ΠΕΡΙΛΗΨΗ
Η περιακρορριζική αλλοίωση είναι μία φλεγμονώδης βλάβη των περιακορριζικών ιστών, η οποία προκαλείται από μικροβιακά στοιχεία τα οποία βρίσκονται στο μολυσμένο σύστημα των ριζικών σωλήνων των δοντιών. Αντιπροσωπεύει μία απάντηση του αμυντικού μηχανισμού του οργανισμού στη μόλυνση του ριζικού σωλήνα. Τα μικρόβια μπορούν να εισέλθουν διαμέσου διαφόρων πυλών εισόδου είτε απευθείας στον πολφό του δοντιού είτε να διεισδύσουν κατά μήκος των εμφρακτικών υλικών του εμφραγμένου ριζικού σωλήνα.
Ιστολογικά οι χρόνιες περιακρορριζικές αλλοιώσεις διακρίνονται σε κοκκιώματα, κύστεις και αποστήματα. Χρησιμοποιώντας αυστηρά ιστοπαθολογικά κριτήρια η πραγματική συχνότητα των ακρορριζικών κύστεων κυμαίνεται μεταξύ 15 και 32%. Μία ακρορριζική κύστη αποτελείται από την κυστική κοιλότητα, το επιθηλιακό τοίχωμα της κύστης, τον εξωεπιθηλιακό συνδετικό ιστό και την κάψα κολλαγόνου. Παρά τις πολυάριθμες δημοσιευμένες μελέτες στη διεθνή βιβλιογραφία, οι μηχανισμοί παθογένεσής της ακρορριζικής κύστης δεν έχουν πλήρως ακόμα αποσαφηνιστεί. Πιστεύεται ότι προκύπτει από τον πολλαπλασιασμό των επιθηλιακών υπολειμμάτων του Malassez (ERM), τα οποία εμβρυολογικά προέρχονται από το έλυτρο του Hertwig, το οποίο κατευθύνει το σχηματισμό της ρίζας του οδόντος, και αποτελούν φυσιολογικά στοιχεία του περιρριζίου στο ώριμο δόντι.
Περιγράφονται 3 φάσεις δημιουργίας και ανάπτυξής Των ακρορριζικών κύστεων: (1) διέγερση, επί εδάφους χρόνιας περιακρορριζικής φλεγμονής, των ERM και έναρξη πολλαπλασιασμού τους, (2) σχηματισμός κοιλότητας περιβαλλόμενης από επιθήλιο και (3) αύξηση-επέκταση της κύστης. Όσον αφορά το 2ο στάδιο, του σχηματισμού κοιλότητας, 3 είναι οι κυριότερες επικρατούσες θεωρίες: α. η θεωρία της αποστηματικής κοιλότητας, όπου τα ενεργοποιημένα κύτταρα δημιουργούν ένα επιθήλιο που τείνει να απομονώσει μια προϋπάρχουσα συλλογή αποστήματος από την υπόλοιπη περιακρορριζική περιοχή, β. η θεωρία της κεντρικής νέκρωσης λόγω έλλειψης θρεπτικών συστατικών, όπου όσο πολλαπλασιάζονται τα ενεργοποιημένα επιθηλιακά κύτταρα τόσο δημιουργείται μια μάζα στην οποία τα κύτταρα εκείνα που βρίσκονται κεντρικά χάνουν σταδιακά πρόσβαση σε αγγεία και άρα σε θρεπτικά συστατικά με αποτέλεσμα να νεκρώνονται και να ρευστοποιούνται, δημιουργώντας την κυστική κοιλότητα και γ. η θεωρία της συγχώνευσης των επιθηλιακών νησίδων, όπου τα ενεργοποιημένα ERM πολλαπλασιάζονται και σχηματίζουν νησίδες που συγχωνεύονται μεταξύ τους δημιουργώντας μια σφαιρική μάζα.
186
Ειδικότερα, τα ERM συνιστούν έναν ετερογενή κυτταρικό πληθυσμό που αποτελείται από επιθηλιακά, νευροενδοκρινικά και αρχέγονα βλαστικά κύτταρα. Έχει βρεθεί ότι εκκρίνουν μεγάλη ποικιλία χημικών ουσιών, όπως προφλεγμονώδεις κυτταροκίνες, αυξητικοί παράγοντες και νευροπεπτίδια. Ιδιαίτερα σημαντικός φαίνεται δε να είναι ο ρόλος τους στους μηχανισμούς επιδιόρθωσης βλαβών, αντιμετώπισης φλεγμονών και αναγέννησης ιστών της στοματικής κοιλότητας. Σημαντικό στοιχείο στη δραστηριότητα των ERM είναι και η συσχέτισή τους με νευρικές ίνες, οι οποίες δεν κατανέμονται τυχαία στο περιρρίζιο αλλά σε μια περιοχή μεταξύ ρίζας-δικτύου ERM. Ακόμα πιο ενδιαφέρον είναι το γεγονός ότι τα ERM φαίνεται να παράγουν τον νευροτροφικό παράγοντα NGF καθώς και τον υψηλής συγγένειας υποδοχέα του, τον TrkA. Ο NGF είναι η πρώτη νευροτροφίνη που ανακαλύφθηκε, εκφράζεται από τη πλειονότητα των κυττάρων- ιστών του ανθρώπινου οργανισμού και ευοδώνει πλήθος από λειτουργίες ανάλογα με το είδος του ιστού στο οποίο εκφράζεται. Διαθέτει 2 υποδοχείς: τον υψηλής συγγένειας TrkA και τον χαμηλής συγγένειας p75NTRΝΤR. Ιδίως όσον αφορά τον επιθηλιακό ιστό, γνωρίζουμε ότι ο NGF προάγει το πολλαπλασιασμό, τη διαφοροποίηση και την επιβίωση των κυττάρων, όπως επίσης και τη παραγωγή μεσολαβητών φλεγμονής, μηχανισμοί μέσω των οποίων ενδεχομένως να συμβάλλει στη γένεση και τη διατήρηση της φλεγμονής σε μία περιακρορριζική βλάβη.
Μέχρι σήμερα στη βιβλιογραφία έχουν δημοσιευθεί μελέτες σχετικά με την έκφραση του NGF και του TrkA στα κύτταρα Malassez μόνο σε φυσιολογικούς περιρρίζιο ή μετά από τεχνητή πρόκληση φλεγμονής σε οδόντες αρουραίων. Η παρούσα έρευνα αποτελεί τη πρώτη στη διεθνή βιβλιογραφία που μελετά την έκφραση του NGF, των δύο υποδοχέων του, τον υψηλής συγγένειας TrkA και τον χαμηλής συγγένειας p75NTR, καθώς και τον δείκτη S-100 σε περιακρορριζικές βλάβες από ανθρώπινους ιστούς. Για την ανίχνευση της έκφρασης των παραπάνω μορίων, χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της ανοσοϊστοχημικής χρώσης. Το υλικό της μελέτης μας, το οποίο προήλθε από το Εργαστήριο της Παθολογικής Ανατομικής της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Αθηνών και από το εργαστήριο Στοματολογίας της Οδοντιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Αθηνών, περιελάμβανε συνολικά 65 περιπτώσεις περιακρορριζικών βλάβων, από τις οποίες οι 47 ήταν ακρορριζικές κύστεις και οι 18 ακρορριζικά κοκκιώματα. Εν συνεχεία διενεργήθηκε συγκριτική στατιστική αξιολόγηση των επιπέδων της ανοσοϊστοχημικής έκφρασης του κάθε μορίου τόσο μεταξύ των 2 κατηγοριών των μελετώμενων παρασκευασμάτων όσο και μεταξύ των κυτταρικών τύπων που ήταν θετικά στην ανοσοϊστοχημεία για τα μόρια αυτά.
187
Η μέση ηλικία των ασθενών από τους οποίους προήλθαν τα δείγματά μας ήταν τα 44 έτη ζωής, ενώ παρατηρήθηκε ίση κατανομή μεταξύ αντρών και γυναικών. Εν τούτοις, καταγράφηκε υπεροχή των ανδρών ως προς τις ακρορριζικές κύστεις και των γυναικών όσον αφορά τα κοκκιώματα. Όσον αφορά την ανοσοϊστοχημική ανίχνευση των μελετώμενων μορίων, o NGF εκφραζόταν κυρίως στα επιθηλιακά κύτταρα, τα λεμφοκύτταρα, τις ινοβλάστες και τα ενδοθηλιακά κύτταρα ̇ ο TrkA εκφραζόταν κυρίως στη βασική μεμβράνη της επιθηλιακής επένδυσης της κύστης, λιγότερο από το υπερβασικό επιθήλιο, τις ινοβλάστες και το ενδοθήλιο, ενώ τέλος ο p75NTRNTR κυρίως από τις νευρικές ίνες.
Πιο συγκεκριμένα, η δράση του NGF στα λεμφοκύτταρα συσχετίζεται με τη διαφοροποίηση των Β και Τ λεμφοκυττάρων, με τη διατήρηση των Β- λεμφοκυττάρων μνήμης και την επαγωγή της έκφρασης των υποδοχέων IL-2 στην πλασματική τους μεμβράνη. Στα ενδοθηλιακά κύτταρα η συνέκφραση NGF και TrkA επάγει την αγγειογένεση, ασκεί χημειοτακτική επίδραση στο ενδοθήλιο και προάγει τη μετανάστευση των ενδοθηλιακών κυττάρων. Επιπλέον ο NGF, όταν προσδένεται στον TrkA, προκαλεί τη μετανάστευση των ινοβλαστών, διεγείρει τη παραγωγή κολλαγόνου τύπου ΙΙΙ από αυτές αλλά και την μετατροπή τους σε μυοϊνοβλάστες και ενισχύει τη σύσπαση αυτών, κατά τη διαδικασία επούλωσης της πληγής και αποκατάστασης της συνέχειας των ιστών. Τέλος, η έκφραση του p75NTRNTR κυρίως στα νεύρα που βρίσκονται στις ακρορριζικές βλάβες αφορά πιθανότατα στο ρόλο που διαδραματίζει ο παράγοντας αυτός στη ρύθμιση της λειτουργίας των αισθητικών νευρώνων και στη δραστηριοποίηση του με στόχο την ενεργοποίηση αποπτωτικών μηχανισμών.
Το σημαντικότερο όμως και πιο ενδιαφέρον εύρημα της μελέτης μας υπήρξε η έντονη χρώση της βασικής μεμβράνης στο επιθήλιο των κύστεων για τον υποδοχέα TrkA. O NGF εκφραζόταν καθ’ όλο το πάχος του επιθηλίου που επενδύει τη κυστική κοιλότητα, ενώ ο TrkA κατά κύριο λόγο στη βασική μεμβράνη και πολύ ασθενέστερα στο υπερβασικό επιθήλιο. Τα επιθηλιακά κύτταρα που επενδύουν τον αυλό της ακρορριζικής κύστης μοιράζονται κάποια ιστολογικά χαρακτηριστικά με τα επιθηλιακά υπολείμματα του Malassez, που συνηγορούν υπέρ της προέλευσης των πρώτων από τα δεύτερα. Ο NGF μέσω του TrkA φαίνεται να συμβάλλει στη διαρκή αναπαραγωγή των κυττάρων του επιθηλίου της κύστης μέσω διέγερσης των κυττάρων της βασικής στοιβάδας οδηγώντας στη χρονιότητα της περιακρορριζικής βλάβη, ενώ ο ΤrkA πιθανόν να είναι υπεύθυνος για τη διαφοροποίηση των κυττάρων του επιθηλίου των ακρορριζικών κύστεων, τα οποία όσο περισσότερο διαφοροποιούνται και μετακινούνται προς τις κορυφαίες στοιβάδες μέχρι να
188
αποπέσουν στον αυλό της κύστης, τόσο ασθενέστερα εκφράζουν τον υποδοχέα αυτό. Παρ’ ολ’ αυτά, η δυσκολία στην καλλιέργεια και απομόνωση ERMs από τους περιβάλλοντες ιστούς, καθώς και το γεγονός ότι δεν μπορούν επ' αόριστον να αναπτύσσονται in vitro προκειμένου να μελετηθούν μειώνουν την εγκυρότητα της θεωρίας της προέλευσης των ακρορριζικών κύστεων από τα επιθηλιακά υπολείμματα του Malassez.
Τελειώνοντας, οι κυτταρικές δομές που ήταν θετικές για S-100 ήταν τα κύτταρα Schwann στο έλυτρο των νευρικών ινών, τα κύτταρα Langerhans στο επιθήλιο των ακρορριζικών κύστεων και τα αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα/μακροφάγα μέσα στο συνδετικό υπόστρωμα που εντοπίζεται κάτω από την βασική στοιβάδα του επιθηλίου. Σε όλες τις τομές για την S-100 οι νευρικές ίνες εντοπίζονταν μακριά από το επιθήλιο της κύστης, εύρημα από το οποίο μπορεί να συναχθεί ότι ο NGF παράγεται από τα επιθηλιακά κύτταρα της ακρορριζικής κύστης προκειμένου να δράσει μόνο στα ίδια και όχι στις νευρικές ίνες, αποκλείοντας μια ενδεχόμενη αμφίδρομη σχέση μεταξύ των δύο κυτταρικών τύπων όσον αφορά το συγκεκριμένο παράγοντα.
189
SUMMARY
A periapical or periradicular lesion comprises an inflammatory process of the periradicular tissues that is caused by microbial factors which are found in the infected root canal system of the tooth. It represents a response of the human body’s defense mechanisms against an infected root canal. The microorganisms may enter through various gateways either directly through the tooth pulp or by penetrating along the to penetrate along the obturator of infarcted canal.
Histologically, chronic periapical lesions consist of granulomas, cysts and abscesses. Using strict histopathological criteria, the actual frequency of a periapical cyst is between 15 and 32%. A periapical cyst consists of the cystic cavity, the epithelial lining of the cyst, the subepithelial connective tissue and the collagen capsule. Despite numerous published studies in the literature, the underlying mechanisms of the pathogenesis of a periapical cyst are not yet fully elucidated. It is believed that they derive from the proliferation of epithelial rests of Malassez (ERM), which are normal part of the periodontal ligament in adult teeth and embryologically originate from Hertwig’s epithelial root sheath, which is responsible for guiding the formation the tooth’s root.
There are three phases of the creation and development of periapical cysts: (1) stimulation and proliferation of ERM dut to chronic periapical inflammation, (2) formation of a cavity surrounded by epithelium and (3) cyst enlargement. Regarding the cavity formation stage, there are 3 main prevailing theories: a. The abscess cavity theory, where the activated cells create an epithelium lining to isolate the abscess from the surrounding normal tissues, b. The nutritional deficiency theory, where as islands of epithelium expand, the more distanced epithelial cells deprive of their nutritional supply and undergo necrosis, which in turn creates the cystic cavity, and c. The merging of epithelial strands theory, where the activated ERM proliferate and form strands that merge together to create a spherical mass that afterwards degenerates and forms a cystic mass.
As far as ERM as concerned, they constitute of heterogeneous cell populations, encompassing epithelial cells, neuroendocrine cells and stem cells. They secrete a large variety of biochemical molecules, such as pro-inflammatory cytokines, growth factors and neuropeptides. They are particularly important in processes that involve tissue repair mechanisms, fighting inflammation and tissue regeneration in the oral cavity. Another important characteristic of the epithelial cells of Malassez is their correlation with nerve fibers, which are not randomly distributed in the periaradicular tissues but rather in an area located between the root of the tooth and ERM’s network. Even more interesting is the fact
190
that ERM seem to produce the neurotrophic factor NGF and express its high affinity receptor TrkA in their membranes. NGF was the first neurotrophin to be discovered, it is expressed by the majority of human body tissues and has multiple functions depending on the tissue type in which it is expressed. It has 2 receptors: the high-affinity receptor TrkA and the low- affinity p75NTRNTR. Particularly in the epithelium, it has been demonstrated so far that NGF promotes the proliferation, differentiation and survival of cells, as well as the production of inflammatory mediators, mechanisms that might contribute to the formation and maintenance of inflammation in a periapical lesion.
So far the only published studies on the expression of NGF and TrkA in Malassez cells have been conducted either in normal periapical tissues or after the induction of inflammation in rat molars. Our study is the first in the literature that studies the expression of NGF, its two receptors, TrkA and p75NTRNTR, and S-100 marker in human periapical lesions. Immunochemistry was the method of choice for the detection of the aforementioned molecules. The study material of our study was derived from the Pathology Laboratory, Medical School, University of Athens and the Oral Pathology Laboratory, Dental School, University of Athens and included a total of 65 periapical lesions cases, of which 47 were apical cysts and 18 apical granulomas. Afterwards, we conducted comparative statistical analysis of the levels of immunohistochemical expression of each molecule among the various studied cases as well as between the different cell types.
The mean age of our patients was 44 years and equal distribution between male and female sex was observed. However, we recorded male predominance in periapical cysts and female predominance in periapical granulomas. As far as the immunohistochemical detection of the studied molecules is concerned, NGF was expressed predominantly in epithelial cells, lymphocytes, fibroblasts and endothelial cells; TrkA was expressed primarily in the basal membrane of the epithelial lining, less in the suprabasal epithelium, fibroblasts, and endothelium; and finally p75NTRNTR mainly in the nerve fibers.
More specifically, the action of NGF on lymphocytes correlates with B and T lymphocytes differentiation, maintains memory B cells and induces the expression of IL-2 receptors in their plasma membrane. In the endothelial cells, the coexpression of NGF and TrkA induces angiogenesis, exerts chemotactic effects on the endothelium and promotes the migration of endothelial cells. Moreover, NGF when bound to TrkA, activates fibroblast migration, stimulates them to produce collagen type III and promotes their transformation into myofibroblasts, enhancing their contraction during wound healing process in order to restore tissue continuity. Finally, the expression of p75NTRNTR primarily in the nerve fibers
191
probably relates to its pivotal role in regulating sensory neurons’ function and activating apoptotic mechanisms.
The most important and most interesting finding of our study was the strong immunohistochemical staining for TrkA in the basal membrane in the cystic epithelial lining. NGF was expressed throughout the entire epithelial cell layers, whereas TrkA was primarily expressed in the basal membrane and very weakly in the suprabasal epithelium. The epithelial cells lining the cystic lumens hare some common histological features with the epithelial rests of Malassez, which support the origin of the former from the latter. NGF seems to contribute though TrkA activation to the continuous regeneration of epithelial cells by stimulating the basal layer cells, thus leading to the chronicity of periapical lesions. Meanwhile, TrkA might be responsible for the epithelial cells differentiation, and the more differentiated they become and move to the top layers until they degenerate into the cystic lumen, the weaker they express this receptor. On the other hand, the difficulty in culturing and isolating ERMs from the surrounding tissues, and the fact that they cannot indefinitely grow in vitro in order to be studied, reduce the validity of the theory stating that periapical cysts derive from the epithelial rests of Malassez.
Last but not least, the cell types that were positive for S-100 were the Schwann cells in the nerve fibers sheath, the Langerhans cells among the cystic epithelial lining and the antigen-presenting cells (APCs)/macrophages scattered the connecting tissue located underneath the epithelium. In all S-100 sections, the nerve fibers were located away from the epithelium, finding from which it can be deduced that NGF is produced by the epithelial cells in order to exert effect only on them and not on the nerve fibers, excluding a possible reciprocal relationship between the two cell types regarding this factor.
(EL)
Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών
