Publicado em: 26/09/2018 às 14h41

Terapia celular em Periodontia: um futuro promissor

Fórum clínico: especialistas explicam qual é o status atual das pesquisas em relação à terapia celular e de que forma ela está revolucionando a Periodontia.

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(Imagem: Shutterstock)


Embora existam muitos procedimentos que utilizam biomateriais, membranas e enxertos para a regeneração periodontal, sabe-se que eles ainda não são uma forma completa e previsível para a reabilitação dos tecidos e suas conexões. Nesse sentido, a Ciência tem sido cada vez mais aliada à Odontologia, pois o desenvolvimento de técnicas regenerativas usando células-tronco já é uma realidade. Essa prática busca elevar a qualidade dos resultados e tornar os tratamentos periodontais mais promissores.

A seguir, três especialistas explicam qual é o status atual das pesquisas em relação à terapia celular e de que forma ela está revolucionando a Periodontia.


 

Michel Messora

Mestre e doutor em Periodontia pela Unesp/Araçatuba; Pós-doutorado, livre-docência e professor associado do Depto. de Cirurgia e Traumatologia Bucomaxilofacial, e Periodontia da Forp/USP.

 

A periodontite ocasiona perda progressiva dos tecidos periodontais. Após o controle da infecção e restauração da homeostase tecidual, o objetivo da terapia periodontal é obter a regeneração de todos os tecidos que foram perdidos: ligamento periodontal, cemento radicular e osso alveolar. Além disso, conexões apropriadas precisam ser restabelecidas entre os tecidos recém-regenerados, o que inclui conexões (fibras de Sharpey) entre o ligamento periodontal e a raiz dentária, bem como entre o osso alveolar propriamente dito e o ligamento periodontal12.

Desde a década de 1980, diversos procedimentos foram descritos para promover a regeneração verdadeira e previsível do periodonto, incluindo o uso de enxertos ósseos e biomateriais, membranas e moléculas bioativas. Contudo, essas estratégias regenerativas não reconstituem de forma completa e previsível todos os tecidos e conexões destruídos pela doença periodontal. Dessa forma, as pesquisas atuais têm sido direcionadas para o desenvolvimento de técnicas regenerativas com foco em células-tronco12.

As características que definem as células-tronco são a capacidade de autorrenovação e de extensa proliferação, bem como o potencial de diferenciação em outras células funcionais de variadas linhagens12. Populações de células-tronco foram identificadas e caracterizadas a partir de uma grande variedade de tecidos. Seu potencial de diferenciação está diretamente relacionado ao seu local de origem: algumas podem se diferenciar em todos os tipos de tecido do corpo, enquanto outras só conseguem em um número limitado de tecidos. Até o momento, elas podem ser agrupadas em três categorias: células-tronco embrionárias, adultas e pluripotentes induzidas.

As embrionárias são derivadas do embrião inicial e capazes de se diferenciar em todos os tecidos humanos, incluindo placenta e anexos embrionários. As adultas, também chamadas de somáticas ou pós-natais, residem juntamente com as células diferenciadas no interior de vários órgãos do corpo, desempenhando um importante papel na manutenção, renovação e reparação dos tecidos. As pluripotentes induzidas são células-tronco adultas regredidas por meio de manipulações genéticas para um estado de célula-tronco embrionária. As células-tronco adultas têm sido alvo de diversos estudos, uma vez que são ótimas candidatas para terapias regenerativas. Seu isolamento e uso não estão sujeitos ao mesmo nível de questões legais e éticas que as embrionárias ou pluripotentes induzidas. Células-tronco mesenquimais, uma linhagem de células-tronco adultas, foram encontradas em aspirados de medula óssea, baço e timo no osso trabecular, no periósteo, na cartilagem articular, no líquido sinovial, no músculo esquelético, no tecido adiposo, nos tendões, no sangue, nos vasos sanguíneos, no cordão umbilical, no tecido placentário, nos tecidos fetais, na pele e em múltiplos tecidos dentais (ligamento periodontal, polpa dentária, dentes decíduos humanos esfoliados, papila apical e folículos dentais)12.

Tanto os tecidos extraorais quanto os intraorais têm populações de células-tronco adultas que representam uma fonte alternativa viável e acessível para coleta e expansão na engenharia de tecidos periodontais9. As células-tronco mesenquimais derivadas da medula óssea e aquelas de origem dentária humana são as mais investigadas em diversos estudos pré-clínicos que buscam avaliar seus efeitos na regeneração dos tecidos periodontais.

Para que a regeneração periodontal ocorra, os eventos de cicatrização devem progredir em uma sequência temporal e espacial ordenada e programada, replicando os principais eventos envolvidos na formação dos tecidos periodontais3. Células progenitoras apropriadas devem migrar primeiro para o local da ferida e aderir à superfície radicular desnuda para proliferarem e reproduzirem os componentes teciduais do aparato de suporte periodontal. O sucesso da proliferação migração e maturação dessas células progenitoras depende da disponibilidade de fatores de crescimento e do contato com a matriz extracelular2. Na ausência de sinais celulares, moleculares e de matriz, e componentes apropriados, a cicatrização pode ser comprometida e resultar em reparo ao invés de regeneração.

O ligamento periodontal é uma fonte de células progenitoras e de células-tronco. As células provenientes do ligamento periodontal, uma vez estabelecidas na região do defeito periodontal, são capazes de formar novamente os tecidos do aparato de inserção que foram destruídos pela doença periodontal. Para que elas alcancem primeiro a região do defeito periodontal e o processo de regeneração não seja prejudicado, uma estratégia terapêutica envolve a colocação de uma barreira física para impedir a invaginação de epitélio e tecido conjuntivo gengival para o interior do defeito. Essa estratégia fundamenta os princípios da regeneração tecidual guiada (RTG). A RTG e outras abordagens regenerativas tradicionais dependem, então, de uma atração bem-sucedida de células-tronco e progenitoras para o interior do defeito periodontal. Como vários fatores interferem no recrutamento dessas células, essas abordagens regenerativas têm resultados imprevisíveis.

A terapia com células-tronco na regeneração periodontal visa superar essa imprevisibilidade e potencializar os resultados obtidos com as técnicas convencionais. Na terapia celular, células progenitoras e células-tronco expandidas ex vivo, com potencial de formação de múltiplos tecidos periodontais, são incorporadas diretamente no defeito periodontal, eliminando todas as variáveis envolvidas no recrutamento celular.

Uma técnica envolvendo a marcação de células-tronco para a expressão de marcadores imunofluorescentes mostrou que, em quatro semanas pós-operatórias, defeitos periodontais criados em cães e tratados com células-tronco derivadas da medula óssea estavam quase completamente regenerados e apresentavam citocromos, osteoblastos, osteócitos e fibroblastos positivos para o marcador imunofluorescente utilizado. Esses resultados sugeriram que as células-tronco derivadas da medula óssea e que foram transplantadas para os defeitos periodontais se diferenciaram em cementoblastos, fibroblastos e osteoblastos in vivo10. Potencial semelhante tem sido observado para as células residentes no ligamento periodontal. Um subgrupo de populações celulares isoladas do ligamento periodontal apresenta características de células-tronco15 e possui um grande potencial na regeneração periodontal12.

Até o momento, de forma geral, um grande número de estudos indicou que células-tronco manipuladas ex vivo, sobretudo aquelas derivadas da medula óssea e do ligamento periodontal, podem ser usadas em conjunto com diferentes arcabouços (autoenxertos, xenoenxertos, aloenxertos e materiais aloplásticos) para regenerar os tecidos periodontais15. Uma série de estudos em animais forneceu um corpo esmagador de evidências de que as células-tronco mesenquimais podem ser usadas com segurança e eficácia para a regeneração periodontal6. Como consequência desses estudos pré-clínicos bem-sucedidos, a aplicação clínica de células-tronco para a regeneração periodontal está avançando5, porém ainda há carência de estudos clínicos controlados e com bom delineamento metodológico nesta área.

Em um relato de caso, células-tronco derivadas da medula óssea, expandidas e misturadas com plasma rico em plaquetas (PRP) foram transplantadas para defeitos periodontais em humanos18. Resultados positivos foram obtidos, incluindo redução da profundidade de sondagem, ganho de inserção clínica e considerável redução radiográfica do defeito infraósseo18. O uso dessas células para a regeneração de papilas interdentárias também demonstrou resultados satisfatórios em alguns relatos de casos clínicos18. Em um estudo clínico controlado, células-tronco derivadas da medula óssea combinadas com membranas de ácido polilático coglicólico foram mais eficazes no tratamento de retrações gengivais do que o enxerto de tecido conjuntivo subepitelial19.

Levando em consideração as comorbidades associadas à aspiração invasiva da medula óssea para a obtenção de células-tronco mesenquimais, o uso de tecidos dentários como novas fontes dessas células ganhou destaque no cenário das pesquisas relacionadas à Engenharia Tecidual na Odontologia. Apesar do consenso geral sobre os efeitos positivos demonstrados em estudos em animais, poucos estudos em humanos foram realizados até o momento para avaliar o potencial de células-tronco derivadas do ligamento periodontal na terapia regenerativa periodontal5. Esses estudos clínicos demonstraram a segurança e eficácia do uso de enxerto ósseo xenógeno ou hidroxiapatita associados às células-tronco derivadas do ligamento periodontal no tratamento de defeitos periodontais infraósseos5.

Um estudo interessante foi recentemente conduzido envolvendo implantes dentários8, no qual células-tronco do ligamento periodontal foram cultivadas sobre implantes de titânio. Após a formação de múltiplas camadas celulares, os implantes foram colocados em alvéolos dentários em humanos. Um novo tecido consistente com ligamento periodontal desenvolveu-se na superfície dos implantes dentários.

Esse estudo demonstrou a aplicação clínica de implantes de titânio ancorados por ligamento, os quais podem apresentar vantagens potenciais quando comparados aos implantes osseointegráveis convencionais.

Uma dificuldade para utilizar células-tronco autólogas derivadas do ligamento periodontal é a necessidade de extração prévia de um elemento dentário para isolar essas células. Uma alternativa para contornar essa limitação seria a utilização de células-tronco de dentes decíduos humanos esfoliados armazenadas e fornecidas por bancos de dentes. Essas células apresentam alta capacidade proliferativa e maior taxa de proliferação do que as células-tronco mesenquimais de outras origens. Contudo, seu potencial na regeneração periodontal ainda precisa ser melhor investigado. É importante ressaltar que as células-tronco de dentes decíduos esfoliados humanos são passíveis de criopreservação, podendo ser armazenadas por longos períodos em nitrogênio líquido em bancos de dentes12.

Quando comparado com o sistema de bancos que armazenam outras fontes de células-tronco, embora os bancos de dentes estejam apenas no estágio inicial, esse sistema está expandindo rapidamente em todo o mundo11, inclusive no Brasil.

O transporte das células-tronco para os defeitos periodontais pode ser feito com a combinação das mesmas com scaffolds (colágeno, fibrina, hidrogel, gelatina, enxertos ósseos, biomateriais) ou com engenharia de tecidos independente de scaffolds, o que envolve o transporte de células por meio de injeções ou utilização de cell sheets. Estas últimas utilizam a matriz extracelular depositada pelas células como um scaffold natural para a regeneração de diferentes tecidos. Cell sheets do ligamento periodontal já foram utilizadas para o tratamento de defeitos periodontais em cães, apresentando resultados satisfatórios1.

De fato, o futuro da regeneração periodontal envolvendo o uso de células-tronco é muito promissor. Diversos estudos pré-clínicos têm fornecido um grande conjunto de evidências favoráveis. O momento atual parece ser crucial para expandir os estudos clínicos que deverão nortear o uso dessa terapia regenerativa na Periodontia. No dia 22 de fevereiro de 2018, foi publicada no Diário Oficial da União a Resolução da Diretoria Colegiada (RDC) no 214 da Anvisa, que dispõe sobre Boas Práticas em Células Humanas para uso terapêutico e em pesquisa clínica. Com essa resolução, centros de processamento celular e instituições de pesquisa passam a ter regras claras para estabelecer padrões técnicos e de qualidade em seus processos de obtenção, processamento e fornecimento de células humanas para uso em terapias e pesquisa clínica. Essa medida, sem dúvida, contribuirá para o aumento de investimentos na área, bem como estimulará as pesquisas com células-tronco no Brasil.

Ainda há um longo caminho a ser percorrido para que a citoterapia seja uma abordagem clínica consolidada para a regeneração dos tecidos periodontais. Várias questões envolvendo métodos de transplante apropriados, imunogenicidade, células autólogas versus células alogênicas, fonte tecidual doadora mais adequada e relação custo-efetividade necessitam de respostas definitivas embasadas em evidências científicas12. É preciso também ressaltar que, além da eficácia clínica, a segurança das terapias baseadas em células não foi totalmente avaliada e os riscos dessa terapia devem sempre ser considerados16.

 

REFERÊNCIAS
1. Akizuki T, Oda S, Komaki M, Tsuchioka H, Kawakatsu N, Kikuchi A et al. Application of periodontal ligament cell sheet for periodontal regeneration: a pilot study in beagle dogs. J Periodontal Res 2005;40(3):245-51.
2. Aukhil I. Biology of wound healing. Periodontol 2000 2000;22:44-50.
3. Bartold PM, McCulloch CA, Narayanan AS, Pitaru S. Tissue engineering: a new paradigm for periodontal regeneration based on molecular and cell biology. Periodontol 2000 2000;24:2532-69.
4. Caton J, Bostanci N, Remboutsika E, De Bari C, Mitsiadis TA. Future dentistry: cell therapy meets tooth and periodontal repair and regeneration. J Cell Mol Med 2011;15:1054-65.
5. Chen FM, Gao LN, Tian BM, Zhang XY, Zhang YJ, Dong GY et al. Treatment of periodontal intrabony defects using autologous periodontal ligament stem cells: a randomized clinical trial. Stem Cell Res Th er 2016;7:33.
6. Chen FM, Sun HH, Lu H, Yu Q. Stem cell-delivery therapeutics for periodontal tissue regeneration. Biomaterials 2012;33:6320-44.
7. Feng F, Akiyama K, Liu Y et al. Utility of PDL progenitors for in vivo tissue regeneration: a report of 3 cases. Oral Dis 2010;16:20-8.
8. Gault P, Black A, Romett e JL et al. Tissue-engineered ligament: implant constructs for tooth replacement. J Clin Periodontol 2010;37:750-8.
9. Han J, Menicanin D, Gronthos S, Bartold PM. Stem cells, tissue engineering and periodontal regeneration. Aust Dent J 2014;59(suppl.1):117-30.
10. Hasegawa N, Kawaguchi H, Hirachi A, Takeda K, Mizuno N, Nishimura M et al. Behavior of transplanted bone marrow-derived mesenchymal stem cells in periodontal defects. J Periodontol 2006;77:1003-7.
11. Hu L, Liu Y, Wang S. Stem cell-based tooth and periodontal regeneration. Oral Dis. 2018;24(5):696-705.
12. Hynes K, Menicanin D, Gronthos S, Bartold PM. Clinical utility of stem cells for periodontal regeneration. Periodontol 2000 2012;59(1):203-27.
13. Ivanovski S, Gronthos S, Shi S, Bartold PM. Stem cells in the periodontal ligament. Oral Dis 2006;12:358-63.
14. Iwata T, Yamato M, Tsuchioka H, Takagi R, Mukobata S, Washio K et al. Periodontal regeneration with multi-layered periodontal ligament-derived cell sheets in a canine model. Biomaterials 2009;30(14):2716-23.
15. Lin NH, Gronthos S, Bartold PM. Stem cells and periodontal regeneration. Aust Dent J 2008;53:108-21.
16. Monsarrat P, Vergnes JN, Nabet C, Sixou M, Snead ML, Planat-Bénard V et al. Concise review: mesenchymal stromal cells used for periodontal regeneration: a systematic review. Stem Cells Transl Med 2014;3(6):768-74.
17. Yamada Y, Nakamura S, Ueda M, Ito K. Papilla regeneration by injectable stem cell therapy with regenerative medicine: long-term clinical prognosis. J Tissue Eng Regen Med 2015;9(3):305-9.
18. Yamada Y, Ueda M, Hibi H, Baba S. A novel approach to periodontal tissue regeneration with mesenchymal stem cells and platelet-rich plasma using tissue engineering technology: a clinical case report. Int J Periodontics Restorative Dent 2006;26:363-9.
19. Zanwar K, Laxmanrao Bhongade M, Kumar Ganji K, B Koudale S, Gowda P . Comparative evaluation of effi cacy of stem cells in combination with PLA/PGA membrane versus sub-epithelial connective tissue for the treatment of multiple gingival recession defects: a clinical study. J Stem Cells 2014;9(4):253-67.

 

 

Karina Gonzales Silvério Ruiz

Mestra e doutora em Periodontia pela Unesp; Pós-doutora pela FOP/Unicamp e pelo Institute for Stem Cells and Regenerative Medicine, da Universidade de Washington (EUA); Professora doutora do Depto. de Prótese e Periodontia da FOP/Unicamp.

As células-tronco adultas ou pós-natais são definidas como indiferenciadas e encontradas em quase todos os tecidos e órgãos. Possuem a função principal de manutenção da homeostasia tecidual, além de contribuírem para o reparo e/ou regeneração tecidual. Elas foram identificadas pela primeira vez na medula óssea de roedores e, posteriormente, em humanos, tendo aspecto de fibroblasto e potencial osteogênico ex vivo. Mais tarde, Caplan e colaboradores observaram que essas células eram capazes de se diferenciarem em vários tecidos de origem mesodérmica, como ósseo, conjuntivo, muscular e adiposo – sendo denominadas “células-tronco mesenquimais” (CTMs).

Na região orofacial, existem várias fontes de células-tronco mesenquimais, incluindo o ligamento periodontal, a polpa de dentes decíduos e permanentes, células derivadas da papila apical e células do folículo dental. Essas partículas apresentam boa tolerância imunológica, capacidade de reparo tecidual e propriedades anti-inflamatórias e angiogênicas, a exemplo das células-tronco da medula óssea.

Em termos de regeneração periodontal, os estudos pré-clínicos realizados em modelos animais têm mostrado resultados promissores quando células-tronco do ligamento periodontal (PDLSCs) são transplantadas no interior de defeitos periodontais criados cirurgicamente, indicando que elas podem ser aplicadas no tratamento de defeitos periodontais avançados, cujos resultados clínicos com as terapias regenerativas convencionais são limitados e poucos previsíveis. Os resultados histológicos observados em modelos animais sugerem que as PDLSCs podem promover a regeneração periodontal em defeitos infraósseos e lesões de furca classes II e III, com a presença de novo osso, cemento dental e ligamento periodontal.

O transplante das PDLSCs pode ser realizado com as células incorporadas a um biomaterial, como enxertos ósseos, esponjas de colágeno e hidrogel, ou na ausência de um material carreador. Nesses casos, os estudos mais recentes na área de Engenharia Tecidual têm proposto a aplicação da suspensão celular diretamente no defeito ósseo ou o transplante dos sheets de células, que são membranas celulares desenvolvidas em laboratório e adaptadas ao defeito periodontal. A ação terapêutica das células-tronco na regeneração dos tecidos periodontais está centrada na habilidade das células transplantadas se diferenciarem em células especializadas (cementoblastos, osteoblastos e fibroblastos) e também na ação parácrina, uma vez que elas secretam uma variedade de moléculas bioativas, como fatores de crescimento que podem estimular a migração e diferenciação de células remanescentes presentes nos defeitos periodontais.

Alguns problemas associados ao uso das PDLSCs estão relacionados à necessidade de doadores com boa saúde periodontal, à heterogeneidade das células do ligamento periodontal e ao número limitado de células-tronco. Nesse sentido, estudos pré-clínicos têm avaliado o potencial para regeneração periodontal de outras fontes celulares, como as células-tronco da medula óssea, da polpa dental e do tecido adiposo. Em geral, os resultados mostram que essas fontes celulares “alternativas” parecem ser mais promissoras para a regeneração óssea, enquanto as células-tronco do ligamento periodontal possuem características adicionais que as tornam mais favoráveis para a formação do complexo cemento-ligamento periodontal.

Embora os resultados de estudos in vitro e pré-clínicos pareçam promissores quanto à indicação da terapia com células-tronco para a regeneração periodontal, as evidências clínicas ainda são limitadas e se resumem, na maioria das vezes, a relato de casos. Dois estudos clínicos controlados randomizados utilizando terapia celular para o tratamento de defeitos infraósseos foram publicados em periódicos com um bom fator de impacto. Esses materiais sugerem que o transplante autógeno de células-tronco é seguro e que não resulta em efeitos adversos aos pacientes. Contudo, os resultados clínicos longitudinais ainda são controversos, indicando a necessidade de estudos adicionais envolvendo um maior número de pacientes e diferentes tipos de defeitos periodontais, a fim de alcançar a evidência científica necessária para que os procedimentos com terapia celular sejam aplicados com segurança na prática clínica diária. Adicionalmente, outras questões precisam ser melhor compreendidas em relação à possibilidade de transplante de células alógenas, rejeições imunológicas, melhor sistema de aplicação celular nos defeitos periodontais e custo-benefício da técnica.

 

 

Cristina Cunha Villar

Especialista em Periodontia e doutora em Microbiologia pela Universidade de Connecticut (Estados Unidos); Mestra em Estomatopatologia e Clínica Odontológica pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

É de grande interesse clínico o desenvolvimento de novas estratégias para promover de maneira previsível a regeneração dos tecidos perdidos em decorrência da progressão da doença periodontal. Neste sentido, células-tronco mesenquimais (MSC) de diversas origens foram utilizadas em estudos para promover a regeneração periodontal, tais como as derivadas da medula óssea, do ligamento periodontal, da polpa dentária, do folículo dentário, da gengiva marginal e do prepúcio1.

Na maioria dos estudos pré-clínicos em animais, que avaliaram a segurança e a eficácia dessas células, a aplicação local de MSC em defeitos periodontais não foi associada a efeitos adversos1. Já nos estudos pré-clínicos com MSC derivadas da medula óssea na regeneração periodontal, os resultados são conflitantes1. A base para estas descobertas ainda é desconhecida, mas pode estar relacionada a diferenças nas idades dos doadores, condições de expansão ex vivo das MSC, estágio de diferenciação e comprometimento das MSC em uma linhagem específica, bem como variações nas taxas de proliferação, heterogeneidade de subpopulações isoladas e no número de células transferidas para os defeitos2-4.

Em contraste, a aplicação local de MSC derivadas do ligamento periodontal parece promover de forma consistente a regeneração do cemento radicular, do ligamento periodontal e, em menor grau, do osso alveolar1.

Esses achados são corroborados pela demonstração de que, diferentemente de outras MSC, as derivadas do ligamento periodontal apresentam níveis elevados de várias proteínas específicas, como a periostina, a escleraxia e a α-SMA, e são capazes de formar estruturas semelhantes ao cemento e ao ligamento periodontal in vivo5-6. Por essas razões, especula-se que as MSC derivadas do ligamento periodontal são as que têm mais potencial regenerativo para o tratamento de defeitos periodontais. No entanto, há pouco conhecimento sobre os mecanismos pelos quais elas promovem a regeneração previsível do cemento e do ligamento periodontal. Assim, investigações mais aprofundadas ainda são necessárias para estabelecer terapias clínicas seguras, viáveis e eficazes.

 

REFERÊNCIAS
1. Tassi SA, Sergio NZ, Misawa MYO, Villar CC. Effi cacy of stem cells on periodontal regeneration: systematic review of pre-clinical studies. J Periodontal Res 2017;52(5):793-812.
2. Harris CT, Cooper LF. Comparison of bone graft matrices for human mesenchymal stem cell-directed osteogenesis. J Biomed Mater Res A 2004;68:747-55.
3. Lee YM, Seol YJ, Lim YT, Kim S, Han SB, Rhyu IC et al. Tissue-engineered growth of bone by marrow cell transplantation using porous calcium metaphosphate matrices. J Biomed Mater Res 2001;54:216-23.
4. Shamsul BS, Aminuddin BS, Ng MH, Ruszymah BH. Age and gender effect on the growth of bone marrow stromal cells in vitro. Med J Malaysia 2004;59(suppl.B):196-97.
5. Seo BM, Miura M, Gronthos S, Bartold PM, Batouli S, Brahim J et al. Investigation of multipotent postnatal stem cells from human periodontal ligament. Lancet 2004;364:149-55.
6. Huang GT, Gronthos S, Shi S. Mesenchymal stem cells derived from dental tissues vs. those from other sources: their biology and role in regenerative medicine. J Dent Res 2009;88:792-806.

 

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