Oral tissue regeneration : insights from in vitro models

Abstract

Biomaterialien, Wachstumsfaktoren und Pharmazeutika werden in der Zahnheilkunde zur Förderung der Geweberegeneration eingesetzt. Neue Behandlungsstrategien nutzen Trägermaterialien wie Carboxymethylcellulose (CMC) und Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), sowie Kollagenmembranen. CMC und HPMC können sowohl für granuläres Knochenersatzmaterial als auch für Wachstumsfaktoren und Pharmazeutika als Trägermaterial dienen. Auch Kollagenmembranen können für Wachstumsfaktoren wie Platelet-derived growth factor (PDGF)-BB und Pharmazeutika wie Bisphosphonate als Trägermaterial fungieren. Derzeit sind aber sowohl die der Regeneration des oralen Gewebes zugrunde liegenden Mechanismen, als auch der Einfluss der Biomaterialien noch unklar. Im Zuge dieser Arbeit testeten wir die genannten Materialien und Pharmazeutika in vitro. Wir untersuchten die Wirkung von CMC, HPMC und der Kollagenmembran Bio-Gide® (Geistlich Biomaterials) auf die Osteoblasto- and Osteoklastogenese. Um die Rolle von aktivierten Thrombozyten in der frühen Phase der Gewebsregeneration zu klären, untersuchten wir den Effekt von Thrombozyten auf mesenchymale Vorläuferzellen sowohl in Normoxie und als auch unter Hypoxie. Um den Effekt des Wachstumsfaktors PDGF-BB und Entzündung auf das orale Weichgewebe zu beleuchten, testeten wir den Effekt von PDGF-BB und Chemokinen auf die katabole Aktivität von parodontalen Fibroblasten. Weiters stellten wir die Frage nach der Wirkung von Bisphosphonaten auf orales Weichgewebe. Um diese Frage zu klären, prüften wir den Einfluss von gelöstem und gebundenem Zoledronat auf parodontale Fibroblasten. Zusammengefasst zeigen unsere in vitro Daten, dass die der Regeneration von oralem Gewebe zugrundeliegenden Mechanismen durch die hier untersuchten Biomaterialien, Wachstumsfaktoren und Pharmazeutika unterschiedlich moduliert werden können.In dentistry, biomaterials, growth factors, and pharmaceutical components are applied to stimulate oral tissue regeneration. New treatment strategies demand the use of carrier materials such as carboxymethylcellulose (CMC), hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), and collagen barrier membranes (CBMs). CMC and HPMC can be used together with granular bone substitute materials, growth factors such as platelet-derived growth factor (PDGF)-BB, and pharmacological compounds. CBMs can be coated with growth factors and pharmaceutical components such as bisphosphonates. However, the cellular mechanism of oral tissue regeneration, the impacts of the carriers and pharmaceutical components are not fully understood. In this thesis we evaluated the effect of CMC, HPMC, and a CBM (Bio-Gide®, Geistlich Biomaterials) on osteoblasto- and osteoclastogenesis in vitro. To understand the impact of platelets in the early phase of tissue regeneration we assessed their effect on mesenchymal progenitor cells under normoxic and hypoxic conditions. To understand the impact of PDGF-BB and inflammatory conditions on the oral soft tissues we evaluated the effect of PDGF-BB and chemokines on the catabolic activity of periodontal fibroblasts. To understand the response of the oral soft tissue to the bisphoshonate zoledronate we evaluated the effects of periodontal fibroblasts to soluble and zoledronate bound to calciumphosphate. In summery our in vitro findings suggest that the evaluated biomaterials, growth factors, and pharmaceutical components can differentially modulate the cellular mechanisms involved in oral tissue regeneration.submitted by Hermann AgisZsfassung in dt. SpracheWien, Med. Univ., Diss., 2010OeBB(VLID)171509