Ο ρόλος των miRNAs στην οστεοενσωμάτωση των οδοντικών εμφυτευμάτων τιτανίου και στη μηχανική των ιστών : Βιβλιογραφική ανασκόπηση
Αβραμίδου Ανδριαννέτα 1, Πετσίνης Βασίλης 2
1Οδοντίατρος, MSc , Μεταπτυχιακή Φοιτήτρια Στοματικής Χειρουργικής , Οδοντιατρική Σχολή ΕΚΠΑ
2 Επίκουρος Καθηγητής ΣΓΠΧ, Οδοντιατρική Σχολή ΕΚΠΑ
The role of miRNAs in titanium implant osseointegration and tissue engineering : A review of literature
Avramidou Andrianneta 1, Petsinis Vassilis 2
1 BSc, DDS, MSc, Post-graduate Student in Oral Surgery, Dental School NKUA
2 DDS, MD, MSc, PhD, Assistant Professor in Oral & Maxillofacial Surgery, Dental School NKUA
Doi: 10.54936/haoms253065
ΠΕΡΙΛΗΨΗ:
Εισαγωγή
Τα miRNAs είναι μικρά (18 – 24 νουκλεοτίδια) μονόκλωνα, μόρια ριβονουκλεϊκού οξέος, τα οποία αποτελούν σημαντικούς ρυθμιστές της γονιδιακής έκφρασης. Tα miRs αποτελούν τμήματα εσωνίων, δηλαδή μη κωδικοποιών περιοχών του γονιδιώματος. Είναι επομένως μόρια RNA, που δεν μεταφράζονται προς παραγωγή κάποιας πρωτεΐνης. Συμμετέχουν σε διάφορες κυτταρικές διεργασίες και μεταβολικά μονοπάτια (ρύθμιση ανάπτυξης, διαφοροποίηση, πολλαπλασιασμός, απόπτωση, απόκριση σε διάφορα εξωκυτταρικά σήματα, stress κ.ά.). Η οστική ανάπτυξη απαρτίζεται από πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ οστεοβλαστών και οστεοκλαστών, άλλων κυττάρων και σημάτων του οστικού μικροπεριβάλλοντος. Η οστική μικροκυκλοφορία συνεισφέρει στη δημιουργία αγγειακού δικτύου κυκλοφορίας, που τροφοδοτεί τοπικά σήματα και αυξητικούς παράγοντες, στα κύτταρα του οστικού μικροπεριβάλλοντος. Λόγω των παραπάνω συνθηκών, έχει διερευνηθεί η χρήση ικριωμάτων με μεσεγχυματικά κύτταρα (Stem Cells), με τα οποία δημιουργούνται βιολογικά σύμπλοκα, που επάγουν την επιδιόρθωση οστικών ελλειμάτων. Τα miRNAs ρυθμίζουν τη διαφοροποίηση των μεσεγχυματικών αυτών κυττάρων, σε προγονικά κύτταρα των οστεοβλαστών, μέσω ρύθμισης της δραστηριότητας μεταγραφικών παραγόντων.
Σκοπός
Η διερεύνηση της πρόσφατης βιβλιογραφίας με σκοπό την παρουσίαση των μοριακών μηχανισμών, των βιολογικών λειτουργιών και της κλινικής σημασίας των miRNAs στο μεταβολισμό του οστίτη ιστού, επηρεάζοντας την οστεοενσωμάτωση των οδοντικών εμφυτευμάτων τιτανίου καθώς και του ρόλου τους στη μηχανική των ιστών, κατά την επούλωση των οστικών ελλειμάτων.
Μέθοδος
Έγινε αναζήτηση της πρόσφατης βιβλιογραφίας, από το 2013 έως το 2024, χρησιμοποιώντας τη βάση δεδομένων PubMed.
Αποτελέσματα
Σύμφωνα με τους Fakhry et al. (2013), ορισμένα miRNAs (miRNA-133, miRNA-135) φυσιολογικά αποτελούν αρνητικούς ρυθμιστές της οστεογένεσης, ενώ αντίθετα άλλα (miRNA-2861), προάγουν την οστεογενή διαφοροποίηση των μεσεγχυματικών κυττάρων, μέσω αρνητικής ρύθμισης των πρώτων. Συνεπώς, η συνολική αυτή αλληλεπίδραση μεταξύ των miRNAs αυτών, ευοδώνει την οστεογένεση. Σύμφωνα με τους Wang et al. (2015) και Y.B. Meng et al. (2015), το miRNA-21 διαδραματίζει ρόλο στην οστεοενσωμάτωση, καθώς μπορεί να διοχετευτεί μέσω συνθετικών, βιοσυμβατών νανοσωματιδίων και να επιταχύνει την οστεογένεση από τα μεσεγχυματικά κύτταρα του ανθρώπινου μυελού των οστών (Human Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells). Η μικροτοπογραφία της εμφυτευματικής επιφάνειας, επηρεάζει το κυτταρικό μικροπεριβάλλον κατά την οστεοενσωμάτωση, διεγείροντας την παραγωγή τοπικών παραγόντων, αλλά και την έκφραση οστεογενετικών γονιδίων, η οποία επάγει ένα οστεογενές προτύπο διαφοροποίησης των μεσεγχυματικών κυττάρων. Συνεπώς οι επιφανειακές ιδιότητες, που προκύπτουν ως αποτέλεσμα κατεργασίας της εμφυτευματικής επιφάνειας, επηρεάζουν την απόκριση του οστίτη ιστού, την οστεοενσωμάτωση και επακολούθως, τη μείζονα μηχανική σταθερότητα μεταξύ οστού-εμφυτεύματος. Οι παραπάνω διαδικασίες που σχετίζονται με την οστεογενή διαφοροποίηση των μεσεγχυματικών κυττάρων, μεσολαβούμενες από τα miRNAs, σύμφωνα με τους Iaculli et al. (2016), φάνηκαν να είναι πιο έντονες στα καλλιεργούμενα κύτταρα σε επιφάνειες τιτανίου, συγκριτικά με τα καλλιεργούμενα κύτταρα μόνο στο καλλιεργητικό μέσο και να εξαρτώνται σχεδόν αποκλειστικά από την παρουσία επιφάνειας τιτανίου, παρά από την παρουσία συμπληρωματικών παραγόντων. Μία πιθανή εξήγηση αυτού του φαινομένου, είναι ότι η ύπαρξη τρισδιάστατων ικριωμάτων ενισχύει την επαγωγή της κυτταρικής διαφοροποίησης.
Συμπεράσματα
Τα miRNAs που αναφέρθηκαν, μεταξύ άλλων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μοριακοί δείκτες οστεογενούς διαφοροποίησης. Στο πεδίο που αφορά τη μηχανική των ιστών, βιοσυμβατά νανοσωματίδια-φορείς των miRs, είναι υπό διερεύνηση, για χρήση στην κλινική πράξη, ώστε να μπορέσουν να επιτευχθούν καλύτερα και ταχύτερα ποσοστά οστεοενσωμάτωσης γύρω από τις επιφάνειες τιτανίου.
Αβραμίδου Ανδριαννέτα 1, Πετσίνης Βασίλης 2
1Οδοντίατρος, MSc , Μεταπτυχιακή Φοιτήτρια Στοματικής Χειρουργικής , Οδοντιατρική Σχολή ΕΚΠΑ
2 Επίκουρος Καθηγητής ΣΓΠΧ, Οδοντιατρική Σχολή ΕΚΠΑ
The role of miRNAs in titanium implant osseointegration and tissue engineering : A review of literature
Avramidou Andrianneta 1, Petsinis Vassilis 2
1 BSc, DDS, MSc, Post-graduate Student in Oral Surgery, Dental School NKUA
2 DDS, MD, MSc, PhD, Assistant Professor in Oral & Maxillofacial Surgery, Dental School NKUA
Doi: 10.54936/haoms253065
ΠΕΡΙΛΗΨΗ:
Εισαγωγή
Τα miRNAs είναι μικρά (18 – 24 νουκλεοτίδια) μονόκλωνα, μόρια ριβονουκλεϊκού οξέος, τα οποία αποτελούν σημαντικούς ρυθμιστές της γονιδιακής έκφρασης. Tα miRs αποτελούν τμήματα εσωνίων, δηλαδή μη κωδικοποιών περιοχών του γονιδιώματος. Είναι επομένως μόρια RNA, που δεν μεταφράζονται προς παραγωγή κάποιας πρωτεΐνης. Συμμετέχουν σε διάφορες κυτταρικές διεργασίες και μεταβολικά μονοπάτια (ρύθμιση ανάπτυξης, διαφοροποίηση, πολλαπλασιασμός, απόπτωση, απόκριση σε διάφορα εξωκυτταρικά σήματα, stress κ.ά.). Η οστική ανάπτυξη απαρτίζεται από πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ οστεοβλαστών και οστεοκλαστών, άλλων κυττάρων και σημάτων του οστικού μικροπεριβάλλοντος. Η οστική μικροκυκλοφορία συνεισφέρει στη δημιουργία αγγειακού δικτύου κυκλοφορίας, που τροφοδοτεί τοπικά σήματα και αυξητικούς παράγοντες, στα κύτταρα του οστικού μικροπεριβάλλοντος. Λόγω των παραπάνω συνθηκών, έχει διερευνηθεί η χρήση ικριωμάτων με μεσεγχυματικά κύτταρα (Stem Cells), με τα οποία δημιουργούνται βιολογικά σύμπλοκα, που επάγουν την επιδιόρθωση οστικών ελλειμάτων. Τα miRNAs ρυθμίζουν τη διαφοροποίηση των μεσεγχυματικών αυτών κυττάρων, σε προγονικά κύτταρα των οστεοβλαστών, μέσω ρύθμισης της δραστηριότητας μεταγραφικών παραγόντων.
Σκοπός
Η διερεύνηση της πρόσφατης βιβλιογραφίας με σκοπό την παρουσίαση των μοριακών μηχανισμών, των βιολογικών λειτουργιών και της κλινικής σημασίας των miRNAs στο μεταβολισμό του οστίτη ιστού, επηρεάζοντας την οστεοενσωμάτωση των οδοντικών εμφυτευμάτων τιτανίου καθώς και του ρόλου τους στη μηχανική των ιστών, κατά την επούλωση των οστικών ελλειμάτων.
Μέθοδος
Έγινε αναζήτηση της πρόσφατης βιβλιογραφίας, από το 2013 έως το 2024, χρησιμοποιώντας τη βάση δεδομένων PubMed.
Αποτελέσματα
Σύμφωνα με τους Fakhry et al. (2013), ορισμένα miRNAs (miRNA-133, miRNA-135) φυσιολογικά αποτελούν αρνητικούς ρυθμιστές της οστεογένεσης, ενώ αντίθετα άλλα (miRNA-2861), προάγουν την οστεογενή διαφοροποίηση των μεσεγχυματικών κυττάρων, μέσω αρνητικής ρύθμισης των πρώτων. Συνεπώς, η συνολική αυτή αλληλεπίδραση μεταξύ των miRNAs αυτών, ευοδώνει την οστεογένεση. Σύμφωνα με τους Wang et al. (2015) και Y.B. Meng et al. (2015), το miRNA-21 διαδραματίζει ρόλο στην οστεοενσωμάτωση, καθώς μπορεί να διοχετευτεί μέσω συνθετικών, βιοσυμβατών νανοσωματιδίων και να επιταχύνει την οστεογένεση από τα μεσεγχυματικά κύτταρα του ανθρώπινου μυελού των οστών (Human Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells). Η μικροτοπογραφία της εμφυτευματικής επιφάνειας, επηρεάζει το κυτταρικό μικροπεριβάλλον κατά την οστεοενσωμάτωση, διεγείροντας την παραγωγή τοπικών παραγόντων, αλλά και την έκφραση οστεογενετικών γονιδίων, η οποία επάγει ένα οστεογενές προτύπο διαφοροποίησης των μεσεγχυματικών κυττάρων. Συνεπώς οι επιφανειακές ιδιότητες, που προκύπτουν ως αποτέλεσμα κατεργασίας της εμφυτευματικής επιφάνειας, επηρεάζουν την απόκριση του οστίτη ιστού, την οστεοενσωμάτωση και επακολούθως, τη μείζονα μηχανική σταθερότητα μεταξύ οστού-εμφυτεύματος. Οι παραπάνω διαδικασίες που σχετίζονται με την οστεογενή διαφοροποίηση των μεσεγχυματικών κυττάρων, μεσολαβούμενες από τα miRNAs, σύμφωνα με τους Iaculli et al. (2016), φάνηκαν να είναι πιο έντονες στα καλλιεργούμενα κύτταρα σε επιφάνειες τιτανίου, συγκριτικά με τα καλλιεργούμενα κύτταρα μόνο στο καλλιεργητικό μέσο και να εξαρτώνται σχεδόν αποκλειστικά από την παρουσία επιφάνειας τιτανίου, παρά από την παρουσία συμπληρωματικών παραγόντων. Μία πιθανή εξήγηση αυτού του φαινομένου, είναι ότι η ύπαρξη τρισδιάστατων ικριωμάτων ενισχύει την επαγωγή της κυτταρικής διαφοροποίησης.
Συμπεράσματα
Τα miRNAs που αναφέρθηκαν, μεταξύ άλλων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μοριακοί δείκτες οστεογενούς διαφοροποίησης. Στο πεδίο που αφορά τη μηχανική των ιστών, βιοσυμβατά νανοσωματίδια-φορείς των miRs, είναι υπό διερεύνηση, για χρήση στην κλινική πράξη, ώστε να μπορέσουν να επιτευχθούν καλύτερα και ταχύτερα ποσοστά οστεοενσωμάτωσης γύρω από τις επιφάνειες τιτανίου.