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Pontificia Universidad Javeriana Facultad de Odontología

Especialización en Patología y Cirugía OralAsignatura Oseointegración II

Bogotá DC. Diciembre de 2015

Realizado por: Angel Eduardo Pirela Labrador

Células troncales mesenquimales (CTM) una alternativa en el

tratamiento regenerativo de los maxilares atróficos

Células troncales mesenquimales (CTM) una alternativa en el tratamiento regenerativo de los maxilares atróficos

Tabla de contenido

• Introducción• Pregunta de investigación• Tesis• Argumentación

• Aspectos anatómicos y biomecánicos del maxilar atrófico• Células troncales• Materiales de soporte• Células troncales mesenquimales , materiales de soporte y

elevación de seno maxilar (estudios en humanos)• Antítesis• Conclusiones• Árbol de toma de decisiones


Perdida dental en el sector posterior maxilar

Introducción

• Atrofia ósea• Neumatización de seno maxilar

Rehabilitación con implantes en la región premolar y molar

maxilar • Cirugía ósea reconstructiva• Elevación de piso de seno maxilar

Cantidad y calidad ósea

Estabilidad del implante al momento de su inserción

• Hueso autógeno• Aloinjertos• Xenoinjertos • Injertos

aloplásticos

• Osteogénicas• Osteoinductivas• Osetoconductivas

Al

plan

ifica

r

Propiedades

Rossetti, P. H., Bonachela, W. C., & Rossetti, L. M. (2010). Relevant anatomic and biomechanical studies for implant possibilities on the atrophic maxilla: Critical appraisal and literature review. Journal of Prosthodontics : Official Journal of the American College of Prosthodontists, 19(6), 449-457. doi:10.1111/j.1532-849X.2010.00615.x [doi]; Mangano, F. G., Colombo, M., Veronesi, G., Caprioglio, A., & Mangano, C. (2015). Mesenchymal stem cells in maxillary sinus augmentation: A systematic review with meta-analysis. World Journal of Stem Cells, 7(6), 976-991. doi:10.4252/wjsc.v7.i6.976 [doi

van den Bergh, J. P., ten Bruggenkate, C. M., Krekeler, G., & Tuinzing, D. B. (1998). Sinusfloor elevation and grafting with autogenous iliac crest bone. Clinical Oral Implants Research, 9(6), 429-435.


Introducción

• Atrofia ósea• Neumatización de seno maxilar

• Materiales de soporte• Células troncales• Factores de crecimiento

• Hueso autógeno• Aloinjertos• Xenoinjertos • Injertos

aloplásticos

• Disponibilidad intraoral limitada

• Resorción parcial del injerto• Morbilidad en el sitio

donador

Bioingeniería de tejido óseo

Aumento óseo en la zona posterior maxilar atrófica

Limitaciones

Rossetti, P. H., Bonachela, W. C., & Rossetti, L. M. (2010). Relevant anatomic and biomechanical studies for implant possibilities on the atrophic maxilla: Critical appraisal and literature review. Journal of Prosthodontics : Official Journal of the American College of Prosthodontists, 19(6), 449-457. doi:10.1111/j.1532-849X.2010.00615.x [doi]; Mangano, F. G., Colombo, M., Veronesi, G., Caprioglio, A., & Mangano, C. (2015). Mesenchymal stem cells in maxillary sinus augmentation: A systematic review with meta-analysis. World Journal of Stem Cells, 7(6), 976-991. doi:10.4252/wjsc.v7.i6.976 [doi


¿La aplicación de células troncales mesenquimales (CTM) sobre biomateriales de soporte, asociados a la técnica de elevación de seno maxilar (ESM) proporciona una alternativa con plausibilidad biológica en el aumento óseo de rebordes posteriores maxilares atróficos a ser rehabilitados con implantes dentales?

Pregunta de investigación


La bioingeniería de tejido óseo, a través del uso de CTM (células osteogénicas), biomateriales de soporte (materiales osteoconductivos), y factores de crecimiento (osteoinductivos) conjuntamente con elevaciones de seno maxilar, han demostrado promover el aumento óseo de rebordes posteriores maxilares atróficos a ser rehabilitados con implantes dentales, similar al logrado con injertos de hueso autógeno.

Tesis

Argumentación


Aspectos anatómicos y biomecánicos del maxilar atrófico

• Neumatización de los senos maxilares• Ausencia de las raíces dentales posterior a la

exodoncia• Resorción atrófica de la cresta alveolar

Delgada capa de hueso en la cresta ósea alveolar

Contraindica la inserción de implantes dentales

Cirugía ósea reconstructivaElevación de piso de seno

maxilar

Atrofia por desuso

Perdida variable, irreversible e impredecible en altura y ancho del hueso alveolar maxilar.

Rossetti, P. H., Bonachela, W. C., & Rossetti, L. M. (2010). Relevant anatomic and biomechanical studies for implant possibilities on the atrophic maxilla: Critical appraisal and literature review. Journal of Prosthodontics : Official Journal of the American College of Prosthodontists, 19(6), 449-457. doi:10.1111/j.1532-849X.2010.00615.x [doi].



Maxilar atrófico

• Reborde alveolar residual• Tejido mucoso de resiliencia

variableAltura cresta

ósea

Selección de la longitud del

implante

Adecuada estabilidad en la interface hueso - implante


Se recomiendan implantes no menor a 10 mm

Cons

titui

do

por



Maxilar atrófico Clase III: Adecuada altura y ancho de huesoClase IV: Adecuada altura ósea con un inadecuado ancho, cresta ósea en filo de cuchilloClase V: Inadecuada altura y ancho de huesoClase VI: Crestas óseas colapsadas


(Cawood y Howell, 1988)

Cresta ósea edéntula



Maxilar atrófico Tipo 1: Predominio de hueso cortical distribuido homógeneamenteTipo 2: Capa de hueso cortical grueso con centro denso hueso medularTipo 3: Capa de hueso cortical delgado con centro de hueso medularTipo 4: Capa de hueso cortical delgado con centro de hueso medular escaso


(Cawood y Howell, 1988)

Cresta ósea edéntula



Extracción dental Incremento de la actividad osteoclastica

• Resorción de hueso• Expansión del piso del seno

maxilar

• Aproximación de los rebordes alveolares al piso del seno maxilar

• Disminución en el volumen y espesor del hueso trabecular

• Disminución del diámetro del lumen de los vasos

Distribución no homogénea de las cargas y presencia de tensiones en la superficie del implante

Reborde edéntulo clase IV - reducción del diámetro del implante 3.5mmConsiderar 5 a 6 implantes en brechas edentulas amplias

Disminución del riesgo al fracaso




Relación del margen libre del proceso alveolar y el piso del seno maxilar

Tipo I: Distancia entre el margen libre del proceso alveolar y el suelo del seno maxilar es igual o superior a 10mmTipo II: distancia entre el margen libre del proceso alveolar y el suelo del seno maxilar es de 8 a 10 mmTipo III: distancia entre el margen libre del proceso alveolar y el suelo del seno maxilar es de 4 a 8 mmTipo IV: Casos de resorción extrema y gran neumatización de senos maxilares, con altura disponible de hueso alveolar inferior a 4mm.


(Misch, 1995)



Veltri, M., Ferrari, M., & Balleri, P. (2008). One‐year outcome of narrow diameter blasted implants for rehabilitation of maxillas with knife‐edge resorption. Clinical oral implants research, 19(10), 1069-1073.



30.Hallman M, Sennerby L, Zetterqvist L, et al: A 3-year prospective follow-up study of implant-supported fixed prostheses in patients subjected to maxillary sinus floor augmentation with a 80:20 mixture of deproteinized bovine bone and autogenous bone. Clinical, radiographic and resonance frequency analysis. Int J Oral Maxillofac Surg 2005;34: 31.273-280



Elevación del piso del seno maxilar

Regeneración ósea

Inserción de implantes

Carga protésica del implante

Hueso autógenoHueso mineral bovino

6 meses después

6 meses después

Tasa de supervivencia 86%Tasa de perdida de hueso marginal 1.3 mm

Después de 3 años



Células troncales

Población de células embrionarias o adultas

• Indiferenciadas • Con capacidad de autorenovación• Con capacidad de multidiferenciación:

Dan origen a diferentes tipos de células intermediarias llamadas células progenitoras o precursoras

Diferentes tipos celulares generan tejidos y órganos completos

Capacidad de ser expandidas en cultivos ex vivos

Sedgley, C. M., & Botero, T. M. (2012). Dental stem cells and their sources. Dental Clinics of North America, 56(3), 549-561. doi:10.1016/j.cden.2012.05.004 [doi] ;Aly, L. A. (2015). Stem cells: Sources, and regenerative therapies in dental research and practice. World Journal of Stem Cells, 7(7), 1047-1053. doi:10.4252/wjsc.v7.i7.1047 [doi]


Células troncales

Células troncales • Células troncales totipotentes: Pueden dar origen a un organismo completamente funcional con todos sus diferentes tipos celulares.

• Células troncales pluripotentes: Pueden dar origen a cualquier tipo de tejido, pero no a un organismo completo funcional.

• Células troncales multipotentes: Dan origen a un numero limitado de tejidos

Potencial de diferenciación

Células troncales mesenquimales: tejido óseo, cartilaginoso, adiposo, muscular y otros tejidos conectivos.


Sedgley, C. M., & Botero, T. M. (2012). Dental stem cells and their sources. Dental Clinics of North America, 56(3), 549-561.


Células troncales

Células troncales

• Células troncales embrionarias

• Células troncales adultas

Aisladas del blastocisto

Pueden dar origen a los más 200 tipos celulares

Capacidad limitada de diferenciación

Obtenidas a partir de un individuo adulto

Injertos autólogos o alogénicos

Células troncales mesenquimales:• Medula ósea• Tejido adiposo• Tejido dental

Pulpa dental, papila apical, ligamento periodontal, folículo dental


Saito, M. T., Silvério, K. G., Casati, M. Z., Sallum, E. A., & Nociti Jr, F. H. (2015). Tooth-derived stem cells: Update and perspectives. World journal of stem cells, 7(2), 399.


Células troncales

Células troncales mesenquimales

• Se identificaron en 1963 en medula ósea.

• Se diferencian en los linajes: osteogénico, condrogénico, adipogénico, odontogénico, entre otros.

• Se encuentran alrededor de los vasos sanguíneos y fibras nerviosas, sustentando la propuesta que las CTM provienen de células troncales perivasculares.



Células troncales

Digestión enzimática

Crecimiento de células aisladas (expansión) en medio rico con factores de crecimiento

Explantes

Células progenitoras

• Formación de colonias• Ensayos de crecimiento y viabilidad

celular• Ensayos fenotípicos• Inmunofenotipificación CD44, CD105,

CD90, CD73, STRO - 1

Ensayos de diferenciación celular Integración con las células adyacentes, sobrevivencia y funcionamiento como células diferenciadas.

Medula ósea – tejido dental

Vemuri MC, Chase LG, Rao MS. Mesenchymal stem cell assays and applications. Methods Mol Biol 2011;698:3–8; Kerkis, I., & Caplan, A. I. (2011). Stem cells in dental pulp of deciduous teeth. Tissue Engineering Part B: Reviews, 18(2), 129-138; Sedgley, C. M., & Botero, T. M. (2012). Dental stem cells and their sources. Dental Clinics of North America, 56(3), 549-561;

Aislamiento, identificación y diferenciación CTM


Células troncales

• Osteogénico: Tinción rojo alizarina

• Condrogénico: Azul Alcian

• Adipogénico: Aceite rojo O

Aislamiento, identificación y diferenciación CTM

Yu, S., Diao, S., Wang, J., Ding, G., Yang, D., & Fan, Z. (2014). Comparative analysis of proliferation and differentiation potentials of stem cells from inflamed pulp of deciduous teeth and stem cells from exfoliated deciduous teeth. BioMed research international, 2014..


Materiales de soporte

Sustrato que guían la migración, proliferación, diferenciación de las CT en medios de cultivo 3D y formación de hueso nuevo posterior al trasplante en el lecho receptor.

• Replicación y diferenciación de las CT en cultivos 3D sobre materiales solidos que pueden ser implantado posterior a un periodo de estabilización.

• Replicación de las CT en cultivos 2D, posterior sembrado sobre materiales de soporte solido en cultivos 3D, diferenciación e implantación.

• Replicación y diferenciación de las CT en cultivos 3D sobre materiales solidos que pueden ser implantado posterior a un periodo de maduración.

• Replicación y diferenciación de las CT en cultivos 2D, seguido de incubación con materiales de soporte y posterior implantación.

Mangano, F. G., Colombo, M., Veronesi, G., Caprioglio, A., & Mangano, C. (2015). Mesenchymal stem cells in maxillary sinus augmentation: A systematic review with meta-analysis. World Journal of Stem Cells, 7(6), 976-991. doi:10.4252/wjsc.v7.i6.976 [doi

Mangano, C., Sinjari, B., Shibli, J. A., Mangano, F., Hamisch, S., Piattelli, A., . . . Iezzi, G. (2015). A human clinical, histological, histomorphometrical, and radiographical study on biphasic HA-beta-TCP 30/70 in maxillary sinus augmentation. Clinical Implant Dentistry and Related Research, 17(3), 610-618. doi:10.1111/cid.12145 [doi]


Materiales de soporte

Material de soporte

Estructura física y composición química que imite la estructura y funciones biológicas de la matriz ósea

extracelular nativa

• Sustrato físico para las células• Entorno biológico que favorece la adhesión celular y

la quimiotaxis por medio de ligandos específicos• Regular la difusión de factores de crecimiento• Regular la proliferación y función celular.

Resistencia mecánica, estabilidad en el tiempo, biocompatibilidad y reabsorción controlada

Estimular las células progenitoras y endoteliales para migrar en la matriz y favorecer la regeneración ósea

Mangano, F. G., Colombo, M., Veronesi, G., Caprioglio, A., & Mangano, C. (2015). Mesenchymal stem cells in maxillary sinus augmentation: A systematic review with meta-analysis. World Journal of Stem Cells, 7(6), 976-991. doi:10.4252/wjsc.v7.i6.976 [doi


Células troncales mesenquimales , materiales de soporte y elevación de seno maxilar

Mangano, F. G., Colombo, M., Veronesi, G., Caprioglio, A., & Mangano, C. (2015). Mesenchymal stem cells in maxillary sinus augmentation: A systematic review with meta-analysis. World Journal of Stem Cells, 7(6), 976-991. doi:10.4252/wjsc.v7.i6.976 [doi]



McAllister BS, Haghighat K, Gonshor A. Histologic evaluation of a stem cell-based sinus-augmentation procedure. J Periodontol 2009; 80: 679-686 [PMID: 19335089 DOI: 10.1902/ jop.2009.080345]



Wildburger A, Payer M, Jakse N, Strunk D, Etchard-Liechtenstein N, Sauerbier S. Impact of autogenous concentrated bone marrow aspirate on bone regeneration after sinus floor augmentation with a bovine bone substitute--a split-mouth pilot study. Clin Oral Implants Res 2014; 25: 1175-1181 [PMID: 23875876 DOI: 10.1111/clr.12228]



83.Shayesteh YS, Khojasteh A, Soleimani M, Alikhasi M, Khoshzaban A, Ahmadbeigi N. Sinus augmentation using human mesenchymal stem cells loaded into a beta-tricalcium phosphate/ hydroxyapatite scaffold. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2008; 106: 203-209 [PMID: 18424115 DOI: 10.1016/j.tripleo.2007.12.001]



Mangano C, Piattelli A, Mangano A, Mangano F, Mangano A, Iezzi G, Borges FL, d’Avila S, Shibli JA. Combining scaffolds and osteogenic cells in regenerative bone surgery: a preliminary histological report in human maxillary sinus augmentation. Clin Implant Dent Relat Res 2009; 11 Suppl 1: e92-102 [PMID: 19673958 DOI: 10.1111/j.1708-8208.2009.00227.x]



Yamada Y, Nakamura S, Ueda M, Ito K. Osteotome technique with injectable tissue-engineered bone and simultaneous implant placement by cell therapy. Clin Oral Implants Res 2013; 24: 468-474 [PMID: 22150696 DOI: 10.1111/j.1600-0501.2011.02353.x]


Antítesis

12 pacientes (4H y 8M) edad promedio 58 años atrofia ósea maxilar clase IV, 73 implantes TiO2, 3.5 mm de diámetro, 6 meses sumergidos y posterior rehabilitación protésica.

Veltri, M., Ferrari, M., & Balleri, P. (2008). One‐year outcome of narrow diameter blasted implants for rehabilitation of maxillas with knife‐edge resorption. Clinical oral implants research, 19(10), 1069-1073.

Sin cirugía ósea reconstructiva


Conclusiones

Al momento de planificar el tratamiento rehabilitador con implantes, en pacientes con perdida dental parcial o total en la región maxilar posterior, uno de los principales inconvenientes es la falta de un adecuado nivel de hueso; consecuencia de la reabsorción de la cresta ósea alveolar y la neumatización del seno maxilar que ocurre posterior a la extracción dental.

Los procedimientos de cirugía ósea reconstructiva, permiten reestablecer el volumen óseo adecuado para el posicionamiento del implante, en pacientes con cuadros de atrofia maxilar severa.

Existen diferentes técnicas que permiten obtener mayor volumen óseo maxilar; mediante la aplicación de diversos materiales de injerto en el seno maxilar; siendo los injertos con hueso autógeno, el mejor material en cirugía reconstructiva ósea, por su potencial osteoconductivo, osteoinductivo y osteogénico, sin embargo, su limitada disponibilidad en el sitio donante, la morbilidad en el sitio donante y las tasas de reabsorción posterior a ser injertado, limitan su uso.


Conclusiones

• Las CTM han mostrado un potencial de autoreplicación y multidiferenciación en osteoblastos, condrocitos, mioblastos, adipocitos y otros biotipos celulares; haciendo esta población celular atractiva clínicamente por la posibilidad de poder hacer transplantes autólogos en humanos, a partir de procedimientos de obtención poco invasivos.

• El material de soporte tiene un papel clave en proporcionar un sustrato en el que las células óseas migran, proliferan, se diferencian y forman hueso nuevo; dicho material debe caracterizarse por presentar una estructura física y composición química especifica, con la finalidad de imitar la estructura jerárquica y funciones biológicas de la matriz ósea extracelular nativa.

• El uso de materiales de soporte conjuntamente con CTM parece representar un procedimiento seguro y eficaz de tratamiento para lograr regeneración ósea en casos de ESM. Por tanto se requiere que los profesionales de la odontología, vayan adaptándose al nuevo enfoque regenerativo a partir del uso de CTM.


Conclusiones

• Varias investigaciones han demostrado que las CTM se pueden utilizar en ESM, estudios experimentales y clínicos controlados mostraron una mayor regeneración ósea con la aplicación de CTM en comparación con los controles. Sin embargo, todavía se necesitan más ensayos clínicos, que demuestran claramente los beneficios de las técnicas basadas en células en comparación con los tratamientos convencionales, estos estudios deberán evaluar los resultados basados en los pacientes, incluyendo el tiempo y costo-efectividad de los procedimientos.

Árbol de toma de decisiones

Paciente a ser rehabilitado con

implantes

Necesidades estéticas

Necesidades funcionales

Factores generales

Edad, hábito de fumar, embarazo, factores psíquicos, económicos, ocupacionales.

Factores sistémicos

Enfermedades endocrinas, óseas, cardiovasculares, hematológicas, tratamientos con radioterapia, enfermedades infecciosas crónicas, tratamientos con corticoides

Condiciones locales

Tiempo trascurrido desde la perdida dental, características anatómicas de la cresta alveolar, morfología de los senos maxilares

A: Presencia de la mayor parte de la cresta alveolar.B: Resorción moderada de la cresta residual.C: Resorción avanzada de cresta residual y solo presencia de hueso basal.D: inicio de la resorción del hueso basalE: Resorción extrema del hueso basal.

Tipo 1: Casi todo el maxilar esta compuesto de hueso compacto homogéneo.Tipo 2: Capa espesa de hueso compacto rodea un núcleo de hueso trabecular denso.Tipo 3: Fina capa de hueso cortical con núcleo de hueso trabecular denso de dureza favorable.Tipo IV: Una fina capa de hueso cortical con núcleo de hueso trabecular de baja intensidad.

Elevación de seno maxilar con injertos óseosImplantes de mayor diámetroImplantes en la región pterigomaxilar

Tipo I: Distancia entre el margen libre del proceso alveolar y el suelo del seno maxilar es igual o superior a 10mmTipo II: distancia entre el margen libre del proceso alveolar y el suelo del seno maxilar es de 8 a 10 mmTipo III: distancia entre el margen libre del proceso alveolar y el suelo del seno maxilar es de 4 a 8 mmTipo IV: Casos de resorción extrema y gran neumatización de senos maxilares, con altura disponible de hueso alveolar inferior a 4mm.

Morfología ósea: Según la clasificación de Lekholm y Zarb de la reabsorción y atrofia de la cresta ósea maxilar

Calidad ósea: Según la clasificación de Lekholm y Zarb

Relación del margen libre del proceso alveolar y el piso del seno maxilar: Según la clasificación de Misch.

Brechas edentulas en el sector posterosuperior Elevación de seno maxilar con

injertos óseos • Técnica directa

• Técnica indirecta

• Colocación inmediata del implante

• Colocación diferida del implante

• Colocación inmediata del implante

Evitar implantes inferiores a 10mm en la zona posterior del

maxilar con calidad ósea tipo 3 y 4

• Injertos de hueso autógeno• Aloinjertos • Xenoinjertos• Materiales sintéticos

• CTM con materiales de soporte como:

• Matriz ósea alogénica• Xenoinjertos (hueso

mineral bovino)• Materiales sintéticos: HA,

beta- TCP, acido poliláctico-co-glicolico.

• Poca disponibilidad a intraoral• Morbilidad del sitio donador extraoral• reabsorción proporcional al tamo del

injerto

Búsq

ueda

de

nuev

as

alte

rnat

ivas

Gracias

La fusión entre las disciplinas que investigan con CT e ingeniería de materiales de soporte, conducirán el futuro de la odontología regenerativa y de los procedimientos quirúrgicos odontológicos.

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