia (Lab. Biomateriali), Università di Bologna
#Dip. Scienze della Terra, Università di Bologna
°Laboratorio di Fisiopatologia degli Impianti Ortopedici, Istituto Ortopedico Rizzoli, Bologna |
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RIASSUNTO
Cellule staminali adulte sono state isolate dalla polpa dentale di molari a seguito di estrazione dentale o di trattamento endodontico. Dopo espansione in vitro di queste cellule, il fenotipo staminale è stato analizzato al citofluorimetro e sono state indotte al differenziamento in senso osteoblastico/odontoblastico con opportuni additivi al terreno di coltura. Tali cellule, identificate come DPSC (Dental Pulp Stem Cells), sono state successivamente seminate su cementi calcio-silicatici, progettati come materiali osteoconduttivi/osteoinduttivi in presenza di deficit osseo. I risultati dello studio in vitro hanno mostrato che le DPSC aderiscono alla superficie del materiale, proliferano e differenziano in osteoblasti in presenza di induzione osteogenica. In conclusione, il sistema costituito da cemento calcio-silicatico e cellule staminali pulpari adulte può essere proposto come futura strategia per la rigenerazione di tessuto dentinale ed osseo. |
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INTRODUZIONE
Le cellule staminali adulte (Mesenchymal Stem Cells, MSC), localizzate in vari distretti dell’organismo (midollo osseo, cervello, pelle, muscolo, tessuto adiposo, etc.), hanno la capacità di differenziarsi in tipi cellulari specializzati, in grado di riparare i tessuti danneggiati. Inoltre il differenziamento non è ristretto alla specificità del tessuto in cui le MSC risiedono e, grazie alla loro plasticità, le MSC possono rigenerare tessuti diversi in siti differenti. Per queste proprietà le cellule staminali adulte di origine dentale prelevate da polpa umana (Dental Pulp Stem Cells, DPSC), isolate da vari gruppi di ricerca [Gronthos et al., 2000; Laino et al., 2006; Jo et al., 2007], hanno presto suscitato crescente interesse come fonte relativamente accessibile di cellule staminali per future strategie di ingegneria tissutale o terapia cellulare. La loro capacità di differenziarsi
in senso neurogenico, osteogenico/odontogenico, adipogenico, miogenico e condrogenico, è stata confermata in studi recenti [Pierdomenico et al. 2005; Laino et al., 2005; Zhang et al., 2007; Graziano et al., 2008].
La proprietà delle DPSC di differenziarsi in odontoblasti ha portato a ricerche sulla odontogenesi a partire da progenitori dentali [Bluteau et al., 2008], ma anche al loro utilizzo negli studi di compatibilità biologica di materiali dentali innovativi. Differenti studi hanno inizialmente valutato la capacità delle cellule staminali prelevate da tessuto pulpare dentale di crescere e differenziarsi su vari scaffold e materiali. In uno studio recente, Zhang et al. [Zhang et al., 2006] hanno utilizzato come scaffold differenti materiali, fra i quali collagene, dischi di ceramica sinterizzata con HA e titanio, dimostrando che le DPSC sono in grado di crescere e differenziarsi in cellule in grado di deporre tessuto mineralizzato.
Nonostante alcuni studi si siano occupati di verificare l’interazione tra cellule staminali e cementi [Liu et al., 2007], nessuno studio ha finora valutato la crescita e la capacità di differenziamento di DPSC su scaffold di cementi calcio-silicatici. Attualmente i cementi calcio-silicatici sono utilizzati per otturazioni retrograde, perforazioni laterali, apicectomie, apicogenesi ed incappucciamento pulpare diretto (pulp capping). Scopo di questo studio è stato quello di valutare la capacità di adesione e proliferazione su tali cementi da parte di cellule staminali adulte isolate da polpa dentale umana. |
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MATERIALI E METODI
Le DPSC sono state isolate, mediante trattamento enzimatico della polpa dentale e successivi lavaggi in soluzione salina. I tessuti pulpari sono stati ottenuti da molari estratti per motivi chirurgici ed in inclusione ossea parziale da pazienti adulti (età media 26.7) e da polpe ottenute durante devitalizzazione di elementi sottoposti a trattamento endodontico. Le cellule sono state espanse in vitro in alpha-MEM addizionato con 10% siero fetale di vitello (FBS) e 1% antibiotico, ed a confluenza sono state utilizzate per gli esperimenti. Un nuovo cemento calcio-silicatico nominato Pulp-Cap (Tech Biosealer capping, Isasan, Italy) ad indurimento rapido (initial setting time: 31±2 minuti) è stato utilizzato come scaffold per la crescita di DPSC. Un cemento calcio-silicatico attualmente in commercio nominato MTA (ProRoot MTA, Dentsply, USA) è stato utilizzato come materiale di confronto.
Dischi standard di cemento sono stati preparati e immediatamente posti in piastre per coltura cellulare. I dischi sono stati trattati per 2 ore con una soluzione di antibiotico/antimicotico, e pre-condizionati con terreno di coltura (alpha-MEM addizionato di 10% FBS) per 24 h a 37°C. Le DPSC sono state infine seminate sui cementi alla densità di 1x104/cm² e coltivate in terreno inducente il differenziamento in senso osteogenico. DPSC di controllo sono state seminate direttamente su plastica (TCPS e Thermanox®). La vitalità cellulare è stata valutata dopo 24 ore di coltura mediante l’Alamar Blue test. La produzione della fosfatasi alcalina (ALP) è stata valutata sui lisati cellulari dopo 72 ore di coltura con test biochimico. La morfologia cellulare è stata osservata utilizzando un microscopio elettronico a scansione (SEM). |
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