Laser lässt Dentin wachsen

Zahnmediziner und Technologen der Harvard University (USA) hatten in In-vitro-Versuchen festgestellt, dass nicht-ionisierendes, niederenergetisches Laserlicht (low-power laser, LPL) Stammzellen aus menschlicher Zahnpulpa (Zahnmark, umgangssprachlich „Nerv“) zur Differenzierung anregt. Abhängig von der Strahlendosis induzierte das Laserlicht reaktive Sauerstoffspezies, die wiederum den transformierenden Wachstumsfaktor TGF-β1 aus seiner latenten Form in seine aktive Form umwandelten. In seiner latenten Form, die in der Regel auch der Normalzustand ist, bildet TGF-β1 einen Komplex mit dem Latenz-assoziierten Protein (LAP); in diesem Komplex ist es dem TGF-β1 unmöglich, an seine spezifischen Rezeptoren auf der Membran von Stammzellen zu binden. Die Stammzellen bleiben daher, was sie sind: Stammzellen. Nachdem allerdings ihre Differenzierung durch die Laserbestrahlung in Gang gesetzt worden war, verwandelten sie sich in Dentin, das knochenähnliche Material des Zahns, das unter dem Zahnschmelz liegt und bei Karies oder bei Verletzungen ungeschützt zutage tritt.

In einem weiteren Versuch demonstrierten die Wissenschaftler an Ratten, denen sie Löcher in die Backenzähne gebohrt hatten, dass die Laserbestrahlung auch in vivo die Stammzellen in der Zahnpulpa differenzieren lässt, sodass sie – wie bei der regulären Zahnbildung, die allerdings mit den zweiten Zähnen abgeschlossen ist – sich in Dentin verwandelten und schließlich die gebohrten Löcher ausfüllten. Ob dieses „tertiäre“ Dentin qualitativ dem „sekundären“ Dentin gleicht, ließ sich allerdings noch nicht feststellen.

Die Rolle von TGF-β1 bei der Dentinbildung bestätigten die Forscher sowohl an Knock-out-Mäusen, denen der TGF-β1-Rezeptor II fehlte, als auch an Mäusen, denen ein TGF-β1-Rezeptor-I-Blocker verabreicht wurde. Diese Mäuse bildeten unter ähnlichen Bedingungen, denen die Laborratten ausgesetzt waren, kein Dentin. Demnach sind beide TGF-β1-Rezeptortypen für die Dentinbildung wichtig.

Da das nicht-ionisierende, niederenergetische Laserlicht als unbedenklich gilt, erscheint eine klinische Studie möglich. Vielleicht könnte die Medizintechnik-Industrie ein Interesse daran haben, weil im Erfolgsfall viele Zahnärzte sich die entsprechenden Laser anschaffen würden.

Quelle: Arany PR, et al. Photoactivation of Endogenous Latent Transforming Growth Factor-β1 Directs Dental Stem Cell Differentiation for Regeneration. Sci Transl Med 2014;6: 238ra6