Ksenoprzeszczepy w stomatologii

Ksenoprzeszczep, nazywany inaczej ksenograftem jest to transplantacja tkanki przedstawiciela jednego gatunku do tkanek osobnika innego gatunku, np. przeniesienie tkanki bydlęcej do organizmu człowieka. Przeszczepy międzygatunkowe znalazły zastosowanie w wielu gałęziach medycyny, stosowane są głównie w medycynie naprawczej.

Przeszczepy w stomatologii

Ksenoprzeszczepy stanowią potencjalna formę leczenia schyłkowej niewydolności organów, zwłaszcza w krajach wysokorozwiniętych, gdzie występuje wiele chorób cywilizacyjnych w stopniu zaawansowanym, chociaż ich stosowanie wzbudza wiele kontrowersji medycznych, prawnych czy etycznych. Wartą uwagi kwestią jest starzenie się większości tkanek zwierzęcych w innym czasie, niż tkanek ludzkich, a także możliwość przeniesienia chorób odzwierzęcych poprzez ksenoprzeszczep na człowieka. Początkowo za potencjalnego dawcę tkanek do przeszczepu dla człowieka obrano szympansa – sugerowano się dużym pokrewieństwem oraz podobnymi rozmiarami narządów, jednak zrezygnowano z tego gatunku, gdyż jest on poważnie zagrożony wyginięciem. Następnie jako gatunek naczelnych dalej spokrewniony zaczęto eksperymentować z pawianami – ksenoprzeszczepy od zwierząt naczelnych zostały jednak wyparte przez dawców innych gatunków, takich jak świnie i bydło, ze względu na zmniejszone ryzyko transmisji chorób odzwierzęcych. Obecnie głównym dawcą do przeszczepów międzygatunkowych jest świnia, stosuje się także komórki bydlęce. Choroby takie nazywane są ksenozoonazami (gr. xenos –obcy, zoon-zwierzę), jeśli chodzi o choroby odzwierzęce to schorzeniami, którego lekarze i pacjenci obawiają się najbardziej jest encefalopatia gąbczasta bydła (BSE), potocznie nazywana chorobą wściekłych krów oraz endogenne schorzenia retrowirusowe u świń. Większość przeszczepów ksenogenicznych służy odbudowie ubytków kostnych oraz innych tkanek łącznych. W stomatologii przeszczepy międzygatunkowe stosowane są głównie w implantologii oraz periodontologii, do regeneracji recesji dziąseł. Obszar szczękowo-twarzowy posiada wiele właściwości, dzięki którym jest przedmiotem zainteresowania inżynierii tkankowej, należą do nich łatwość wglądu, a więc i kontroli tkanek przed i po przeszczepie, dobry dostęp, zwłaszcza jeśli chodzi o samą jamę ustną, a także wymierne efekty leczenia, nawet małych defektów w porównaniu do innych części ciała. Technika sterowanej regeneracji tkanek (GTR ang. guided tissue regeneration) dla tkanek przyzębia oraz sterowanej regeneracji kości (GBR ang. guided bone regeneration) do terapii zmian wyrostków zębodołowych są stosowane w stomatologii od lat 80′ ubiegłego stulecia, natomiast przeszczepy kości wołowych miały miejsce już w pierwszej połowie XX wieku w leczeniu wad międzykostnych.

Odbiałczony ksenoprzeszczep kości wołowej, w skrócie DBB (Deproteinized Bovine Bone) posiada podobny do ludzkiej kości skład chemiczny oraz ułożenie przestrzenne i ze względu na te właściowości jest używany do wspomagania rozwoju nowej tkanki kostnej w bezpośrednim kontakcie z przeszczepem.   Transplanty DBB są szeroko stosowane w różnych zabiegach stomatologicznych, jednakże ich dodatkowo pozytywny wpływ z użycia wraz z implantami zębów lub razem z GTR w leczeniu ubytków spowodowanych chorobami przyzębia nie jest jednoznacznie potwierdzony naukowo i do tek pory pozostaje kwestią sporną. Sugeruje się, aby DBB był stosowany raczej jako kościozgodny materiał wypełniający dla zapewnienia utrzymania przestrzeni niż jako substancja pobudzająca rozwój kości. Wynik terapii DBB jest według źródeł naukowych wysoce zależny od układu i rozmiaru leczonej wady.Ksenoprzeszczep DBB daje zmniejszoną odpowiedź immnologiczną w stosunku do przeszczepów, które nie są pozbawione białka, ponieważ nie zawiera substancji organicznych, które są najczęściej niezgodne tkankowo, ze względu na to, przeszczepy DBB są rzadziej odrzucane przez pacjentów. Obróbka kości wołowej prowadzona jest w sposób, który gwarantuje także usunięcie obecnych ewentualnie prionów, które potencjalnie mogłyby wywołać chorobę Cretzfelda-Jacoba.

Przeszczep DBB należy do grupy biomateriałów fosforanu wapnia. Procesy, jakim poddawana jest pobrana kość mają na celu usunięcie z niej niechcianych substancji organicznych, takich jak komórki, białka, tłuszcze, wirusy i drobnoustroje, a także priony. W rezultacie pozostaje jedynie macierz nieorganiczna, która składa się głównie z hydroksyapatytów oraz śladowych ilości jonów typowych dla tkanki kostnej, takich jak Mg2+, Na+, Co32-. Osiąga się to za pomocą kąpieli w roztworach silnie zasadowych, działaniem wysokiej temperatury oraz napromieniowaniem y. Dostępne na rynku materiały DBB można ogólnie podzielić na dwie grupy: niespiekane, takie jak Lubbock®/Ladecc®, Bio-Oss® oraz spiekane – Cerabone®, OsteoGraf® czy Endobon®. Materiały spiekane posiadają hydroksyapatyty z niedoborem jonów węglanowych, które tracą w wyniku działania temperatury powyżej 1000°C. Z badań wynika, że spiekanie ma negatywny wpływ na strukturę krystaliczną oraz mikroporowatość kości, z czym wiąże się także zmniejszenie powierzchni właściwej, która wynosi 79,7m2/g dla kości niespiekanej w porównaniu z 0,7m@/g dla kości spiekanej. Oba typy materiału różnią się także zdolnością do biodegradacji, która mierzona jest in vitro w roztworze buforowym kwasu – kość spiekana ma mniejszy wskaźnik biodegradacji w stosunku do kości niespiekanej. Niestety usunięcie składników organicznych kości ogranicza użycie takich przeszczepów ksenogenicznych do miejsc, które nie są obciążone dużymi siłami – kość pozbawiona substancji organicznej zachowuje wprawdzie swoją strukturę przestrzenną, jednak traci odporność na złamania i łatwiej ulega urazom. Transplanty DBB cieszą się zainteresowaniem w stomatologii także ze względu na zwiększone zapotrzebowanie na techniki odbudowy kości żuchwy oraz wyrostków zębodołowych. Badania doświadczalne i kliniczne regeneracji kości utraconej w wyniku wad i urazów, oraz w zabiegach augmentacji zatoki szczękowej i wszczepiania implantów dowodzą, że zastosowanie DBB ułatwia gojenie się tkanki kostnej oraz proces osseointegracji wszczepionych implantów, niezależnie od tego, czy są one natychmiastowe, czy też zabieg przeprowadzany jest wieloetapowo. Często stosowane jest jednoczesne użycie kości własnej pacjenta – autoprzeszczep, oraz transplantu DBB we wszczepach zębowych – wykazano, że stosowanie zarówno samego DBB jak i wraz z kością pacjenta zwiększa odsetek przyjęcia implantów zębowych z 92% do 97%. Badania dowodzą, że stosowanie DBB daje bardzo podobne wyniki, jak w przypadku przeszczepu autogennego. Sukcesy odnosi także łączenie materiału DBB z niewchłąnialnymi lub wchłanialnymi błonowymi barierami w ramach GBR lub GBA (guided bone augmentation) przy wszczepianiu implantów jedno- i wieloczasowych do zębodołów po ekstrakcji zębów, w miejscach, gdzie obserwowane jest rozejście się kości wyrostka zębodołowego i ubytki międzykostne, a także przy zbyt wąskim wyrostku zębodołowym, do którego wszczepiono implant, przez co gwint wszczepu zębowego został odsłonięty. Dobre wyniki daje także stosowanie DBB do pionowej augmentacji kości oraz leczenia zapalenia wokół implantu (peri-implantitis). Ksenoprzeszczepy DBB znalazły także zastosowanie w leczeniu zaawansowanych schorzeń stawu skroniowo-żuchwowego, poprzez regenerację jego struktur.
Możliwość regeneracji kości zniekształconych w wyniku doznanych urazów czy konieczności usunięcia chirurgicznego (np. ze względu an obecność nowotworu)  ich części stanowi przedmiot zainteresowania ze względów funkcjonalnych i estetycznych. Ubytek kości, zwłaszcza w obrębie żuchwy powoduje zniekształcenie twarzy pacjenta, a także może być powodem zaburzeń procesów żucia, połykania czy mowy. Leczenie w takich przypadkach jest możliwe głównie dzięki przeszczepom oraz implantacji protez. Zabiegi rekonstrukcji żuchwy należą do trudnych, jednak od dawna stanowią wyzwanie dla inżynierii tkankowej oraz chirurgii. Stosowanie ksenoprzeszczepów typu DBB bez wspomagania innymi materiałami nie jest zalecane, jeśli ubytki kostne są zbyt rozległe, ponieważ kość po regeneracji powinna uzyskać wytrzymałość mechaniczną, oraz wytrzymałość na złamania, a biomateriał DBB niestety jej nie zapewnia. Z tego powodu DBB jest łączony z innymi biozgodnymi materiałami, co zapewnia szersze spektrum zastosowania.
Badania doświadczalne i kliniczne nad użyciem DBB do regeneracji tkanek przyzębia są prowadzone od lat 20’ ubiegłego stulecia. Pomimo obserwowanych niepowodzeń zabiegów, takich jak sekwestracja, zastosowanie tego biomateriału poprawia parametry kliniczne przyzębia, tj. zmniejsza głębokość kieszonki dziąsłowej, stymuluje tworzenie przyczepów (wzrost wskaźnika CAL – clinical attachment level) oraz poprawia gęstość kości, co jest widoczne w technikach radiologicznych. Z przeprowadzonych w ostatnim czasie badań wynika, że wszczepienie niespiekanej kości do międzykostnych ubytków tkanek przyzębia wspomaga regenerację kości (badania na psach) w porównaniu z leczeniem chirurgicznym bez wszczepów, u ludzi obserwowano w takim przypadku także poprawę wskaźników PPD, CAL oraz umiarkowane poprawienie gęstości ubytku. Rokowania zależne są od klasy recesji przyzębia – dla ubytków klasy I i II Millera przewiduje się całkowite pokrycie korzenia przez tkanki w wyniku terapii, dla ubytków klasy III szacuje się, że korzeń zostanie pokryty jedynie częściowo , natomiast dla ubytków ostatniej, IV klasy, szanse na pokrycie korzenia tkankami miękkimi są bardzo nikłe.
Trwają badania nad zastosowaniem przeszczepów ksenogenicznych także do leczenia ubytków tkanek zęba, jak dotąd nie udało się wytworzyć jego kompletnej struktury, jednak odniesiono sukces w wytworzeniu zębiny i cementu. Uważa się, że przeszczep cementu ma sens, gdy został on utracony w wyniku procesu próchnicowego przebiegającego wtórnie do odsłonięcia korzenia zęba w wyniku chorób przyzębia. Jeśli chodzi o regenerację zębiny uczeni widzą w tym alternatywę dla leczenia zachowawczego rozległych wypełnień ubytków powstałych w wyniku próchnicy. Naukowcy szukają także możliwości zastosowania ksenoprzeszczepów do regeneracji niewielkich zmian próchnicowych w obrębie szkliwa, bez konieczności stosowania leczenia zachowawczego.

Bibliografia:
1.    Tissue engineering: fundamentals and applications, Yoshito Ikada, Academic Press, 2006
2.    Musculoskeletal tissue regeneration: biological materials and methods, William S. Pietrzak, Humana Press, 2008
3.    Implant and Regenerative Therapy in Dentistry: A Guide to Decision Making, Paul A. Fugazzotto, John Wiley and Sons, 2009