Mine Matriks Proteinleri ve Periodontal Rejenerasyon

Transkript

1 Ondokuz Mayis Univ Dis Hekim Fak Derg 2006; 7 (2): Mine Matriks Proteinleri ve Periodontal Rejenerasyon Enamel Matrix Proteins and Periodontal Regeneration Umur SAKALLIO LU * ÖZET Herhangi bir doku tipinin oluflmas veya rejenerasyonu hücrelerin fenotipleri ve birbiriyle olan iliflkileri, lokal ve sistemik olarak fonksiyon gören büyüme faktörleri ve hormonlar n düzenleyici etkileri ve tüm bu olaylar n geliflti i ekstraselüler matriks aras ndaki son derece düzenli bir biyolojik süreçle gerçekleflir. Son y llarda periodontal yara iyileflmesinde bu biyolojik olaylar incelemek amac yla büyüme ve farkl laflma faktörlerinin, ekstraselüler matriks proteinlerinin ve ataflman faktörlerinin, kemik metebolizmas mediyatörlerinin kullan ld pek çok in vitro ve/veya in vivo çal flma yap lm fl; bunun sonucunda çeflitli biyomateryaller ve biyomimetikler kullan ma sunulmufltur. Difl sürmesi esnas nda mine matriks proteinlerinin üstlendi i biyolojik rolün taklit edilmesiyle periodontal rejenerasyonun sa lanabilece i düflünülerek kullan ma sunulan mine matriks derivesinin, esas itibariyle aselüler sement ile birlikte periodonsiyumun di er komponentlerinin rejenerasyonunda etkili olabilece i pek çok araflt rmayla gösterilmifltir. Ancak, günümüzde hala mine matriks proteinlerinin periodontal yara iyileflmesinde, aselüler sement rejenere edebilmesi d fl nda; (i) baflta Yönlendirilmifl Doku Rejenerasyonu tekni i olmakla birlikte rejeneratif yöntemlere net bir üstünlü ü kan tlanamam fl, (ii) bu proteinlerin periodontal yara iyileflmesi proçesinde rol oynad ve etkili oldu u biyolojik mekanizmalar tam olarak anlafl lamam flt r. Buradaki derlemede, günümüze kadar yap lm fl histopatolojik, ultrastrüktürel ve moleküler düzeydeki çal flmalar de erlendirilerek, mine matriks proteinlerinin periodontal yara iyileflmesindeki rolü ve etkinli i irdelenmifltir. Anahtar sözcükler: Mine matriks proteinleri, Periodontal yara iyileflmesi/rejenerasyon ABSTRACT Formation or regeneration of any type of tissue is materialized by a very regular process amongst the phenotypes of cells and their interrelations, locally and/or systemically functioning growth and differentiation factors and, the extracellular matrix in which these events occur. In recent years, growth and differentiation factors, extracellular matrix proteins and attachment factors, bone metabolism mediators have been used in many in vitro and/or in vivo studies to investigate these biological events and consequently, different biomaterials and biomimetics have been introduced. Enamel matrix derivative, a biomimetic presented with the assertion to provide periodontal regeneration via mimicing the role of enamel matrix proteins during tooth-development, has been demonstrated to be effective in reconstruction of the components of periodontium, particularly together with acellular cementum. Nevertheless to-date; (i) no superiority of these proteins have been proven to regenerative modalities, primarily to Guided Tisue Regeneration technique, except for possible efficacy on acellular cementum reconstruction, (ii) the biological mechanisms that these proteins regulate and activate in periodontal healing process have not been well-understood. In the present review, the role and efficacy of enamel matrix proteins in periodontal wound healing have been scrutinized evaluating previous and current histopathological, ultrastructural and molecular researches. Key words: Enamel matrix porteins, Periodontal wound healing/ regeneration Gelifl tarihi : Kabul tarihi : Received date : Accepted date : Girifl Periodonsiyumun fonksiyonel rejenerasyonunu sa lamak amac yla; kök yüzeyinin çeflitli kimyasallarla ve/veya biyodüzenleyici maddelerle muamelesi, kemik greft materyallerinin uygulanmas ve Yönlendirilmifl Doku Rejenerasyonu tekni inin tek bafl na veya bu tedavi ifllemleriyle birlikte kullan lmas fleklinde alternatif tedavi yaklafl mlar kullan lm fl ve * Ondokuz May s Üniversitesi, Difl Hekimli i Fakültesi, Periodontoloji Anabilim Dal, Samsun kullan lmaktad r. Yap lan çal flmalar n bir ço unda greft materyallerinin kullan lmas n n yeni kemik oluflumuyla sonuçland ndan bahsedilirken, yeni oluflan kemik dokusunun her zaman yeni periodontal ligament ve yeni sement oluflumu anlam na gelmedi i de yine çeflitli çal flmalarla ortaya konmufltur 1-5. Kullan lan greft mateyalleri içinde ise büyük bir ço unlukla allogreftlerin periodontal rejenerasyon oluflumunda etkili olabilece i bildirilmifltir 4,5. Di er taraftan kök yüzeylerinin çeflitli asit içerikli maddelerle muamelesinin kimi araflt r c lara göre 147

2 Sakall o lu çok baflar l oldu u, kimi araflt r c lara göre ise çeliflkili bulgular ortaya koydu u izlenmifl ve bu flekilde kök yüzeyi preparasyonunun ancak di er rekonstrüktif tekniklere yard mc olarak kullan labilece i fikri hakim olmufltur 6 8. Yaklafl k 30 y ld r ortaya at lm fl olan Yönlendirilmifl Doku Rejenerasyonu (YDR) tekni i ile periodontal rejenerasyon k smen de olsa tüm elemanlar ile birlikte elde edilmifltir. Ancak günümüzde, optimum histolojik kazanc n elde edilebilmesine olanak sa layacak ideal bir YDR membran henüz mevcut de ildir 9. Gerek klinik uygulan fl n her zaman pratik olmamas, gerekse tedavi sonras sonuçlar n her zaman umulan düzeyde olmay fl gibi dezavantajlar da hala YDR için söz konusu olabilmektedir A rl kl olarak son y llarda olmakla birlikte, yara iyileflmesi sürecindeki mekanizmalar ve olaylar düzenleyen pek çok sitokin ve doku elemanlar n n (büyüme ve farkl laflma faktörleri, ekstraselüler matriks proteinleri, ataflman faktörleri ve kemik metebolizmas mediyatörleri) periodontal rejenerasyondaki etkinli i incelenmifltir Sonuçlar, bu maddelerin yara iyileflmesi s ras nda hücre davran fl üzerine belirgin bir etkisi oldu unu ve rejeneratif periodontal tedaviler için uygun olabileceklerini göstermesine ra men, çal flmalardan elde edilen in vitro ve in vivo veriler çeliflkilidir ve özellikle iyileflme yerinin biyolojisi, uygun hücrelerin yara iyileflmesi s ras nda uygun hedeflere yönlendirilmesi ve bu maddelerin en uygun flekilde kullan lmas na imkan verecek gönderi sistemlerinin ortaya konmas aç s ndan daha baflka çal flmalara ihtiyaç vard r. konmufltur 17. Geliflmekte olan mine matriksinde bu iki proteinden baflka ameloblastin (amelin ve sheatlin olarak da bilinir), tuftelin, dentin-sialoproteini ve serum proteinleri (albumin, gama globulin, fetuin gibi) de bulunur Amelogeninler molekül a rl düflük, hidrofobik ve asidik karakterde proteinlerdir, fonksiyonlar suyun mineden uzaklaflt - r lmas d r. Enamelinler molekül a rl yüksek, bazik karakterde ve fonksiyon olarak kristal formasyonu kontrol eden protein grubudur. Saku ve ark. 19 monoklonal antikorlarla yapt klar çal flmada odontojenik tümörlerde mine matriks proteinleri bulunabilece ini göstermifllerdir. Günümüzde, Hertwig epitel k n hücrelerinin kök oluflumundaki fonksiyonu bilinmektedir (fiekil 1). Sementoblastlar n farkl laflmas (diferansiyasyon) ve sement oluflumu presementoblastlar n Hertwig epitel k n n aflarak dentinle temasa geçmesiyle bafllar 20,21. Choi ve Garant 22, radyo-otografiyle sementoblastlar n Hertwig epitel k n hücrelerinden orijin ald klar ve bunlar n epiteliyal-mezenkimal transformasyona girdikleri göstermifllerdir. Bu süreç içinde Hertwig epitel k n iç yüzeyindeki epitel hücreleri belirli bir süre protein içerikli maddeler sentezleyip salg layarak sementogeneziste önemli bir rol oynarlar 20,21. Burada sunulan derlemede, mine matriks proteinlerinin periodontal yara iyileflmesindeki olas rolü ve etkileri bu konuda yap lm fl histopatolojik, ultrastrüktürel ve moleküler düzeydeki çal flmalar de erlendirilmifltir. Mine matriks proteinleri ve sement oluflumundaki rolü Geliflmekte olan minede ekstraselüler matriks esas olarak 2 s n f protein içerir: Amelogeninler ve amelogenin d fl proteinler. Amelogeninler bu proteinlerin %90 gibi çok büyük bir k sm n oluflturmaktad r 16. Amelogenin d fl ndaki proteinlerin hepsi önceleri enamelinler olarak adland r lm flt r. Günümüzde enamelinlerin ayr bir mine matriks proteini s n f oldu u ve amelogeninlerden sonra matrikste miktar olarak en çok bulunan protein oldu u ortaya fiekil 1. Kök ve sement oluflumunun flematik görünümü. M: mine, D: dentin, DP: dental papilla (Bartold ve Narayanan 33 dan modifiye edilmifltir). 148

3 Mine Matriks Proteinleri ve Periodontal Rejenerasyon Lindskog ve Hammarström 23 ün, intermadiate sementin oluflumunda mine Hertwig epitel k n n n etkili oldu u fleklinde görüfl bildirmesinden sonra ilk defa Slavkin ve ark. 24, Sodyumdietilsülfat-poliakrilamid jel elektroforezi (SDS-PAGE) ve immunohistokimyasal analizle insan ve s çan sementinde molekül a rl, izo-elektrik noktas ve immunolojik yönden mine matriks proteinlerine benzer proteinleri izole etmifllerdir. Bu proteinlerin ay r c tan s nda çözünürlüklerini, molekül a rl klar n, fosforilasyon ve glikozilasyon özelliklerini kullanm fllar ve yaln zca amino asit epitoplar ndaki bir veya bir kaç zincir d fl nda mine matriks proteinleriyle benzer olduklar n belirtmifllerdir. Yine Slavkin ve ark 25, s çan birinci molarlar n n kök geliflimini inceleyip in vitro olarak da serumsuz kültürlerde takip yaparak, Hertwig epitel k n hücrelerinin kök oluflumu s ras nda minedekine benzer ve kollajenöz olmayan proteinleri sentezleyip salg lad klar n göstermifllerdir. Bosshardt ve Nanci 26, immunohistokimyasal olarak s çan molarlar nda, mine yap s n n bulunmad servikal bölgede mine ve sement kökenli baz proteinlerin bulunabilece- ini tespit etmifllerdir. Son olarak Hammarström 27, 3 ayr deneyle mine matriksinin sement oluflumuna etkisini incelemifltir. lk deneyde immünohistokimyasal olarak geliflmekte olan s çan birinci molar difli kök yüzeyinde ve Tomes tabakas nda mine matriks proteinlerini göstermifl ve bunlar n ay - r c tan s nda amelogenin s n f mine matriks proteinleri oldu unu bulmufltur. kinci deneyde dental folikül mezenkimal hücreleri mine matriksi ile muamele edilmifl ve bunun sonucunda hücresiz kollajenöz sert bir yap olufltu unu bulmufl ve bu yap n n aselüler fibriller sement oldu unu belirtmifltir. Üçüncü deneyde kök yüzeylerinde aç lan kaviteler bu matriksle dolduruldu unda aselüler semente benzer bir yap yla iyileflme görüldü ünü bildirmifltir. Tüm bu araflt rmalar, aselüler sementin oluflumundan önce mine matriks proteinlerinin Hertwig epitel k n hücrelerinden sal narak sement oluflturacak hücreleri tan yaca esansiyel kök yüzeyini (matriksi) oluflturmak üzere geçiçi bir süre için kök üzerine birikti i ve daha sonra, bu matriks ile kapl dentin yüzeyinde semental yap n n birikimesiyle periodontal ataflman aparat n n olufltu u görüflüne kesinlik kazand rm flt r. Sementin ultrastrüktürü ve periodontal yara iyileflmesindeki önemi Sementin morfolojisi ve fiziksel özellikleri hakk nda günümüzde çeflitli bilgiler elde edilmiflse de sement tiplerinin morfogenezisi, hangi flartlar alt nda miktar n n artt ve fonksiyonlar henüz tam anlam yla anlafl lmam flt r. Bunun en önemli nedeni ise sement tiplerinin belirli bölgelerde tek bafllar na, birbirleriyle kar flm fl veya birbirlerini takip edecek flekilde uzaysal da l mlar n n, nas l olufltu unun ve bu yap lar oluflturan hücrelerin esasen tam olarak bilinmemesidir 28,29. Bulunan hücreler ve kollajenöz liflerin yönü, orijini ve içerikleri göz önüne al narak farkl sement tipleri ortaya ç kar lm flt r y l nda Jones taraf ndan elektronmikroskopik görünümüyle sunulan sement s n fland rmas, 1986 y l nda Schroeder taraf ndan modifiye edilmifltir. Bu s n flamaya göre sement, hücresel yap n n bulunup bulunmamas na göre ve kollajen içeri inin özelliklerine göre 5 tipte görülmektedir 29 : Aselüler afibriller sement (AAS), Aselüler ekstrinsik fibriller sement (AEFS), Selüler intrinsik fibriller sement (S FS), Aselüler intrinsik fibriller sement (A FS) ve Selüler kar fl k stratifiye sement (SMSS). AAS, hücresel yap ve kollajen lif içermeyen homojen bir matriks özelli indedir, mine-dentin s n r nda minede bulunur ve fonksiyonu bilinmemektedir. AEFS, Sharpey lifleri olarak bilinen sement içine gömülmüfl ve sementin d fl nda yerleflmifl kollajen yap y içerir, hücre ihtiva etmez, kökün 1/3-2/3 koronal k sm n kaplar ve fonksiyonu diflin deste inin sa lanmas - d r. S FS, hücresel yap ve sement içine yerleflmifl kollajen lif demetlerini içerir, kökün 1/3 apikal k sm n, interradiküler bölgedeki sementi ve resorpsiyon lakünlerini örter, fonksiyonu adaptasyon ve tamirdir. A FS, intrinsik kollajen lif demetleri içermesine ra men hücresel yap ihtiva etmez, kökün apikal ve interradiküler bölgelerinde bulunur, fonksiyonu adaptasyondur. SMSS, Sharpey lifleriyle birlikte intrinsik lifleri de içerir, sementosit ihtiva eder ve kökün apikal ve interradiküler bölgelerinde bulunur, fonksiyonu adaptasyon ve köke destek olmakt r. De iflik sement tiplerindeki bu büyük morfoloji ve da l m varyasyonunu göz önüne alarak, oluflumlar n n farkl yollarla indüklendi ini düflünmek mümkündür. Bu nedenle ne in vitro ne de in vivo modellerde bu hücrelerin kaynaklar n n neresi oldu u bilinmedikçe rejeneratif sementogenezis 149

4 Sakall o lu konusunda gerçek anlamda bir baflar elde edilemeyece i söylenebilir 28. Periodontal hastal a maruz kalm fl ve yap s bozulmufl hastal kl sement rejenere olamad ndan, periodontal ataflman yeniden sa lanamamaktad r. Dolay s yla gerçek anlamda periodontal rejenerasyon; (i) kök yüzeyinde spesifik hücre fenotiplerinin ço- almas (proliferasyonu) ve organizasyonu ile peridontal tedavi sonras alttaki dentin yüzeyine ba lanm fl, (ii) orijinal tiplerine göre oluflmufl yeni sement içine gömülmüfl ve fonksiyonel olarak düzenlenmifl kollajen lif demetlerini içeren, (iii) yeni periodontal ligament ile periodontal ligamente ba lanm fl yeni alveoler kemik oluflmufl flekilde kaybolan difl destek dokular n n yeniden kazan lmas olarak tarif edilmektedir 22,29. Periodontal rejenerasyonu sa lamak amac yla günümüze kadar gelifltirilmifl tüm metod ve tekniklerle tedavi edilmifl hastal kl ve denatüre yap daki kök yüzeyinde elde edilen iyileflme fleklinin, özellikle sementogenezis aç - s ndan rejenerasyon terimini gerçek anlam yla yans tamad iddia edilmektedir. Yönlendirilmifl olarak isimlendirilen mümkün olan en iyi flartlar alt nda bile kökün koronal k sm nda oluflan dokunun rejeneratif olmaktan çok bir sement restorasyonu fleklinde oldu u zira, kollajen lifleri bulunan bir matriks içermesine ra men selüler yap ihtiva etmesi nedeniyle hiçbir zaman AEFS olamayaca belirtilmifltir. Ayr ca bu dokunun, içine gömülmüfl kollajen lifler içersin veya içermesin tedavi edilmifl kök yüzeyi üzerine fonksiyonel bir flekilde adapte olamad n gösteren histolojik çal flmalar vard r 28, Periodontal rejenerasyonda mine matriks proteinlerinin etkinli i: histopatolojik ve histomorfometrik bulgular Yukarda belirtilen çal flmalar n fl nda, aselüler sementin yeniden oluflturulmas n n periodontal rejenerasyonu amaçlayan tedavi yaklafl mlar nda önemli hedeflerden biri olmas gerekti i çünkü, bunun peridonsiyumun bütünüyle rejenere olmas nda esansiyel bir basamak oldu u fleklinde bir görüfl ortaya at lm flt r 27,34. Mine matriks proteinlerinin biyomimetik bir madde fleklinde periodontal cerrahiyle birlikte kullan m n n, instrumante edilmifl kök yüzeylerinin sement oluflturabilecek hücrelerce rekolonizasyonuna öncülük edecek do al bir ekstraselüler matriks oluflumunu indükleyebilece i ifade edilmifltir 31,35. Domuz difllerinden mine matriks proteinlerinin izole edilerek, propilen glikol aljinat sal m sistemiyle kök yüzeyine uygulanabilecek flekilde piyasaya sunulan bir mine matriks derivesi (MMD) olan Emdogain (Biora AB, Malmö, sveç), bu amaçla 1997 y l ndan beri pek çok araflt rmada kullan lmaktad r. Ayr ca bu materyalin klinik güvenirli i ve afl r bir immun cevap oluflturmad in vitro ve in vivo çal flmalarla gösterilmifltir Tablo da, çeflitli deney hayvanlar ve insanlardaki periodontal defektlere MMD uygulamas sonucu elde edilen histolojik kazanc de erlendiren baz çal flmalar sunulmufltur. Bulgular oldukça de iflken olmakla birlikte çal flmalar tek tek incelendi inde, farkl sonuçlar elde edilmesinin en büyük nedeninin gerek materyal gerekse yöntemleri aras nda bir standardizasyonun olmamas ndan kaynakland söylenebilir. Ancak, MMD nin periodontal rejenerasyon oluflumundaki potansiyel etkisi de aç kça görülebilmektedir. Bununla birlikte, YDR tekni ine belirgin bir üstünlü ünün ve kombine olarak YDR ile kullan m n n ekstra bir avantaj n n da olmad söylenebilir. Aselüller tipte bir sement rejenerasyonu saptanabilmekle birlikte bunun, diflin geliflimi s - ras nda oluflan primer sementteki AEFS tin ayn s oldu unu söyleyebilmek henüz mümkün de ildir 40. Periodontal yara iyileflmesinde mine matriks proteinlerinin potansiyel etkileri: in vitro ve in vivo çal flmalar Günümüzde, herhangi bir dokunun rejenerasyonunda etkili mekanizmalarla o dokunun geliflimi sürecinde izledi i yollar aras nda pek çok benzerliklerin oldu u genifl oranda kabul görmektedir 21 (fiekil 2). Spesifik dokular n rejenerasyonunda hangi mekanizmalar n ve/veya düzenleyici maddelerin rol oynad n n tespitinde öncelikle, geliflim safhas esnas nda ilgili dokular n incelenmesi önemli ipuçlar verebilir. MMD nin, bir biyomimetik madde olarak kullan lmas n n esas dayanak noktas da budur. Yara iyileflmesinde ve/veya rejenerasyonunda spesifik hücrelerin geçici ve uzaysal da l m n n tespiti, hangi proteinlerin hücre göçü (migrasyon), ataflman, hücre ço almas ve farkl laflma gibi hücresel davran fllar de ifltirmek için gerekti ine dair bilgilerin elde edilmesi önemlidir. Bu amaçla immunohistokimyasal, immunoradyometrik veya benzeri immunoanalitik yöntemler; in situ hibridizasyon ve doku re- 150

5 Mine Matriks Proteinleri ve Periodontal Rejenerasyon Tablo. Mine matriks derivesi uygulanan de iflik tipteki periodontal defektlerden elde edilen histolojik kazanc n de erlendirildi i baz çal flmalar. Çal flma Model/Defekt Gruplar Yeni ataflman Yeni sement Yeni kemik Hammaström ve ark. (1997) 39 maymun MMD + +, aselüler, %80 (V) +, %65 (V) dehisens kontrol - +, selüler, %3 (V) +, %1 (V) Heijl (1997) 35 insan(olgu) MMD + +, aselüler, %73 (V) +, %65 (V) dehisens Araujo ve Lindhe (1998) 40 köpek MMD+ABM + +, aselüler, 12 µm (H) +, %46 (MK) furkasyon III ABM + +, selüler, 28 µm (H) +, %39 (MK) Mellonig (1999) 41 insan (olgu) MMD + +, aselüler + kemikiçi Sculean ve ark. (1999) 42 maymun MMD +/- +, selüler/aselüler, 2.73 mm (V) +, 2.34 mm (V) fenestrasyon ABM + +, selüler/aselüler, 3.72 mm (V) +, 3.71 mm (V) kontrol +/- +, selüler/aselüler, 2.85 mm (V) +, 2.76 mm (V) Yukna ve Mellonig (2000) 43 insan (olgu serisi) MMD +/- +/-, selüler/aselüler +/- kemikiçi Sculean ve ark. (2000) 44 maymun MMD + +, selüler/aselüler, 1.6 mm (V) +, 1.4 mm (V) kemikiçi MMD+ABM + +, selüler/aselüler, 2.1 mm (V) +, 2.1 mm (V) ABM + +, selüler, 2.4 mm (V) +, 2.0 mm (V) kontrol +/- +/-, selüler, 0.7 mm (V) +, 0.7 mm (V) Windisch ve ark. (2002) 45 insan MMD + +, selüler/aselüler?, 1.81 mm (V) +, 0.78 mm (V) kemikiçi ABM + +, selüler/aselüler?, 2.29 mm (V) +, 1.93 mm (V) Donos ve ark. (2003) 46 maymun MMD + +, selüler/aselüler, 4.51mm (V) +, 2.23 mm (V) furkasyon III MMD+ABM + +, selüler/aselüler, 4.21 mm (V) +, 1.52 mm (V) ABM + +, selüler, 4.26 mm (V) +, 1.41 mm (V) kontrol +/- +, selüler, 2.85 mm (V) +, 1.30 mm (V) Sakall o lu ve ark. (2004) 47 köpek MMD + +, selüler/aselüler, 2.01 mm (V), +, 2.41 mm (V, M) dehisens 6.38 µm (H) OFA +/- +, selüler, 1.38 mm(v), µm (H) +, 1.09 mm (V, M) MMD : mine matriks derivesi, ABM : abzorbe olabilen bariyer membran, OFA : ortofosforik asit, V : lineer vertikal uzunluk, H : lineer horizontal uzunluk MK : mineralize olmufl kemik M : immatür kemik kombinant teknikleri veya di er moleküler analitik metodlar n kullan ld in vitro ve in vivo araflt rmalarla pek çok mediyatör veya biyodüzenleyici maddeler (büyüme ve farkl laflma faktörleri, ekstraselüler matriks proteinleri, ataflman faktörleri, kemik metebolizmas mediyatörleri vs.) hakk nda bilgi edinilmektedir. Mine matriks proteinleri ile de ilgili benzer çal flmalar yap larak, periodontal rejenerasyondaki olas etkileri aç klanmaya çal fl lm flt r. In vitro çal flmalar Gestrelius ve ark. 34, MMD nin periodontal ligament (PDL) kültürlerinde hücre göçü, ataflman, ço- almas, biyosentetik aktivite, mineral nodül oluflumuna olan etkisini ve yap sal olarak büyüme faktörleri ve/veya di er baz sitokinleri (GM-CSF, calbindin D, EGF, fibronektin, FGF, g-interferon, IL- 1b, IGF-1, NGF, PDGF, TNF, TGF-b) içerip içermedi ini incelemifllerdir. Elde edilen verilerle, MMD nin hücre göçü ve ataflman gibi hücresel davran fllar indüklemedi ini ancak, epitel hücrelerinin aksine PDL hücrelerinde ço almay artt r c etkileri oldu unu; protein sentezi ve mineral nodül oluflumunu artt rd n ; bununla birlikte yukarda belirtilen büyüme faktörleri ve sitokinlerle herhangi birini içinde bar nd rmad n bildirmifllerdir. 151

6 Sakall o lu Hoang ve ark. 48, oluflturduklar bir yara iyileflmesi modelinde, MMD uygulamas n n yara dolum miktar na etkilerini incelemifller ve mine matriks proteinlerinin hem PDL hem difleti hem de osteoblast benzeri hücrelerde ço alma ve göçü düzenleyerek yara iyileflmesini h zland rabilece ini göstermifllerdir. Di er baz çal flmalarda MMD nin hücre ço- almas ve göçüne olan etkileri ile ilgili benzer sonuçlar saptanm flt r 49,50. Ayr ca, MMD nin epitel hücrelerinin ço almas n inhibe etti i gösterilerek, bunun epitel hücreleri üzerinde sitostatik bir etki ile sa land fleklinde aç klamalar yap lm flt r 49,51. Bununla birlikte Lyngstadaas ve ark. 49 ve Hoang ve ark. 52, mine matriks proteinlerinin hücrelerin adezyonunu da düzenleyebileceklerini hem MMD hem de rekombinant domuz amelogenini için göstermifllerdir. Schwartz ve ark. 53 osteoblastik hücre kültürlerinde yapt klar çal flmada, MMD nin kemik oluflumunu maturasyon sürecinin erken safhalar nda hücre ço almas n, geç döneminde de hücre farkl laflmas n stimüle ederek h zland rabilece- ini bildirmifllerdir. Yuan ve ark. 54, endotel hücre kültürlerinde MMD nin hücre ço almas n artt rarak anjiyogenik etki gösterebilece ini, ancak bunun uygulanan dozla yak ndan ilgili oldu unu belirtmifllerdir. Son bir çal flmada Parkar ve Tonetti 55, MMD uygulanm fl PDL hücre kültürlerinde cdna microarray lerini kullanarak, çeflitli büyüme faktörleri ve sitokinlerin oluflmas ve fonksiyon görmesinde etkili 268 geni otoradyografik olarak incelemifller ve MMD nin yara iyileflmesinin erken dönem iltihabi fazlar nda etkili genlerin ekspresyonu- 152

7 Mine Matriks Proteinleri ve Periodontal Rejenerasyon nu azalt rken, büyüme faktörleri ve iyileflme proçesinde etkili sitokinlerin ekspresyonunu artt rabildiklerini göstermifllerdir. In vivo çal flmalar Hammarström 27, immunohistokimyasal olarak geliflmekte olan s çan ve insan difllerinin kök yüzeylerinde mine matriks proteinlerini ilk defa göstermifltir. Bundan sonra yap lan çal flmalar n büyük bir k sm, özellikle MMD nin yara iyileflmesi sürecindeki etkilerini tespite yönelik olmufltur. Boyan ve ark. 56, MMD nin ektopik (bilateral olarak fare bacak kaslar içine) implantasyonunun kemik oluflumundaki rolünü incelemeye çal flm fllar ve osteoindüktif etkisi olmad n ancak kemik oluflumuna öncülük edecek flekilde osteokondüktif özellikleri oldu unu belirtmifllerdir. Hamamato ve ark. 57, MMD uygulanan s çan molarlar n n yine ektopik olarak (abdominal bölgeye) transplante edildi inde, kök yüzeylerinde amelogenin proteini immunohistokimyasal olarak tespit edebilmifl ve bu difllerde periodontal rejenerasyon oluflurken, kök resorpsiyonlar n n da iyileflebildi ini göstermifllerdir. Ancak, di er bir çal flmada 58, reimplante edilen maymun difllerinde MMD nin kök resorpsiyonunu azaltmada belirgin bir etkisi olmad bildirilmifltir. Bir baflka çal flmada 59, periodontal ba dokusu oluflumunda etkisi olmad bilinen maddelerle (CaOH, gutta percha, MTA) MMD kar flt r larak domuz premolarlar nda oluflturulan defektlere uyguland nda, bu kar fl m - n n periodontal rejenerasyonu indükleyebilecek potansiyeli kazand saptanm flt r. Bununla birlikte Chano ve ark. 60 s çanlarda ve Sculean ve ark. 61 insanlarda, MMD nin önemli bir hücre farkl laflmas belirleyicisi olan osteopontin oluflumunu indüklemedi ini immunohistokimyasal olarak göstermifller ve yara iyileflmesindeki etkisinin, en az ndan bu çal flmalardaki modellerde, farkl laflmadan ba ms z mekanizmalarla gerçekleflti ini bildirmifllerdir. Okuda ve ark. 62, kemikiçi periodontal defektleri olan 16 periodontitis hastas ndan al nan difleti cebi s v s örneklerinde MMD nin flap operasyonuyla birlikte uygulanmas n n TIMP-1, MMP-1 ve MMP- 8 seviyelerini h zl bir flekilde bafllang ç düzeylerine indirgedi ini saptam fl ve buna ba l olarak da özellikle yara iyileflmesinin erken döneminde etkisini gösterebilece ini vurgulam fllard r. Yuan ve ark. 54, MMD uygulamas n n farelerde anjiyogenik aktiviteyi artt rabilece ini göstermifllerdir. Tüm bu in vivo ve in vitro çal flmalar de erlendirildi inde, mine matriks proteinlerinin asl nda bir büyüme faktörü oldu u düflünülebilir. Yap lan baz çal flmalarda bununla ilgili baz ip uçlar da al nm flt r 63,64. Ancak bu proteinlerin fonksiyonlar n, büyüme faktörlerinin fonksiyon görürken izledi i ayn moleküler mekanizmalar ve/veya yollarla m yapt klar konusunda henüz kesin bir kan t yoktur. Sonuç Bugüne kadar yap lan çal flmalarla mine matriks proteinlerinin periodontal rejenerasyonda potansiyel bir etkinli i oldu u görülmüfltür. Biyomimetik bir madde olarak periodontal rejeneratif tedavilerde alternatif bir yaklafl m olarak kullan labilirli i oldu- u söylenebilir. Bununla birlikte, di er rejeneratif tekniklere net bir üstünlü ü oldu u henüz kan tlanmam flt r. Bu nedenle kullan m ndan önce, bu materyalle elde edilmesi düflünülen ekstra histolojik kazanc n (aselüler neosementogenezis) yine elde edilmesi düflünülen klinik kazanc ne derece etkileyece i, yani aselüler sement rejenerasyonuyla elde edilecek klinik kazançta ne kadar önemli olaca çok iyi de erlendirilmeli ve di er rejeneratif yöntemlerle bu yönüyle k yaslanmal d r. Kaynaklar 1. Yukna, RA, Mayer, ET, Brite, DV. Longitudinal evaluation of durapatit ceramics as an alloplastic implant in periodontal osseous defects after 3 years. J Periodontol. 1984; 55: Bowers GM, Chadroff B, Carnevale R, et al. Histologic evaluation of new attachment apparatus formation in humans: part 1. J Periodontol. 1989; 60: Brunsvold MA, Mellonig T. Bone grafts and periodontal regeneration. Periodontology ; 1: Aichelmann-Riedy ME, Yukna RA. Bone replacement grafts. Dent Clin North Ame. 1998; 42: Rosenberg E, Rose LF. Biological and clinical considerations for autografts and allografts in periodontal regeneration therapy. Dent Clin North Ame. 1998; 42: Polson AM, Frederick G, Ladenheim S, Hanes P. The production of a root surface smear layer by instrumentation and its removal by citric acid. J Periodontal Res. 1985; 55: Lowenguth R, Blieden TM. Periodontal regeneration: root surface demineralization. Periodontology ; 1:

8 Sakall o lu 8. Higashi T, Onzuka T, Satoh G, Yoshino H, Okamata H. Collagen formation at the tooth cell interface: comparative ultrastructural study on the effcet of partial demineralization of cementum with dentin. J Periodontol. 1995; 66: Tatakis DN, Promsudthi A, Wikesjö UME. Devices for periodontal regeneration. Periodontology ;19: Garrett S. Specific issues in clinical trials on the use of barrier membranes in periodontal regeneration. Ann Periodontol. 1997; 1: Cortellini P, Tonetti MS. Focus on intrabony defects:guided tissue regeneration. Periodontology ; 22: Sanz M, Giovannoli JL. Focus on furcation defects: guided tissue regeneration. Periodontology ; 22: Caffesse RG, Quinones CR. Polypeptide growth factors and attachment proteins in periodontal wound healing and regeneration. Periodontology ; 1: Cochran DL, Wozney J M. Biologic mediators for periodontal regeneration. Periodontology ; 19: Giannobile WV, Somerman MJ. Growth and amelogenin-like factors in periodontal wound healing. A systematic review. Ann Periodontol. 2003; 8: Herold R, Rosenbloom J, Granovsky M. Phylogenetic distribution of enamel proteins: immunohistolocalization with monoclonal antibodies indicates the evolutionary appearance of enamelins prior to amelogenins. Calcified Tissue Int. 1989; 45: Robinson C, Brookes SJ, Share RC, Kirkham J. The developing enamel matrix: nature and function. Eur J Oral Sciences. 1998; 106 suppl 1: Deutsch D, Palmon A, Dafni L, et al. Tufthelin-aspects of protein and gene structure. Eur J Oral Sciences. 1998; 106 suppl 1: Saku T, Okabe H, Shimokawa H. Immunohistochemical demonstration of enamel proteins in odontogenic tumours. J Oral Pathol Med. 1992; 21: Ten Cate AR. The developement of the periodontium- a largely ectomesenchymally derived unit. Periodontology ; 13: MacNeil RL, Somerman MJ. Development and regeneration of the periodontium: parallels and contrasts. Periodontology ; 19: Cho MI, Garant PR. Radioautographic study of 3H-mannose utilization during cementoblast differentiation, formation of acellular cementum and developement of periodontal ligament principal fibers. Anat Rec. 1989; 223: Lindskog S, Hammarström L. Formation of intermediate cementum III. 3H-tryptophan and 3H-proline uptake into the epithelial rooth sheath of Hertwig in vitro. J Craniofac Genet Dev Biol. 1982; 2: Slavkin HC, Bringas P, Bessem C et al. HERS differentiation and initial cementum and bone formation during long-term organ culture of mouse mandibular first molars using serumless, chemically defined medium. J Periodontal Res.1988; 23: Slavkin HC, Bessem C, Fincham AG, et al. Human and mouse cementum proteins immunologically related to enamel proteins. Biochimica Biophysica Acta 1989; 991: Bosshardt DD, Nanci A. Immunodetection of enamel and cementum related proteins at the enamel-free area and cervical portion of the tooth in rat molars. J Bone Mineral Res. 1997; 12: Hammarström L. Enamel matrix, cementum developement and regeneration. J Clin Periodontol. 1997; 24: Schroeder H E. Biological problems of regenerative cementogenesis: synthesis and attachment of collagenous matrices on growing and established root surfaces. Int Rev Cytology. 1992; 142: Bosshardt DD, Selvig KA. Dental cementum:the dynamic tissue covering the root. Periodontology ; 13: Hirooka H. The biologic concept fot the use of enamel matrix protein: True periodontal regeneration. Quint Int J 1998; 29: Heijl L, Heden G, Svardström G, Östgren A. EMD in the treatment of intrabony periodontal defects. J Clin Periodontol. 1997; 24: Araujo MG, Berglundh T, Lindhe J. On the dynamics of periodontal tissue formation in degree 3 furcation defects. An experimental stuyd in dogs. J Clin Periodontol. 1996; 24: Bartold PM, Narayanan AS. Developmental aspects of the periodontium. In: Bartold PM, Narayanan AS editors. Biology of the periodontal connective tissues, Chicago: Ouintessence Publishing Co Inc, 1998.p Gestrelius S, Andersson C, Lidström D, et al. In vitro studies on periodontal ligament cells and EMD. J Clin Periodontol. 1997; 24: Heijl L. Periodontal regeneration with EMD in one human experimental defect. A case report. J Clin Periodontol 1997; 24: Zetterström O, Andersson C, Eriksson L, et al. Clinical safety of enamel matrix derivative (EMDOGAIN) in the treatment of periodontal defects. J Clin Periodontol. 1997; 24: Petinaki E, Nikolopoulos S, Castanas E. Low stimulation of peripheral lymphocytes following in vitro application of Emdogain. J Clin Periodontol. 1997; 25: Heard HH, Mellonig JT, Brunsvold MA, Lasho DJ, Meffert RM, Cochran DL. Clinical evaluation of wound healing following multiple exposure to enamel matrix protein derivative in the treatment of intrabony defects. J Periodontol. 2000; 71: Hammarström L, Heijl L, Gestrelius S. Periodontal regeneration in a buccal dehiscence model in monkey after application of EMD. J Clin Periodontol. 1997; 24: Araujo MG, Lindhe J.GTR treatment of degree 3 furcation defects following application of enamel matrix proteins. An experimental study in dogs. J Clin Periodontol. 1998; 25: Mellonig JT. Enamel matrix derivative for periodontal reconstructive surgery: technique and clinical and histologic case report. Int J Periodontics Restorative Dent. 1999; 19: Sculean A, Donos N, Brecx M, Karring T. Healing of fenestrationtype defects following guided tissue regeneration or enamel matrix proteins. An experimental study in dogs. Clin Oral Invest. 1999; 4: Yukna A, Mellonig T. Histological evaluation of periodontal healing in humans following regenerative therapy with enamel matrix derivative. J Periodontol. 2000; 71: Sculean A, Donos N, Brecx M, Reich E, Karring T. Treatment of intrabony defects with guided tissue regeneration and enamel matrix proteins. J Clin Periodontol. 2000; 27: Windisch P, Sculean A, Klein F, Toth V, Gera I, Reich E, Eickholz 154

9 Mine Matriks Proteinleri ve Periodontal Rejenerasyon P. Comparison of clinical, radiographic, and histometric measurements following treatment with guided tissue regeneration or enamel matrix proteins in human periodontal defects. J Periodontol. 2002; 73: Donos N, Sculean A, Glavind L, Reich E, Karring T. Wound healing of degree III furcation involvements following guided tissue regeneration and/or Emdogain. J Clin Periodontol. 2003; 30: Sakall o lu U, Aç kgöz G, Ayas B, K rt lo lu T, Sakall o lu EE. Healing of periodontal defects treated with enamel matrix proteins and root surface conditioning-an experimental study in dogs. Biomaterials. 2004; 25: Hoang AM, Oates TW, Cochran DL. In vitro wound healing responses to enamel matrix derivative. J Periodontol. 2000; 71: Lyngstadaas SP, Lundberg E, Ekdahl H, Andersson C, Gestrelius S. Autocrine growth factors in human periodontal ligament cells cultured on enamel matrix derivative. J Clin Periodontol. 2001; 28: Rincon JC, Haase HR, Bartold PM. Effect of Emdogain on human periodontal fibroblasts in an in vitro wound healing model. J Periodontal Res. 2003; 38: Kawase T, Okuda K, Yoshie H, Burns DM. Cytostatic action of enamel matrix derivative (Emdogain) on human oral squamous cell carcinoma-derived SCC25 epithelial cells. J Periodontal Res 2000; 35: Hoang AM, Klebe RJ, Steffensen B, Ryu OH, Simmer JP, Cochran DL. Amelogenin is a cell adhesion protein. J Dental Res. 2002; 81: Schwartz Z, Carnes DL, Pulliam R, Lohmann CH, Sylvia VL, Liu Y, Dean DD, Cochran DL, Boyan BD. Porcine fetal enamal matrix derivative stimulates proliferation but not differentiation of pre-osteoblastic 2T9 cells, inhibits proliferation and stimulates differentiation of osteoblast-like MG63 cells, and increases proliferation of normal human osteoblast NHOst cells. J Periodontol. 2000; 71: Yuan K, Chen C-L, Lin MT. Enamel matrix derivative exhibits angiogenic effect in vitro and in a murine model. J Clin Periodontol. 2003; 30: Parkar MH, Tonetti MS. Gene expression profiles of periodontal ligament cells treated with enamel matrix proteins in vitro: Analysis using cdna arrays. J Periodontol. 2004; 75: Boyan BD, Weesner TC, Lohmann CH, Andreacchio D, Carnes DD, Dean DD, et al. Porcine fetal enamel matrix derivative enhances bone formation induced by demineralized freeze-dried bone allograft in vivo. J Periodontol. 2000; 71: Hamamato Y, Kawasaki N, Jarnbring N, Hammarström L. Effects and distribution of enamel matrix derivative Emdogain in the periodontal tissues of rat molars transplanted to the abdominal wall. Dent Traumatol. 2002; 18: Lam K, Sae-Lim V. The effect of Emdogain gel on periodontal healing in reimplanted monkeys teeth. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. 2004; 97: Craig RG, Kallur MI, Rosenberg PA, LeGeros RZ. Effect of enamel matrix proteins on the periodontal connective tissue-material interface after wound healing. J Biomed Mater Res. 2004; 69: Chano L, Tenenbaum HC, Lekic PC, Sodek J, McCulloch CA. Emdogain regulation of cellular differentiation in wounded rat periodontium. J Periodontal Res. 2003; 38: Sculean A, Junker R, Donos N, Windish P, Brecx M, Dünker N. Immunohistochemical evaluation of matrix molecules associated with wound healing following treatment with an enamel matrix protein derivative in humans. Clin Oral Invest. 2003; 7: Okuda K, Miyazaki A, Monose M, Murata M, Nomura T, Kubota T, et al. Levels of tissue inhibitor of metalloproteinases-1 and matrix metalloproteinases-1 and -8 in gingival crevicular fluid following treatment with enamel matrix derivative (Emdogain). J Periodontal Res. 2001; 36: Nebgen DR, Inoue H, Sabsay B, Wei K, Ho CS, Veis A. Identification of the chondrogenic-inducing activity from dentine (bcia) as a low molecular mass amelogenin polypeptid. J Dental Res. 1999; 78: Veis A, Tompkins K, Alvares K, et al. Specific amelogenin gene splice products have signaling effects on cells in culture and in implants in vivo. J Biol Chem. 2000; 275: letiflim adresi: Doç.Dr. Umur SAKALLIO LU Ondokuz May s Üniversitesi Difl Hekimli i Fakültesi Periodontoloji Anabilim Dal 55139, Kurupelit, SAMSUN Tel. : Faks: e-posta: umursa@omu.edu.tr 155