Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/36220
Title: Células estaminais dentárias alguns aspetos
Authors: Martins, João Filipe Brochado 
Orientador: Figueiredo, Maria Helena
Palma, Paulo
Keywords: Células estaminais; Células estaminais dentárias; Terapias regenerativas; Métodos de isolamento; Perfil imunofenotípico
Issue Date: 2013
Abstract: As células estaminais constituem a salvaguarda da homeostasia dos tecidos e o garante da sua reparação durante toda a vida do indivíduo. Compreende-se, pois, que estas células estejam na base de quase todos os processos de regeneração de tecidos. As descobertas recentes têm levado a uma perceção bastante otimista da versatilidade destas células e do modo como podemos pô-las ao nosso serviço. Parece ainda ser cada vez mais evidente que as células estaminais, presentes nos tecidos adultos, podem ser bem mais versáteis do que inicialmente se pensava. A descoberta recente de uma tecnologia eficiente capaz de reprogramar células somáticas em células estaminais pluripotentes, designadas por células estaminais induzidas, conhecidas pela sigla iPS abre uma janela de oportunidades aos processos regenerativos Assim, as iPS parecem apresentar-se como substitutos ideais das células estaminais embrionárias, podendo constituir no futuro, uma importante fonte de células para a reparação de outros tecidos que não os de origem. A decisão entre a escolha de uma via de autorrenovação e o início de um processo de diferenciação é muitas vezes determinado pelo microambiente que rodeia as células estaminais. De facto, as células estaminais encontram-se geralmente associadas a outras células diferenciadas e a estruturas constituintes da matriz extracelular, formando no seu todo um compartimento especializado designado por nichos (stem cells niches). Estes nichos constituem, assim, “entidades” anatómicas especializadas que abrigam as células estaminais, criando um ambiente que condiciona a sequestração destas células, num estado quiescente, inibindo a sua diferenciação, mas conservando a sua capacidade de autorrenovação (mantendo assim as suas características e propriedades de células estaminais). Não existe ainda um procedimento reconhecido e recomendado como específico e seletivo que permita de uma forma rigorosa a deteção, isolamento e purificação das células estaminais. No entanto, considerando que cada tipo de células apresenta um arranjo próprio de antigénios na sua superfície, geralmente proteínas, constituindo conjuntos de diferenciação (clusters of differention - CD), que as tornam distintas umas das outras, continuam a ser investidos grandes esforços nas metodologias de análise imunofenotípica destas células com base em anticorpos que reconhecem especificamente estes antigénios. Atualmente, as células estaminais podem ser detetadas e isoladas, a partir de uma população celular heterogénea, com base numa das seguintes técnicas: a) marcação imunocitoquímica; b) separação de células ativadas por fluorescência, num processo designado por fluorescent antibody cell sorting (FACS); c) seleção imunomagnética, num processo designado por magnetic antibody cell sorting (MACS); d) estabelecimento de culturas e sub-culturas celulares (com análise morfológica, avaliação do crescimento/proliferação, tempo de duplicação e caracterização do perfil imuno-fenotípico das colónias). O desenvolvimento de estudos de investigação experimental permitiu demonstrar a existência, na polpa de dentes adultos, na polpa de dentes decíduos esfoliados, no ligamento periodontal e na papila apical, de nichos de células estaminais pós natais, capazes de levar por diante um processo de autorrenovação, proliferação e diferenciação em várias linhagens celulares. As células estaminais dentárias são consideradas células estaminais de natureza mesenquimatosas (MSCs) com grande capacidade proliferativa e grande versatilidade e, embora representem somente 1 a 4% da população celular total, podem originar uma multidão de células amplificadoras altamente diferenciadas. Aliadas a estas características, a sua facilidade de obtenção e de preservação, faz com que estas células possam representar uma fonte ideal de células estaminais, com múltiplas possibilidades de aplicação em processos de regeneração quer em medicina quer em medicina dentária. As células estaminais da polpa dentária (DPSC e SHED) apresentam perfis de expressão génica e capacidade proliferativa e de diferenciação semelhante às das células mesenquimatosas indiferenciadas presentes na medula óssea. Em condições apropriadas podem evoluir para células da linha osteogénica, condrogénica, adipogénica, miogénicas e neurogénicas. Porém a sua principal característica reside no seu potencial de diferenciação odontoblástico, quer in vivo quer in vitro, estando ativamente envolvidas na formação de dentina reparadora. De referir ainda que as DPSC expressam também marcadores típicos de células da crista neural, traduzindo a manutenção de características de células derivadas do ectomesênquima. Recentemente, a papila apical tem assumido uma importância crescente devido à existência de uma população de células estaminais designadas por células estaminais da papila apical (SCAPs). Em comparação com as DPSCs/SHEDs, as SCAPs apresentam maior número de células positivas para o STRO-1, maior velocidade de proliferação (3 vezes superior), maior número de populations doubling e maior capacidade de regeneração dentinária in vivo, parecendo constituir a principal fonte de odontoblastos primários responsável pelo desenvolvimento da dentina radicular. Além disso, possuem grande atividade telomerásica (característica das células embrionárias) sugerindo tratar-se de uma fonte de células estaminais muito imatura e, por isso, com potencialidades imensas na regeneração do complexo pulpodentinário e desenvolvimento da raiz. Também o ligamento periodontal contém uma população de células muito heterogénea, consideradas como células estaminais mesenquimatosas do ligamento periodontal (PDLSCs), capaz de se diferenciar em fibroblastos e em células formadoras de cemento e de matriz óssea, visando a formação de uma estrutura semelhante ao periodonto. Importa salientar ainda que, as PDLSCs, em relação às demais células estaminais dentárias, podem constituir uma população muito particular, por apresentarem uma expressão positiva para marcadores específicos de tendão. Por sua vez, o folículo dentário pode constituir também uma fonte de células estaminais (DFSCs) com grande potencial nos processos de regeneração dentária, com particular enfoque para os tecidos periodontais. Uma nota final para referir que, embora nos encontremos ainda algo distantes de conseguirmos desenvolver órgãos dentários completos a partir de células estaminais, é possível, no entanto, a sua utilização com sucesso em terapias regenerativas endodônticas e periodontais. As células estaminais abrem novas perspetivas a toda uma possibilidade de tratamentos em que o objetivo final será a recuperação ad integrum da estrutura dentária original. Stem cells are the safeguarding of tissue homeostasis and ensures their repair throughout the life of the individual. It is understandable therefore that these cells are the basis of almost all processes of tissue regeneration. Recent discoveries have led to a rather optimistic perception of the versatility of these cells and how we can put them to our service. Still seems to be clear that stem cells, present in adult tissues, can be much more versatile than initially thought. Thus, stem cells collected directly from adult tissues promise to be useful for the repair of tissues other than the source. The decision between choosing a path of self-renewal and the beginning of a process of differentiation is often determined by the microenvironment surrounding stem cells. In fact, stem cells are generally associated with other differentiated cells and the extracellular matrix structures, forming a whole in a specialized compartment called stem cell niches. The recent discovery of an efficient technology capable of reprogramming somatic cells into pluripotent stem cells, called induced pluripotent stem cells, known as iPS, opens a window of opportunity for regenerative procedures. Thus, iPS seems to be ideal substitutes of embryonic stem cells and in the future may be an important source of cells for the repair of other tissues than their source. The decision between the choice of self-renewal and the beginning of the differentiation process is often determined by the microenvironment surrounding the stem cells. In fact, the stem cells are generally associated with other differentiated cells and the extracellular matrix structures, forming as a whole a compartment designated by stem cell niche. These niches are thus "entities" that house specialized anatomical stem cells, creating an environment that affects the sequestration of these cells in a quiescent state, inhibiting their differentiation, but preserving their ability to self renew (thus keeping their characteristics and stem cell properties). So far, no stable model has been set up to isolate, detected and purify MSCs for the lack of specific cell surface markers. However, since each cell type has an specific arrangement of antigens on their surface, proteins generally, forming clusters of differentiation (CD), which make them distinct from one another, continue to be invested great efforts on immunophenotypic analysis of these cells based on antibodies which specifically recognize these antigens. Currently, the stem cells can be detected and isolated from a heterogeneous cell population on the basis of the following techniques: a) immunocytochemistry labeling, b) fluorescent antibody cell sorting (FACS); c) magnetic antibody cell sorting (MACS), d) establishment of cell cultures and sub-cultures. The development of studies of experimental research has demonstrated the existence of several niches of postnatal stem cells in the dental tissues like on pulp of adult teeth (DPSCs), exfoliated deciduous teeth stem cells (SHEDs), periodontal ligament stem cells (PDLSCs), dental follicle stem cells (DFSCs) and the stem cells from apical papilla (SCAPs). All of these are capable of carrying on a process of selfrenewal, proliferation and differentiation in several cell lines. Dental stem cells are considered mesenchymal stem cells (MSCs) with high proliferative capacity and great versatility. Even though they represent only 1-4% of the total cell population they can lead to a multitude of highly differentiated amplifying cells. Allied to these features, the ease of obtaining and preservation, makes these cells an ideal source of stem cells, with multiple possibilities for application in regenerative medicine either in or in dentistry. The dental pulp stem cells (DPSC and SHED) have gene expression profiles, proliferative and differentiation capacity similar to that of undifferentiated mesenchymal cells present in bone marrow (BMMSCs). Under appropriate conditions DPSCs and SHEDs have the potential to differentiate into osteogenic, chondrogenic, adipogenic, myogenic and neurogenic. But its main feature is odontoblastic differentiation, either in vivo or in vitro, and is actively involved in the formation of reparative dentin. Also note that the DPSC also express typical markers of neural crest cells, reflecting the maintenance of the characteristics of cells derived from ectomesenchyme. Recently, the apical papilla has assumed increasing importance due to the existence of a stem cell population designated stem cell apical papilla (SCAPs). It was found that SCAPs in comparison with DPSCs / SHEDSs showed a significantly greater number of positive cells for the STRO-1 and present both a higher proliferation rate and population doubling. SCAP also have a greater ability to dentin regeneration in vivo and seems to be the main source of primary odontoblasts that are responsible for the development of root dentin. Furthermore, SCAPs express a higher level of survivin than DPSC and are positive for hTERT. This evidence suggest that SCAPs derived from a developing tissue may represent a population of stem cells which may be a superior cell source in the regeneration of dentin/pulp complex and root development. Periodontal ligament contains a very heterogeneous population (stem cells from periodontal ligament –PDLSCs) of cells able to differentiate into fibroblasts and cementum/bone-forming cells in order to form a structure similar to the cementum- and periodontal- like tissue. The presence of multiple cell types within periodontal ligament suggests that this tissue contains progenitor cells that maintain tissue homeostasis and regeneration of periodontal tissue. It should also be noted that the PDLSCs, compared to other dental stem cells may constitute a very particular population, for presenting a positive expression of specific marker of tendon. Dental follicle can also be a source of stem cells (DFSCs) with great potential in dental regenerative procedures, with particular focus on the periodontal tissues. Although in the present we are still far from developing complete dental organs, from stem cells, it is now possible, however, its use in endodontic and periodontal therapies. The viability of using adult stem cells of dental origin can be an alternative to tissue regeneration. Due to the ease of obtaining and maintaining these cells, they may represent an ideal source of stem cells to repair dental structures compromised or participate in regeneration processes. Stem cells open new perspectives to all the possibility of therapies and treatments in which the ultimate goal is the restitum ad integrum of the original tooth structure.
Description: Trabalho final do 5º ano com vista à atribuição do grau de mestre no âmbito do ciclo de estudos de Mestrado Integrado em Medicina Dentária apresentado à Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra.
URI: http://hdl.handle.net/10316/36220
Rights: openAccess
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