Czy jesteś profesjonalistą?

Niektóre treści i reklamy zawarte na tej stronie przeznaczone są wyłącznie dla profesjonalistów związanych ze stomatologią

Przechodząc do witryny www.stomatologianews.pl zaznaczając - Tak, JESTEM PROFESJONALISTĄ oświadczam, że jestem świadoma/świadomy, iż niektóre z komunikatów reklamowych i treści na stronie przeznaczone są wyłącznie dla profesjonalistów, oraz jestem osobą posiadającą wykształcenie medyczne, stomatologiczne lub jestem przedsiębiorcą zainteresowanym ofertą w ramach prowadzonej działalności gospodarczej.

Nie jestem profesionalistą

Zmiany gęstości fibroblastów w ludzkim więzadle ozębnej związane z wiekiem

W ostatnich latach badania naukowe zogniskowały się na zmianach tkankowych związanych z wiekiem, i to nie tylko w dermatologii, lecz także w naukach pomocniczych stomatologii. Wnioskując z doświadczeń klinicznych, podejrzewano, że zachodzą znaczące zmiany w tkankach przyzębia, które wpływają na ortodontyczny ruch zębów i rozwój chorób przyzębia. Znaleziono dowody, że ortodontyczny ruch zębów u dorosłych wydaje się odmienny niż u pacjentów w wieku dziecięcym/młodzieńczym, stąd wymagają oni innych protokołów leczenia. Stwierdzenia te zostaną dokładniej omówione w dalszej części pracy.

Choroby przyzębia wydają się być w mniejszym stopniu uwarunkowane wiekiem [1]. Badanie Franssona i wsp. [2, 3], porównujące doświadczalne zapalenie dziąseł u osób młodych i starych, potwierdziło, że u pacjentów w starszym wieku bodziec doświadczalny prowadzi do poważniejszego nasilenia zapalenia dziąseł. Jednak kilka innych prac, których autorzy badali kwestię, czy wiek jest czynnikiem ryzyka nasilonej utraty przyczepu łącznotkankowego, wykazało, iż starzenie się albo nie wywiera w tym zakresie żadnego wpływu, albo jest on drugorzędny i klinicznie nieistotny [4-8], za to dużo większy wpływ ma palenie tytoniu [9].

Wysiłki badaczy są dziś skupione na związanych z wiekiem zmianach biochemicznych, morfologicznych, ultrastrukturalnych i genetycznych (na poziomie komórkowym lub subkomórkowym) w tkankach przyzębia. Stosowane współcześnie dla oceny zmian związanych ze starzeniem się modele in vitro wykorzystują różną metodykę. Jedni autorzy używają pierwotnych hodowli komórkowych od dawców w różnym wieku, podczas gdy inni stosują komórki z kolejnego pasażowania tej samej linii komórkowej. Zeng i wsp. [10] porównywali nawet świeże i stare pożywki, skupiając się na wpływie środowiska pozakomórkowego na zmiany zachodzące z wiekiem. Modele in vivo zazwyczaj porównują dane zjawisko u osobników młodych i starych (obecnie preferowane są szczury), z następowym uśmierceniem zwierząt i badaniami histologicznymi.
Wielu autorów znalazło dowody, że starzejące się komórki więzadła ozębnej wykazują wyższą wyjściową ekspresję genów związanych z procesami zapalnymi [11, 12], jak również wyższą ekspresję mediatorów zapalnych po ekspozycji na stres mechaniczny [13-15].

Nishimura i wsp. [16] stwierdzili, że zdolność replikacyjna komórek od dawców w podeszłym wieku jest zaburzona. Jednakże, jak wykazali Sawa i wsp. [17], nie powoduje to nagromadzenia się starzejących się populacji komórek w więzadle ozębnej. Moxham i Evans [18] znaleźli nawet zmiany ultrastrukturalne w komórkach więzadła ozębnej pobranych od starych zwierząt, co wskazuje na spadek aktywności syntezy kolagenu.

Na początku epoki badań nad starzeniem się opublikowano kilka prac opisowych dotyczących liczby komórek. Grant i Bernick [19] badali próbki pobrane z czterech ludzkich zwłok płci męskiej (wiek 55-92 lata) i stwierdzili związane z wiekiem nasilenie włóknienia i spadek liczby komórek w tkance więzadła ozębnej. Severson i wsp. [20] przeprowadzili analogiczne badania opisowe na 24 zwłokach w wieku od 20 lat do 90 lat. W próbkach pobranych od osób zmarłych w starszym wieku wykryli zmniejszenie liczebności zarówno włókien, jak i komórek w tkance więzadła ozębnej.

Spadek liczebności elementów komórkowych wykryli Levy i wsp. [21] również u zwierząt, badając więzadła ozębnej u młodych oraz starych małp z gatunku marmozet. Berglundh i wsp. [22] badali tkankę więzadła ozębnej u 10 psów rasy beagle w dwóch różnych przedziałach wiekowych (1 rok i 8-9 lat), stwierdzając, że u starszych psów fibroblasty zajmowały mniejszą objętość (13%) niż u młodszych (22%).
Niemniej jednak w świetle wszystkich nowych badań nad zachodzącymi w miarę starzenia się zmianami w tkance więzadła ozębnej nadal pozostaje bez odpowiedzi – a przynajmniej bez odpowiedzi opublikowanej do chwili obecnej – podstawowe pytanie, czy ma miejsce zmiana ilościowa liczby komórek.

 

Materiał i metoda

Ze zwłok 33 osób (22 mężczyzn i 11 kobiet) zmarłych w wieku od 7 do 63 lat pobrano wycinki z bocznego odcinka szczęki w regionie pierwszego trzonowca. Kryteria włączenia były następujące: brak koron i mostów, pełne uzębienie żuchwy, możliwość pobrania i utrwalenia tkanki w ciągu 12 godzin po zgonie. Próbki uzyskano z Instytutu Patologii i Instytutu Medycyny Sądowej Uniwersytetu w Akwizgranie [Aachen] po uzyskaniu wymaganych upoważnień od osób prawnie odpowiedzialnych. Wszystkich zmarłych zakwalifikowano do grup wiekowych. Określenie ich i liczbę osób w poszczególnych grupach wraz z podaniem średniego wieku zamieszczono w tab. 1.

Wszystkie wycinki pocięto poprzecznie na plastry grubości 1-2 mm, które przechowywano w utrwalaczu (obojętna zbuforowana formalina) przez 48 h. Następnie pocięto je na skrawki grubości 5-15 μ i wybarwiono błękitem toluidyny (fot. 1).

Fot. 1. Preparat histologiczny policzkowego odcinka więzadła ozębnej otaczającego mezjalno-policzkowy korzeń pierwszego trzonowca. Oryginalne powiększenie 2,5×.

Fot. 1. Preparat histologiczny policzkowego odcinka więzadła ozębnej otaczającego mezjalno-policzkowy korzeń pierwszego trzonowca. Oryginalne powiększenie 2,5×.

Fot. 2. Siatka optyczna do zliczania komórek, nałożona na preparat wybarwiony błękitem toluidyny. Oryginalne powiększenie 390,6×.

Fot. 2. Siatka optyczna do zliczania komórek, nałożona na preparat wybarwiony błękitem toluidyny. Oryginalne powiększenie 390,6×.

Ocena histomorfometryczna

Preparaty oceniono metodą histomorfometryczną, która z definicji jest ilościowym badaniem mikroskopowej organizacji i struktury tkanek (jak np. kości), zwłaszcza za pomocą wspomaganej komputerowo analizy obrazów mikroskopowych.

W naszej pracy posłużyliśmy się komputerem IBM (IBM, USA) oraz tabletem graficznym SummaSketch (Summagraphics Corporation, USA) wraz z odpowiednim oprogramowaniem i mikroskopem Leica (Leica Microsystems, Niemcy). Obrazy oceniano w powiększeniu 390,6 ×. Do oceny wykorzystano próbki obejmujące policzkowy odcinek więzadła ozębnej otaczającego mezjalno-policzkowy korzeń pierwszego trzonowca. Pomiary przeprowadzono na trzech poziomach wysokości więzadła ozębnej: w 1/3 wierzchołkowej (ok. 2 mm od wierzchołka w kierunku dozgryzowym), 1/3 środkowej (w połowie odległości pomiędzy dwoma pozostałymi poziomami) i 1/3 brzeżnej (ok. 1-2 mm od grzebienia wyrostka zębodołowego w kierunku dowierzchołkowym).

Na obraz preparatu nałożono siatkę optyczną 2 × 5 kwadratów (18 766 μm2), tak by nie rzutowała się ani na kość wyrostka zębodołowego, ani na cement korzeniowy (fot. 2). Zliczono liczbę fibroblastów wewnątrz siatki. Potem siatkę nieco przesuwano i zliczanie powtarzano dwa razy na każdej wysokości. Używając tych danych, komputerowo obliczono średnią liczbę komórek fibroblastów dla każdego obszaru.

 

Statystyka

Obliczenia statystyczne wykonano za pomocą oprogramowania SAS (SAS Institute, USA). Dla oceny związanych z wiekiem zmian liczby fibroblastów obliczyliśmy średnią z pomiarów wykonanych na trzech poziomach więzadła ozębnej w każdej próbce. Aby wykryć różnice pomiędzy poszczególnymi odcinkami więzadła, przeprowadziliśmy porównania pomiarów na poszczególnych poziomach w każdej grupie wiekowej. Dla oceny znamienności statystycznej posłużyliśmy się testem Wilcoxona, przyjmując wartość p ≤ 0,05.

 

Wyniki

Gęstość fibroblastów, tj. średnia liczba komórek fibroblastów w określonym obszarze (18766 μm2), systematycznie zmniejsza się z wiekiem. U dziecka 7-letniego wynosi ona 51,5. Do 6 grupy wiekowej maleje ona więcej niż dwukrotnie, do wartości 19,9. Różnica jest statystycznie znamienna pomiędzy grupami 2 i 3, jak również między 3 i 6 (p < = 0,05) (tab. 2).

tab_1

Tab. 1. Grupy wiekowe i ich liczebność..

tab_2

Tab. 2. Średnia gęstość fibroblastów w poszczególnych grupach wiekowych.

Dyskusja

Oehmke i wsp. [23] w więzadle ozębnej trzonowców u szczurów (1, 8 i 18 miesięcy) badali fizjologiczne zmiany zależne od wieku w zakresie tworzenia się włókien kolagenu. Stwierdzili, iż z wiekiem produkcja włókien kolagenu się zmniejsza, ale nie mogli w definitywny sposób przypisać tego zmniejszonej liczbie fibroblastów czy też zmniejszonemu tempu wytwarzania kolagenu przypadającemu na jedną komórkę. Wyniki naszego badania wskazują, że zmniejszona liczba fibroblastów jest jednym z czynników przyczynowych zredukowania produkcji kolagenu. Autorzy ci stwierdzili, że niezależnie od wieku produkcja kolagenu jest większa w wierzchołkowej i szyjkowej 1/3 więzadła niż w jego części środkowej. Uznali ten fakt za reakcję na obciążenie czynnościowe.

Kyomen i Tanne [24] badali związane z wiekiem zmiany tempa proliferacji komórek więzadła ozębnej podczas doświadczalnego ruchu zębów u szczurów. Zwierzęta doświadczalne podzielili na dwie grupy: młode (6 tygodni) i dorosłe (14 tygodni), do każdej z nich dopasowując grupę kontrolną. Przez 1 do 14 dni aplikowali na pierwsze trzonowce górne zwierząt siły małe (10 g) lub duże (40 g), stwierdzając znamienną różnicę pomiędzy młodymi i dorosłymi zwierzętami pod względem tempa proliferacji komórek na wczesnych etapach ruchu zęba. Stwierdzili jednak również analogiczną różnicę aktywności proliferacji u młodych i dorosłych zwierząt z grup kontrolnych. Wywnioskowali, że wyniki te odzwierciedlają opóźnioną odpowiedź biologiczną we wczesnej fazie ortodontycznego ruchu zębów, która jest zależna od wieku.

Ren i wsp. [25] badali ortodontyczny ruch zęba u szczurów z szerszą rozpiętością wiekową, od 6 tygodni do 9-12 miesięcy, jak również przez dłuższy okres. Badanie przeprowadzono w schemacie split-mouth, aplikując standaryzowane siły 10 cN do 3 zębów trzonowych przez > 1-12 tygodni. Autorzy stwierdzili, że ruch zębów u dorosłych szczurów był wolniejszy tylko w początkowej fazie, zaś później w obu przedziałach wiekowych był podobny. Kolejne wnioski z tego badania zamieścili w pracy opublikowanej w 2008 [26]. Stwierdzili mianowicie, że w 1. tygodniu u młodych szczurów pole powierzchni więzadła ozębnej było mniejsze po stronie, gdzie siłę aplikowano poprzez nacisk, niż po stronie, gdzie ją aplikowano poprzez naprężenie, podczas gdy u szczurów dorosłych analogiczna różnica była widoczna w 8. tygodniu. Na tej podstawie wywnioskowali, że dezorganizacja i reorganizacja tkanek więzadła zachodziły wcześniej u młodych niż u dorosłych szczurów. Wyniki te również można częściowo tłumaczyć zmniejszeniem liczby fibroblastów u osobników dorosłych, co koresponduje z wynikami naszego badania.

 

Wnioski

Z wyników naszego badania można wnioskować, że gęstość fibroblastów w fizjologicznej tkance ludzkiego więzadła ozębnej zmniejsza się z wiekiem, powodując początkowe zwolnienie procesów fizjologicznych lub sztucznie wywołanych, które wymagają reorganizacji więzadła, jak np. zgryz urazowy czy ortodontyczny ruch zęba itd.

Jeśli chodzi o kliniczne znaczenie tego faktu, można przyjąć, że ortodontyczny ruch zębów u starszych pacjentów we wczesnych etapach leczenia wymaga więcej czasu i powinien być dokonywany za pomocą mniejszych sił. Również rozważając kwestie periodontologiczne, należy mieć na uwadze zmniejszoną gęstość fibroblastów u starszych pacjentów.

Konflikt interesów
Wszyscy autorzy oświadczają, że nie zachodzi żaden konflikt interesów.

Wkład autorów
E.K., S.H., H.W. zaprojektowali badanie, zebrali dane, dokonali analizy i interpretacji danych oraz wspólnie napisali pracę. Wszyscy autorzy przeczytali i zatwierdzili wersję do druku.

Tłumaczenie
lek. med. Dorota Tukaj
„Head & Face Medicine”, 2013, 9:22

Piśmiennictwo:

1.     Needleman I.: Aging and the periodontium. [In:] „Carranza’s Clinical Periodontology” 2006. Edited by Newman M.G., Takei H.H., Klokkevold P.R., Carranza F.A.,
Philadelphia: Saunders Elsevier; 2006: 93-98.
2.     Fransson C., Berglundh T., Lindhe J.: The effect of age on the development of gingivitis. Clinical, microbiological and histological findings. „J Clin Periodontol” 1996, 23: 379-385.
3.     Fransson C., Mooney J., Kinane D.F., Berglundh T.: Differences in the inflammatory response in young and old human subjects during the course of experimental gingivitis. „J Clin Periodontol” 1999, 26: 453-460.
4.     Papapanou P.N., Lindhe J., Sterrett J.D., Eneroth L.: Considerations on the contribution of ageing to loss of periodontal tissue support. „J Clin Periodontol” 1991, 18: 611-615.
5.     Burt B.A.: Periodontitis and aging: reviewing recent evidence. „J Am Dent Assoc” 1994, 125: 273-279.
6.     Page R.C., Beck J.D.: Risk assessment for periodontal diseases. „Int Dent J” 1997, 47:61-87.
7.     Locker D., Slade G.D., Murray H.: Epidemiology of periodontal disease among older adults: a review. „Periodontol” 2000 1998, 16:16-33.
8.     Norderyd O., Hugoson A.: Risk of severe periodontal disease in a Swedish adult Population. A cross-sectional study. „J Clin Periodontol” 1998, 25: 1022-1028.
9.     Norderyd O., Hugoson A., Grusovin G.: Risk of severe periodontal disease in a Swedish adult population. A longitudinal study. „J Clin Periodontol” 1999, 26: 608-615.
10.     Zheng W., Wang S., Ma D. et al.: Loss of proliferation and differentiation capacity of aged human periodontal ligament stem cells and rejuvenation by exposure to the young extrinsic environment. „Tissue Eng Part A” 2009, 15: 2363-2371.
11.     Benatti B.B., Silvério K.G., Casati M.Z. et al.: Influence of aging on biological properties of periodontal ligament cells. „Connect Tissue Res” 2008, 49: 401-408.
12.     Benatti B.B., Silvério K.G., Casati M.Z. et al.: Inflammatory and bone-related genes are modulated by aging in human periodontal ligament cells. „Cytokine” 2009, 46: 176-181.
13.     Abiko Y., Shimizu N., Yamaguchi M. et al.: Effect of aging on functional changes of periodontal tissue cells. „Ann Periodontol” 1998, 3: 350-369.
14.     Ohzeki K., Yamaguchi M., Shimizu N., Abiko Y.: Effect of cellular aging on the induction of cyclooxygenase-2 by mechanical stress in human periodontal ligament cells. „Mech Ageing Dev” 1999, 108: 151-163.
15.     Mayahara K., Kobayashi Y., Takimoto K. et al.: Aging stimulates cyclooxygenase-2 expression and prostaglandin E2 production in human periodontal ligament cells after the application of compressive force. „J Periodontal Res” 2007, 42:8-14.
16.     Nishimura F., Terranova V.P., Braithwaite M. et al.: Comparison of in vitro proliferative capacity of human periodontal ligament cells in juvenile and aged donors. „Oral Dis” 1997, 3: 162-166.
17.     Sawa Y., Yamaoka Y., Kuroshima S., Yoshida S.: Reduction of alkaline phosphatise activity in aged human osteogenic periodontal ligament fibroblasts exhibiting short telomeres. „Cell Tissue Res” 2004, 315: 331-337.
18.     Moxham B.J., Evans I.L.: The effects of aging upon the connective tissues of the periodontal ligament. „Connect Tissue Res” 1995, 33: 31-35.
19.    Grant D., Bernick S.: The periodontium of ageing humans. „J Periodontol” 1972, 43: 660-667.
20.     Severson J.A., Moffett B.C., Kokich V., Selipsky H.: A histologic study of age changes in the adult human periodontal joint (ligament). „J Periodontol” 1978, 49: 189-200.
21.     Levy B.M., Dreizen S., Bernick S.: Effect of aging on the marmoset periodontium. „J Oral Pathol” 1972, 1: 61-65.
22.     Berglundh T., Lindhe J., Sterrett J.D.: Clinical and structural characteristics of periodontal tissues in young and old dogs. „J Clin Periodontol” 1991, 18: 616-623.
23.     Oehmke M.J., Schramm C.R., Knolle E. et al.: Age-dependent changes of the periodontal ligament in rats. „Microsc Res Tech” 2004, 63: 198-202.
24.     Kyomen S., Tanne K.: Influences of aging changes in proliferative rate of PDL cells during experimental tooth movement in rats. „Angle Orthod” 1997, 67: 67-72.
25.     Ren Y., Maltha J.C., Van’t Hof M.A., Kuijpers-Jagtman A.M.:
Age effect on orthodontic tooth movement in rats. „J Dent Res” 2003, 82:38-42.
26.     Ren Y., Maltha J.C., Stokroos L. et al.: Age-related changes of periodontal ligament surface areas during force application. „Angle Orthod” 2008, 78:1000-1005.


Age-related changes of fibroblast density in the human periodontal ligament

Autorzy:

Elena Krieger, Sandra Hornikel, Heinrich Wehrbein
Klinika Ortodoncji, Uniwersyteckie Centrum Medyczne Uniwersytetu im. J.Gutenberga w Moguncji (Niemcy)

Streszczenie:
W ostatnich latach badania naukowe zogniskowały się na zmianach tkankowych związanych z wiekiem, i to nie tylko w dziedzinie dermatologii, lecz także w naukach pomocniczych stomatologii. Choć pojawiło się wiele nowych spostrzeżeń co do zachodzących w miarę starzenia się zmian morfologicznych, ultrastrukturalnych i biochemicznych w tkance więzadła ozębnej, nadal pozostaje bez odpowiedzi – a przynajmniej bez odpowiedzi opublikowanej do chwili obecnej – podstawowe pytanie, czy ma miejsce zmiana ilościowa liczby komórek. Toteż celem publikowanego badania było wykrycie zmian związanych z wiekiem w aspekcie gęstości fibroblastów w więzadle ozębnej.

Summary:
Recently, research has focused intensely on age-related tissue changes, not only in the field of dermatology but also in dental sciences. Although many new insights into age-related morphological, ultrastructural and biochemical changes in the periodontal ligament tissue have been gained, the basic question of whether there is a quantitative change in cell number remains unanswered or, at least to date, unpublished. Thus, the aim of this study was to detect age-related changes of the periodontal ligament regarding fibroblast density.