Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Возвращение зубов

Почему наши зубы не идеальны и есть ли шанс это исправить

В каком-то смысле будущее уже наступило: люди выращивают в лабораториях мини-органы, на которых потом тестируют лекарства и изучают молекулярные закономерности бытия. Обычные органы мы пересаживаем друг другу вот уже больше полувека, в дело пошли уже и искусственные запчасти: в числе успешных проектов сердце, почки, кожа, мочевой пузырь и слизистые, сетчатка и многие другие жизненно важные органы. Но нет такой банальной запчасти, как зубы. Почему?

Казалось бы, что может быть проще, чем сделать новый зуб. Его устройство поди проще какого-нибудь кишечника или фаланги пальца. Даже врачи порой шутят, что стоматология — это недомедицина. И тем не менее вырастить хотя бы один из тридцати двух ценных компонентов ротовой полости человека не получается. Заставить их в должной степени обновляться тоже непросто.

В то же время довольно близкие родственники приматов (а значит, и человека) грызуны отращивают новые зубные поверхности всю жизнь и поэтому не боятся кариеса и травм. Резцы у них сразу получаются постоянными, а тем немногим вроде морских свинок, у кого образуется несколько молочных зубов, не приходится ждать противного момента, пока те выпадут: это происходит еще в утробе.

Чем мы не угодили эволюции? Почему она сделала наши зубы такими недолговечными, что «лечить» их можно только вливанием цемента либо удалением? Есть ли шанс, что когда-нибудь мы сможем отращивать новые зубы вместо того чтобы устанавливать эрзац — протезы?


Виновата эволюция

Человеческие зубы сгубил прогресс. Если точкой отсчета принять ардипитеков, живших 5,8–4,4 миллиона лет назад и, вероятно, давших начало австралопитекам (а от них уже произошли люди), получается, что наши предки были всеядными. Из ныне живущих приматов ардипитеки больше всего походили на шимпанзе. Скорее всего, они тоже пользовались орудиями: доставали палочкой насекомых из термитников и, что важнее в стоматологическом плане, кололи орехи камнями вместо того чтобы грызть.

Всеядность и орудия уже сделали зубы предшественников человека менее износостойкими, чем у чисто растительноядных приматов наподобие орангутанов (но надо понимать, что от орангутанов уже никто не произошел). Таковы издержки универсальности: неспециализированный инструмент может многое, но вряд ли что-то из этого делает виртуозно. У «всеядного» зуба не будет сверхтолстой эмали или невероятно острых режущих поверхностей, но кое-как измельчить он может практически любую еду.

Последующие улучшения качества жизни — термическая обработка пищи (проще говоря, пользование огнем), столовые приборы и обилие готовых блюд — еще больше ослабили человеческие зубы, а вдобавок испортили прикус. Звучит по-ламаркистски, но, кажется, это правда: «неупражнение» зубов привело к тому, что они у людей стали мало на что годны.

Пища становилась мягче, а челюсти — короче. Зато число зубов никак не хотело уменьшаться, да и сейчас не хочет. Теперь редко у кого все зубы сразу ровно встают на заданные места: все чаще их приходится выправлять брекетами и прочими подобными инструментами, а самые дальние зубы «мудрости» — удалять.

Злую шутку сыграли сельское хозяйство и война с грызунами. Около десяти тысяч лет назад люди научились выращивать нужные растения и стали приручать животных — и все это для использования в пищу. Получив какой-никакой контроль над собственным рационом, Homo sapiens предпочли калорийность зерновых углеводов и белок домашних рогатых неопределенности сбора диких плодов и свободной, но слишком уж поджарой дичи. Это пришлось на руку бактерии — обитательнице поверхности зубов, виновнице кариеса — Streptococcus mutans.

Можно было бы во всем обвинить хлеб и сладости, но оказалось, что вредоносный микроб лишь воспользовался случаем и ловко приспособился к изменившейся диете нового хозяина. Streptococcus mutans — ровесник земледелия, и велика вероятность, что его предки достались нам от крыс, но не от обезьян или хомячков. По крайней мере, именно крысиному Streptococcus ratti наш стрептококк приходится самым близким родственником. Как бактерия перепрыгнула с крысиных зубов на наши, отдельный вопрос.


Зубное возрождение

Современный классик русской литературы Виктор Пелевин шестнадцать лет назад напомнил читателям, что при нахождении в неприятной ситуации можно выбрать одну из двух стратегий: выяснить причины попадания в эту ситуацию или же предпринять действия, помогающие ее покинуть. Предпочтительнее вторая стратегия, но далеко не всем удается ею воспользоваться.

Действительно, об эволюции человека и о том, что сгубило его зубы, можно спорить, моделировать, но так и не прийти к окончательному решению. Куда полезнее было бы научиться лечить зубы не только пломбами и выращивать на месте погибших зубов новые вместо того, чтобы залатывать черные кариозные дыры безжизненными протезами. Еще — но это уже вишенка на торте — было бы хорошо уметь останавливать рост тех зубов, которые на челюсти заведомо не поместятся.

Но зубы устроены сложнее, чем кажется на первый взгляд, и поэтому собрать такой орган в пробирке не так-то просто. Каждому зубу дают начало клетки множества типов, главные из которых — амелобласты, благодаря которым формируется зубная эмаль, одонтобласты, дающие начало слою под эмалью (дентину), и цементобласты, производящие цемент — одно из средств закрепления зуба в челюсти. Первые происходят из наружного листка клеток зародыша — эктодермы, а вторые и третьи — из особого образования под названием нервный гребень. Его порой называют четвертым зародышевым листком: всего таких листков обычно выделяют три, но очень уж нервный гребень от них отличается. Выходит, что соседние структуры в рамках одного зуба имеют не больше общего, чем волосы и нервы.

И это еще не все. Полностью сформированные зубы содержат клетки иммунной системы (макрофаги, лимфоциты, нейтрофилы и прочие), рецепторы температуры и давления... Предшественники у всех этих непохожих друг на друга клеток разные, их нужно смешивать в определенных пропорциях, плюс еще найти вещества, которые позволяют им примириться с необычными соседями и как ни в чем не бывало выполнять свои функции. Поэтому создать человеческий зуб вне организма пока так никто и не смог.

Но не обязательно производить части организма вне его. Природа справится сама: теоретически можно заставить челюсти самостоятельно вырастить новые зубы. Этот трюк можно провернуть по крайней мере с мышами, у которых по сравнению с нами зубов гораздо меньше: 16 против 32 (у них не хватает клыков и ложных коренных, то есть премоляров).

Оказалось, что если грызуну «выключить» ген Usag-1, Spry2 или Spry4, у него вырастет больше 16 зубов. Биологи из Киотского университета предполагают, что подобным образом можно будет лечить нехватку зубов у человека: ввести в то место, где хорошо бы образовать новый зуб взамен утраченного, молекулярный коктейль из ингибиторов определенных генов и тем самым запустить генерацию зубов третьей смены — ну или первой и второй, если исследователи имеют дело с врожденной нехваткой зубов.


Восстанавливать по частям

Хорошо, мы поняли, что пока вырастить себе новый зуб человек может только в теории. Но ведь это и не всегда нужно: зубы же не разваливаются моментально, а долго болеют, рано начиная предупреждать о своих проблемах. Другое дело, что мы эти предупреждения в виде болей и чувствительности не всегда хотим слышать.

Да и современная стоматология не оплот живодерства. Прошли времена, когда по каждому поводу людей привязывали за больной зуб к ручке двери, а потом резко открывали ее. Сейчас стоматологи борются за зубы и стараются вырывать их только тогда, когда все остальные методы воздействия уже исчерпали себя. Чистят и пломбируют каналы корней, заделывают повреждения эмали, меняют живую чувствующую пульпу на лишенный нервов искусственный цемент.

Все это значит, что теоретически обновлять можно отдельные компоненты зуба: эмаль, дентин, пульпу, а также пространство между зубом и костью челюсти — периодонт. Для формирования каждого из этих компонентов нужны разные стволовые клетки. Вот только откуда их взять?

Как ни странно, далеко ходить не надо. Зубы — вполне полноценные органы, а значит, в них, как и в других органах, есть стволовые клетки. Они содержатся в пульпе. Собственно, им больше негде находиться: зрелые эмаль и дентин клеток вообще не содержат. Правда, получается, что чтобы извлечь стволовые клетки зубов из зубов, придется какой-то из них удалить — а лишаться его мы, конечно, не хотим. Впрочем, и тут возможен выход: использовать молочные зубы, в которых нужные стволовые клетки тоже есть. Их можно заморозить на какой-то срок.

В испытаниях на мышах и крысах стволовые клетки зубов работают хорошо: удается вырастить ткани, похожие на дентин и пульпу. Но грызуны отличаются от человека тем, что в их зубах изначально больше стволовых клеток и те постоянно делятся. Фактически каждые полтора месяца лабораторная мышь грызет положенный ей комбикорм новыми резцами, ведь они никогда не прекращают расти.

Но иногда испытания проводят не на грызунах, а на животных, у которых с восстановлением зубов дела обстоят хуже, — свиньях и собаках, — и с ненулевыми результатами. К тому же, клинические исследования (то есть те, что проводят на людях) регенерации зубов зубными же стволовыми клетками или их аналогами идут как минимум последний десяток лет. Медики пытаются регенерировать пульпу за счет стволовых клеток из удаленных зубов пациента и восстановить периодонт либо клетками красного костного мозга, тоже способными делиться и специализировать собственных потомков, либо клетками периодонтальных связок (да, зубы в челюстях держатся в том числе за счет связок — прямо как кости в каком-нибудь коленном суставе).

Не каждый раз результаты идеальны, и ясно видно, что стволовые клетки больше помогают развивающимся зубам, чем полностью сформированным. Кроме того, чтобы регенерировать самый внутренний и самый живой слой зуба, пульпу, нужно еще до него добраться — а значит, проделать специальное отверстие или расширить уже имеющееся. И все-таки получается, что терапия стволовыми клетками в случае зубов не пустой звук: она работает лучше плацебо.


Итог

До выращивания человеческих зубов в пробирке, увы, еще далеко — по меньшей мере десятки лет. Однако есть надежда, что в ближайшие годы найдется способ заставлять челюсти создавать новые зубы: для этого нужно будет прицельно воздействовать на те места, где мы хотим увидеть новые зубы, набором активаторов и глушителей генов, связанных с ростом зубов.

Некоторые из этих генов уже известны, а открыть другие помогут, к примеру, «зубные атласы» — списки всех популяций клеток в составе зрелых и формирующихся зубов с указанием их молекулярных особенностей. Один такой список для людей и мышей составила в 2020 году группа выходца из России Игоря Адамейко.

Хотя создавать полноценные живые замены компонентам наших зубов пока не получается, сам поиск зубных стволовых клеток оказался весьма полезным. Клинические исследования различных групп таких клеток уже проводят, и некоторые из них дают обнадеживающие результаты.

Светлана Ястребова



Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.