Tertiary Dentine
Pembentukan dentin patologis post eruptif sebagai respon terhadap stimulus yang terlokalisasi Mild stimulus> merangsang pembentukan dentin reaksioner oleh surviving odontoblast
Strong stimulus> > merangsang pembentukan dentin reparative oleh odontoblast like cells karena primary odontoblast telah mati
Namun, kombinasi pembentukan dentin reparative + reaksioner juga dapat terjadi sekaligus pada satu specimen
Proses Pembentukan Tertiary Dentine
1. Prosedur restorative, preparasi, dan karies dapat mengakibatkan terbukanya tubulus dentin yang menuju ke odontoblast dan pulpa yang berada di bawahnya
2. Respon langsung (15 hingga 60 menit setelah terbukanya tubulus dentin), terjadi perpindahan inti (nukleus) odontoblast ke dalam tubulus dentin (gambar 1, 2), bergeraknya cairan tubulus dentin sehingga terjadi disorganisasi organel sel dari odontoblast (gambar 3), degenarasi prosesus odontoblast (gambar 4,5,6) dan gangguan pada jaringan subodontoblas
1,2,3
4, 5, 6
3. 6 jam setelahnya, terjadi reaksi inflamasi pada pulpa yang berhubungan dengan tubulus dentin yang terbuka, ditandai dengan pembuluh darah yang membengkak, terdapatnya infiltrasi sel-sel inflamasi seperti leukosit, sel dendritic, dan sel mast dan peningkatan jumlah sel pada daerah cell free zone
Dapat dilihat pada gambar dibawah, dibawah permukaan dentin yang dipreparasi (SF), sel -sel inflamasi telah menginfiltrasi lapisan odontoblastik (O) dan pembuluh darah (BV) lebih banyak dari jurmlah normalnya ditemukan di daerah odontoblastic dan subodontoblastik
Bahan restorative, toxin yang diproduksi oleh bakteri dari karies ataupun karena tubulus dentin yang terbuka dan terpapar oleh lingkungan oral, menjadi antigen yang akan menginduksi respon inflamasi pada pulpa. Prosesnya adalah:
1. Sel dendritik yang berada pada jaringan pulpa sebagai lini pertama akan menangkap antigen yang masuk ke melalui tubulus, lalu bermigrasi ke kelenjar getah bening, dan mengekspresikannya ke limfosit. Selain itu, sel dendritik lainnya juga akan menempel dengan makrofag
2. Selanjutnya sel ini akan menginduksi proliferasi limfosit sel T antigen spesifik.
Aktivasi sel-sel ini lalu akan menginisiasi respon inflamasi lebih lanjut pada pulpa dan kemotaksis sel-sel inflamasi lainnya. Gambarannya:
4. Selanjutnya, terjadi perubahan degeneratif dan nekrotik pada lapisan odontoblastik yang tersisa, baik pada nucleus dan sitoplasma odontoblast (O). Pada gambar disamping, terlihat dilatasi, struktur reticulum endoplasma yang menjadi kasar (RER), dan pembengkakan mitokondria (M). Terdapat eksudat (EX) memisahkan odontoblast dan Nuklei (N) menunjukkan akumulasi perifer kromatin
5. Selanjutnya perubahan degeneratif pada lapisan subodontoblastik juga terlihat, Pada gambar disamping dapat dilihat bahwa sel yang berada pada lapisan ini memiliki vakuola yang besar berisi mater granular
6. Setelah 12 hingga 24 jam , terjadi perubahan lebih lanjut. Dapat dilihat pada gambar pertama, terjadi pembentukan zona nekrosis (Ne) yang memisahkan dentin dengan jaringan pulpa dibawahnya. Terlihat sel-sel makrofag (MP) pada perbatasan antara jaringan nekrotik dan vital pulpa sebagai bukti adanya respon inflamasi. Selain itu, terlihat juga pembesaran pembuluh darah (BV). Pada gambar kedua, terlihat banyak sel berbaris dibawah zona nekrosis (Ne). Terloihat banyak prosesus selular sepanjang batasan ini yang menuju ke zona nekrotik. Dibawahnya juga dapat kira lihat nucleus (N) dari sel subodontblastik ini
7. Selanjutnya, terlihat aktivitas fagositosis di perbatasan antara jaringan vital dan nekrotik dan perubahan degeneratif pada prosesus odontoblastik. Pada gambar dibawah, terlihat sel nekrotik (EC) sedang dicerna dalam vakuola besar pada sitoplasma makrofag.
8. Setelah 48 jam, perubahan inflamasi masih terlihat. Pada gambar terlihat sel-sel berbentuk gelendong, yang akan berdiferensiasi menjadi odontoblas sekunder (gambar kedua), dan terlihat juga tingginya vaskularisasi di area tersebut.
Proses pembentukan odontoblast like cells adalah:
1. Rekrutmen sel progenitor
Akumulasi sel-sel inflamasi + Disolusi matrix dentin + Proses degenratif odontoblast dan sel-sel lain di pulpa > akan menghasilkan sitokin-sitokin dan melepaskan growth factor yang akan menjadi atraktan kemotaktik bagi rekrutmen sel progenitor ke situs injuri dan menginduksi diferensiasinya juga sintesis matrix dari odontoblast like cells yang terbentuk
Sel progenitor berasal dari Dental Pulp Stem Cells (DPSCs)> salah satunya sel mesenchymal tidak terdiferensiasi di zona kaya sel Höhl yang berdekatan dengan lapisan odontoblastic,
kemungkinan lain, sel progenitor juga dapat berasal dari perivascular cells, undifferentiated mesenchymal cells, and fibroblasts> Migrasi sel2 ini ke tempat injuri membutuhkan atraktan kemotaktik yang sesuai> Komponen matrix dentin salah satunya> Matrix dentin yang terdisolusi terbukti dapat menjadi stimulus yang menginduksi migrasi sel progenitor ini (lihat lagi materi komposisi matrix ekstraseluler dentin)> Contohnya:
TGF-β1 > bersifat kemotaktik terhadap fibroblasts, macrophages, neutrophils, and monocyte.
Atraksi dari sel-sel inflamasi ini ke lokasi cedera lebih lanjut dapat meningkatkan kemotaksis sel, termasuk sel progenitor pulpa, karena sel lain juga akan memproduksi TGF-βs dan faktor pertumbuhan lainnya ^^^. TGF-β1 juga bersifat mitogenik untuk sel-sel di lapisan subodontoblastik sehingga selain merangsang migrasi ke situs injuri, juga dapat merangsang proliferasi sel progenitor.
2. Signalling diferensiasi odontoblast like cells
Perlu diingat, pada gigi yang telah erupsi, tidak ada membrane basal seperti pada pertumbuhan gigi, sehingga mekanismenya berbeda.
Matriks dentin dapat bersifat autoinduktif, dan berbagai studi membuktikan tentang kemampuannya untuk menginduksi diferensiasi sel seperti odontoblast. Contohnya adalah growth factor (TGF-β dan BMP (bone morphogenetic proteins)
Terakhir, setelah 48 jam, terjadi sintesis kolagen oleh yang odontoblast sekunder yang terbentuk. Setelah 3 sampai 8 hari, fase penyembuhan mendominasi, termasuk lanjutan sintesis kolagen (gambar 1)dan mineralisasi matriks intertubular terjadi (Gambar 2).
Proses sintesis matrix serta mineralisasi:
Dimulai dengan sintesis matriks organik Matriks yang disekresikan selama dentinogenesis reparatif menunjukkan spektrum yang luas, mulai dari matriks tubular biasa hingga yang sangat displastik, atubular matriks kadang-kadang dengan inklusi seluler hadir. Sintesis matrix ini dipengaruhi oleh kehadiran Growth Factor. Sebagai kompensasi injuri jaringan dan prosedur restorasi dan pada kejadian karies, dimana difusi asam dari metabolit bakteri yang masuk ke dalam jaringan gigi akan menyebabkan demineralisasi, dan pada keadaan ini akan dilepaskannya komponen matriks ekstraseluler soluble termasuk growth factor yang akan berinteraksi dengan sel pulpa.
Beberapa growth factor yang berperab penting diantaranya transforming growth factor β-1 (TGF-β1), bone morphogenetic protein-2 (BMP-2), bone morphogenetic protein-4 (BMP-4), bone morphogenetic protein-7 (BMP-7), fibroblast growth factor-2 (FGF-2), insulin-like growth factor-1 (IGF-1), and insulin-like growth factor-2 (IGF-2). Dapat dilihat pada gambar dibawah garis besar peran growth factor dalam pembentukan tertiary dentine.
1. TGF Beta
Transforming growth factor beta (TGF-β) adalah regulator multifungsi dari berbagai fungsi seluler seperti proliferasi sel, diferensiasi, dan sintesis matriks. TGF-β telah terlibat sebagai mediator kunci dalam diferensiasi odontoblas dan mineralisasi dentin. Anggota keluarga super ini terlibat baik dalam aspek perkembangan gigi maupun perbaikan jaringan gigi setelah cedera.
Studi menunjukkan bahwa TGF-β sebagai obat penutup pulpa meningkatkan pembentukan dentin reparatif pada gigi geraham tikus. Keluarga super TGF-β yang ditangkap dalam matriks dentin, dapat dilarutkan atau diekspos selama demineralisasi karies dan memberikan sinyal molekuler untuk memulai dentinogenesis tersier. Dalam dentinogenesis reaksioner, TGF-βs menstimulasi upregulasi aktivitas sintetik dan sekresi sel odontoblas untuk mensekresikan matriks dentin reaksioner. TGF-βs juga memiliki kemampuan untuk menginduksi proliferasi, migrasi, dan diferensiasi sel mirip odontoblast dari sel pulpa yang mengarah ke sekresi dentin reparatif. Pada manusia, odontoblas dan sel pulpa lainnya menunjukkan adanya kedua reseptor TGF-β I dan II dengan odontoblas menunjukkan ekspresi terkuat.
2. BMP
BMP-2 dapat menginduksi sejumlah besar dentin reparatif pada pulpa yang diamputasi secara in vivo. BMP4 dan BMP7 juga ditemukan dapat menginduksi pembentukan dentin reparatif.
3. PLATELET DERIVED GROWTH FACTOR (PDGF)
PDGF dilepaskan oleh platelet, berfungsi dalam promosi angiogenesis proliferasi sel.
Kemotaksis dan proliferasi dari mesekim stem/ sel progenitor dapat diinduksi oleh PDGF pada sisi injuri. Saat trauma, hemorrhage diikuti peentukan blood clot akan terjadi pada pulpa. Platelet pada bloodclot melepaskan α-granul berisi PDGFs dan menarik neutrofil dan makrofag. Sel-sel ini memainkan peran kunci dalam penyembuhan awal luka dengan memproduksi molekul signal untuk pembentukan jaringan granulasi.\
4. VASCULAR ENDOTHELIAL GROWTH FACTOR (VEGF)
Pada dentin matriks manusia mengandung VEGF. Kehadiran VEGF pada dentin dan respons sel pulpa gigi terhadap VEGF meningkatkan kemungkinan kehadiran sel progenitor endotel pada pulpa bersama dengan progenitor odontoblast dan sel neural. Mengingat peran sel progenitor endotel dalam vaskularisasi selama gerenerasi jaringan, kemungkinan VEGF dan sel endotel vaskular sangat penting untuk regenerasi dentin
5. INSULIN LIKE GROWTH FACTORS (IGF)
IGFs bersama dengan growth factor lain mampu memulihkan jaringan pulpa gigi, dentinogenesis reparatif dan juga menambah proses pemulihan tulang. IGF-I yang terjebak dalam struktur
matrik dentin selama proses sintesis, sekresi dan mineralisasi, dapat dilepaskan ke dalam pulpa gigi setelah injuri pada dentin-pulpa kompleks, dan growth factor ini akan memulai stimulasi proses pemulihan.7
6. FIBROBLAST GROWTH FACTOR (FGF)
FGF-2 secara normal tersimpan dalam matriks ekstraseluler dan dilepaskan oleh enzim degradasi dari molekul ECM. FGF-2 berperan juga dalam aktivitas angiogenik dan mempunyai kemampuan mitogenik pada sel mesenkim. Penelitian implantasi FGF-2 atau hidrogel gelatin yang digabung dengan FGF-2 yang diletakan pada defek dentin setelah dilakukannya amputasi pulpa menemukan bahwa, pelepasan FGF-2 mempercepat pembentukan dentin reparatif pada sisa pulpa gigi.
Selain itu, dalam proses mineralisasi dentin tersier, peran matriks ekstraseluler protein nonkolagen seperti dentine matrix protein-1 (DMP-1), dentine sialophosphoprotein (DSPP), dentine phosphoprotein (DPP), and small leucine-rich proteoglycans (SLRPs) juga penting.
Salah satu yang terlibat dalam pembentukan kristal hidroksiapatit adalah DPP dan sialoprotein tulang (BSP). Dapat dilihat dari gambar dibawah ini beberapa peran protein non kolagen dalam pembentukan dentin tersier
Predentin (matrix) yang disekresi mengalami maturasi dimana pada predentin terjadi organisasi supramolekul jaringan kolagen dan degradasi berbagai komponen. Pertama kalsium akan ditransfer dari jaringan pembuluh darah di daerah subodontoblastik ke ujung proksimal odontoblas, melintasi lapisan sel odontoblas, untuk dimasukkan ke dalam fase mineral pada antarmuka antara yang tidak termineralisasi (predentin) dan dentin termineralisasi, pusat/depan mineralisasi. Intracelular junction yang berada diantara odontoblast mencegah difusi ion kalsium ke dalam lapisan predentin. Ion kalsium secara aktif diangkut oleh jalur intraseluler dalam sitoplasma odontoblas fungsional. Mekanisme transportasi kalsium odontoblast membutuhkan:
aktivasi ATPase oleh Ca2+> pertukaran Na+/Ca2+ dan kalsium chanel tipe L7, N7, dan T.
Protein pengikat Ca2+ seperti calmodulin, calbindin 28 kDa, parvalbumin, dan annexins III hingga VI terdapat pada odontoblast fungsional. Ca2+ dan PO42− kemudian bergabung untuk memulai proses nukleasi dan kemudian hidroksiapatit terdeposisi di matriks ekstraseluler matriks> terbentuklah tertiary dentine
Untuk membantu proses pembentukan tertiary dentine ini, dapat digunakan bahan pulp capping.
Bahan pulp capping> dapat merangsang/ memberikan peluang baru untuk memanfaatkan kelompok faktor pertumbuhan endogen yang terdapat dalam matriks dentin dengan mendisolusinya, menjadi sinyal rekrutmen sel progenitor, diferensisasi odontoblast, serta
sekeresinya secara langsung, atau pun dapat dilakukan dengan memasukkan kandungan growth factor sendiri di bahan pulp capping ini. Clinically applied materials such as calcium hydroxide, or Ca(OH)2 , mineral trioxide aggregate, as well as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and acidic etching agents have the ability to release growth factors from dentine matrix
Contohnya:
1. Kalsium Hidroksida
Pasta kalsium hidroksida diletakkan di atas pulpa> PH yang tinggi dari bahan ini mengakibatkan iritasi + destruksi jaringan pulpa + pendarahan> reaksi inflamasi ditandai dengan infiltrasi neutrophil dan sel mononuclear dan selain itu pembuluh darah pulpa mengalami dilatasi>
terbentuk zona koagulasi nekorosis (7 hari setelah aplikasi) dan reaksi inflamasi mereda > sel mediator inflamasi beserta disolusi matrix dentin oleh kalsium hidroksida menjadi stimulus Divisi & migrasi precursor sel ke permukaan substrat; adhesi dan sitodiferensiasi menjadi Odontoblast like cells> sekeresi Matriks dentin (1-2 minggu setelah aplikasi) > debris selular dan fibril kolagen bengkak yang berada di antara lapisan nekrotik dan pulpa ini dapat menginisiasi proses kalsifikasi> Pembentukan matriks dentin (30 hari setelah aplikasi) setelah proses inflamasi mereda dan rekrutmen sel ke aresa injuri terjadi> deposisi dentin tersier 4 minnggu -1 bulan setelah aplikasi
Aplikasi CaOH pada sebagai bahan pulp capping akan melepaskan
Ion Ca++
> menginduksi peningkatan sintesis fibronectin dan BMP
> mengurangi permeabilitas kapiler pulpa, sehingga konsentrasi ion kalsium dan kalsium dependen phyropospatase meningkat> Ion pirofosfat> inhibisi mineralisasi> Penghapusannya sangat penting untuk mineralisasi terjadi. Hal ini dilakukan dengan hidrolisisnya oleh alkaline phosphatase, yang banyak ditemukan di tempat mineralisasi, sehingga konsentrasi fosfat lokal meningkat> Ion Kalsium bereaksi dengan fosfat pada jaringan dan endapan hidroksiapatit terbentuk> terjadi mineralisasi
> menginduksi migrasi sel progenitor sepanjang gradien konsentrasi kalsium yang terbentuk di pulpa> sekresi matriks
Ion OH-
> PH tinggi> koagulasi nekrosis> deposisi fibronectin
>PH tinggi> disolusi matriks dentin> induksi migrasi dan diferensiasi odontoblast> sekresi matriks
> meningkatkan aktivitas ALP> mineralisasi
> bersifat antibacterial
Gambar pembentukan dentin reparative secara histologis setelah aplikasi CaOH, dimana pada gambar pertama, telah terbentuk zona nekrosis pada pulpa akibat aplikasi CaOH, terjadi akibat proses inflamasi dan mediator inflamasi yang terakumulasi akan menajdi signalling molecule DPSC untuk bermigrasi dan berdiferensiasi + dengan disolusi matrix dentin yang juga dapat menginduksi proses ini
Pada gambar kedua, terlihat pembentukan dentinal bridge dibawah zona nekrosis tersebut, dimana dibawah lapisan dentinal bridge dibatasi oleh odontoblast like cells yang telah terbentuk.
Odontoblast like celss ini lah yang mensekresi matrix dentin dan berperan dalam proses mineralisasi karena diinduksi oleh bahan pulp capping yang sudah diaplikasikan tadi
2. MTA
Komposisi: tricalcium silicate, dicalcium silicate, tricalcium aluminate, bismuth oxide and calcium sulfate dehydrate. Reaksi dari MTA dengan air menhasilkan by-product CaOH, sehingga mekanisme kerjanya mirip dengan CaOH dalam pembentukan dentinal bridge.
Bahan lain seperti biodentine, bioagregat, dan bahan berbasis kalsium silikat lain juga memiliki mekanisme yang hampir sama dalam pembentukan dentinal bridge, dengan modifikasi komposisi untuk mencapai pembentukan dentinal bridge paling baik
Secara histologis, pembentukan demtinal bridge oleh ketiga bahan ini menunjukkan kualitas yang berbeda;
Dari proses diatas, dapat disimpulkan bahwa ion kalsium, ion hidroksida dan fosfat yang banyak terkandung dalam bahan pulp capping berperan penting dalam proses pembentukan dentinal bridge. Selain itu, molekul bioactive yang terdapat dalam matrix dentin juga dapat menginduksi pembentukan dentinal bridge.
