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1 TRATAMENTO PREVENTIVO COM O USO DE CÉLULAS- TRONCO NA ODONTOLOGIA Mariana Gomes da Silva¹, Rômulo Nascimento da Silva¹, Samantha Palmela Rodrigues¹, Fernanda Lemos Encarnação² 1- Acadêmicos do curso de Odontologia – Multivix - Nova Venécia, ES 2- Especialista em Gerenciamento de Unidade de Saúde Pública. Especialista em Odontopediatria. Professora de Clínica Integrada Infantil I e II. Professora de Estágio Supervisionado em Clínica Integrada Infantil I e II – Multivix - Nova Venécia, ES RESUMO Nos últimos anos, o tema terapia regenerativa com células-tronco tornou-se bastante pesquisado em toda a área de saúde, devido à capacidade dessas células em produzir e regenerar tecidos de várias naturezas. Na odontologia, as células-tronco têm se tornado uma esperança importante para o tratamento do edentulismo, gerada pelas perdas dentárias. Pesquisas indicam que os tecidos dentais são ricos em células-tronco mesenquimais capazes de se auto renovarem e diferenciarem em diversos tipos celulares, inclusive em raízes dentárias. Tal fato abriu o horizonte para que novas pesquisas em engenharia tecidual com células-tronco sejam realizadas na Odontologia, direcionadas para a obtenção de, talvez, uma estrutura dentária completa. Por meio de uma revisão de literatura, o objetivo deste estudo é levantar informações consistentes acerca das descobertas atuais sobre células-tronco de origem dental, suas características e aplicações na Odontologia. Palavras-chave: células-tronco; terapia regenerativa; Odontologia. ABSTRACT In recent years, the topic of regenerative therapy with stem cells has become widely researched in the entire health area, due to the ability of these cells to produce and regenerate tissues of various kinds. In dentistry, stem cells have become an important hope for the treatment of edentulism, generated by tooth loss. Research indicates that dental tissues are rich in mesenchymal stem cells capable of self-renewing and differentiating into different cell types, including dental roots. This fact opened the horizon for further research in tissue engineering with stem cells to be carried out in Dentistry, aimed at obtaining, perhaps, a complete dental structure. Through a literature review, the objective of this study is to raise consistent information about current discoveries about stem cells of dental origin, their characteristics and applications in Dentistry. Keywords: stem cells; regenerative therapy; Dentistry. INTRODUÇÃO Áreas da saúde, como a medicina e a odontologia, estão avançando cada dia mais em técnicas regenerativas, que visam tratar ou substituir tecidos perdidos e danificados, promovendo a formação tecidual com a intenção de 2 restaurar tanto a estética quanto a funcionalidade. Na odontologia, observou-se nos últimos anos um aumento de pesquisas centradas em procedimentos regenerativos com a perspectiva de aumentar a taxa de sobrevivência de dentes comprometidos, produzir estruturas dentárias como polpa, ligamento periodontal, tecido ósseo e também todo um elemento dentário a partir de células-tronco, com a finalidade de restabelecer, a funcionalidade mastigatória e a estética de indivíduos que perderam dentes por qualquer motivo (TATULLO et al., 2019). A cárie e a doença periodontal são doenças progressivas que, se não tratadas adequadamente, podem levar à perda dentária. Essa perda, dependendo da localização, irá causar comprometimento funcional da mastigação, fonética e estética, assim como deficiências nutricionais, o que pode afetar a qualidade de vida do indivíduo (GEISSLER; BATES, 1984; GERRITSEN et al, 2010). Embora seja uma condição comum e que não ameace, diretamente, a vida do paciente, a ausência dentária tem gerado muitas pesquisas para o desenvolvimento de tratamentos que podem melhorar a qualidade de vida do indivíduo (AUBIN, 1998). As células-tronco são células indiferenciadas, onde apresentam elevada capacidade de proliferação e de se auto renovarem. Habilitadas para renovar um tecido depois de um trauma ou lesão, podem modular as atividades celulares envolvidas nestes processos (ROLASES et al., 2015; JESUS et al., 2011). Os avanços com as técnicas e aplicações das células-tronco dentárias vêm aumentando significativamente nos últimos anos, por apresentarem características parecidas às células-tronco mesenquimais da medula óssea (ROLASES et al., 2015; JESUS et al., 2011). Vários são os motivos que levam a perda de um elemento dentário, por exemplo: cárie, traumatismos, tabagismo, má-higiene, entre outros, levando os indivíduos a procurarem tratamento restaurador para repor os dentes perdidos. A substituição desses dentes pode ser por meio de próteses dentárias, prótese sobre implantes e outras reabilitações. Muitas são as maneiras para poder 3 substituir um dente perdido mas por ser não-biológica a adaptação muita das vezes causa desconforto (DALTOÉ et al., 2014; TATULLO et al., 2019; KOLYA et al., 2007). Com intuito de causar menos danos aos pacientes, surgiu a ideia de poder substituir um elemento dentário, a partir de células-tronco da própria polpa de dente do paciente, já que a falta de dentes resulta em diversas dificuldades como mastigação, fonação, bem-estar físico e psicológicos, entre outros. Com os progressos da biologia de células-tronco e da bioengenharia tecidual, essa possibilidade se torna cada vez mais real, porém ainda requer muito avanço nos estudos para isso ser colocado em prática (MACHADO et al., 2012; DALTOÉ et al., 2014; TATULLO et al., 2019; FEQUES et al., 2014). Quando há a possibilidade de coleta de dentes decíduos para retirada de células-tronco da polpa é indicado que seja feita durante o período de esfoliação dos dentes, que ocorre entre os 6 e os 12 anos de idade da criança, com o auxílio de exames radiográficos e clínicos antes da realização do procedimento de extração destes dentes para verificar a etapa do processo e se ainda tem polpa suficiente para a coleta (JESUS et al., 2011). Este trabalho tem como objetivo discorrer sobre os tipos, a importância e utilização de células-tronco, com ênfase nas células retiradas da cavidade oral para possível aplicabilidade terapêutica na mesma, reunindo informações científicas a partir de uma revisão de literatura. METODOLOGIA O presente projeto de pesquisa consiste numa revisão de literatura sobre as células-tronco na Odontologia. Inicialmente, foi realizada uma busca por documentos completos (artigos, livros-texto, etc) publicados nas línguas portuguesa e inglesa, indexados nas bases de dados online: Biblioteca Virtual em Saúde (BVS), PubMed, SciELO e Medline, utilizando as palavras-chave células-tronco e odontologia e stemcells e dentistry. Os artigos analisados incluíram o período publicados nos últimos 15 anos, porém, também foram considerados artigos mais antigos desde que fossem relevantes para o 4 desenvolvimento do projeto de pesquisa. Após a leitura dos resumos e abstracts, foram selecionados 22 artigos em inglês e português. DESENVOLVIMENTO Células-tronco As células-tronco são células indiferenciadas, apresentam elevada capacidade proliferação e de auto renovação, são habilitadas para renovar um tecido depois de um trauma ou lesão quando necessário, podem modular as atividades celulares envolvidas nestes processos. Essas células são divididas em: embrionárias e adultas (ROLASES et al., 2015). As células-tronco adultas são autogênicas e por isso possuem vantagem sobre embrionárias já que dificilmente são rejeitadas pelo organismo, elas se diferenciam das mesenquimais, o que lhes permite a capacidade de se renovar e se diferenciar para gerar tipos especializados, no organismo vivo tem papel de manter e reparar o tecido no qual elas são encontradas, são células de fácil acesso e obtenção, encontradas entre células diferenciadas de um tecido ouórgão. As embrionárias têm como vantagem a capacidade de proliferação e de diferenciação em diversos tipos celulares, são pluripotentes, provenientes de óvulos doados para fertilização in vitro de onde as células são retiradas no período do blastocisto, entre o quarto e quinto dia de vida e podem se diferenciar em qualquer tipo celular. Terapias com este tipo de célula-tronco enfrentam enormes limitações já que inúmeros países não permitem a utilização de embriões humanos em pesquisas, sendo, portanto, de menor acesso e de maior dificuldade para obtê-las (ROLASES et al., 2015; JESUS et al., 2011; KOLYA et al., 2007). Células-tronco em geral são usadas na prevenção e tratamento de determinadas doenças como câncer, diabetes, lesões na medula espinhal entre outras, ainda estão sendo muito pesquisadas e já atuam em diversos tratamentos. O armazenamento de células-tronco é um avanço na Medicina 5 Regenerativa e ainda enfrenta alguns problemas, porém são de uma perspectiva inovadora. (MACHADO et al., 2013). A auto-renovação também é uma característica das células-tronco adultas. A multipotência dessas células faz com que tenham uma capacidade mais limitada em diferenciarem-se em outros tipos celulares do que a pluripotênciadas embrionárias. Mesmo assim, diferenciam-se em células dos tecidos adiposo, ósseo, cartilaginoso e muscular, demonstrando sua alta plasticidade. Células-tronco adultas apresentam a grande vantagem de ser a fonte para transplantes autógenos, reduzindo os riscos de rejeição imune e, também, serem obtidas de indivíduos em qualquer estágio de vida. A medula óssea é a fonte mais estudada deste tipo de células (HARADA et al, 2002; CASAGRANDE et al, 2011). Acredita-se que há um grande reservatório de células indiferenciadas no corpo humano capazes de osteogênese durante toda a vida. A formação óssea acontece no organismo durante o desenvolvimento embrionário, crescimento, remodelamento e no reparo de fraturas (AUBIN, 1998). Como as células-tronco são células que tem alta capacidade de se regenerarem e também adquirir características de outros tecidos e mudar a sua forma original mesmo que seja de lugares diferentes por apresentarem grande plasticidade, houve um crescimento no interesse na área de pesquisa voltada às terapias em prol do tratamento de várias doenças, dentre elas, o Alzheimer e Parkinson devido a essas particularidades (MACHADO et al., 2013). Um estudo publicado em 2002 na revista Proceedings of the National Academy of Sciences um transplante de células progenitoras embrionárias que originaram células nervosas dopaminérgicas em um modelo animal com doença de Parkinson teve sucesso, e isso abriu um leque de questionamentos sobre utilizarem essas células em tratamentos de doenças degenerativas. Parece ser concreta a possibilidade de criação de novas técnicas para cultivar tecidos e órgãos em seres humanos, entretanto, ainda é necessário muito estudo para se ter um entendimento melhor dessa biologia e obter terapias evidentes de células bem-sucedidas (SEGUNDO et al., 2007; MACHADO et al., 2013). 6 Células-tronco e a Odontologia Na Odontologia, alguns estudos pré-clínicos analisam o potencial das células-tronco e apontam para a capacidade de regenerar tecidos lesionados como as glândulas salivares, cartilagens da articulação temporomandibular, língua e até mesmo dentes, já que apresentam multidiferenciação, capazes de originar linhagens distintas de células: osteogênicas, adipogênicas e neurogênicas. Essas células possuem a capacidade de diferenciação celular e produção de pelo menos um tipo celular altamente especializado, o que é seu diferencial e desperta o interesse de inúmeros profissionais da saúde para conduzirem pesquisas para o combate de muitas doenças, principalmente degenerativas (ROLASES et al., 2015; MACHADO et al.). De uma forma geral, os tecidos dentais possuem uma capacidade restrita de regeneração, o que explica a grande demanda nas áreas restauradoras e protéticas da odontologia. No entanto, pesquisas recentes com células-tronco e engenharia tecidual apresentaram progressos em novas perspectivas de uso na prática clínica odontológica (THESLEFF, TUMMERS; 2003). A chegada das células-tronco de origem dentária e progressos recentes na área da biologia celular e molecular têm levado a novas estratégias terapêuticas, onde visam à regeneração dos tecidos bucais que foram afetados por trauma ou doença (CASAGRANDE et al, 2011). Em 1967, surgiu a ideia de que existisse células-tronco no ligamento periodontal já que as células deste ligamento são capazes de formar fibroblastos, cementoblastos e osteoblastos. Outra fonte escolhida capaz de exibir células- tronco foi em polpa de dentes decíduos humanos esfoliados, uma vez que toda criança perde o dente decíduo, esta seria uma maneira fácil para armazenar essas células pois é um processo atraumático. Cientistas acreditam que células- tronco de dentes decíduos se diferem das de dentes permanentes, pois se multiplicam e diferenciam mais rapidamente (VASCONCELOS et al., 2011). Existem diferentes fontes de células-tronco, por exemplo, a medula óssea e o sangue, o cordão umbilical, o sangue da placenta e células-tronco de natureza dentária. Porém em relação a Odontologia ainda existem muitas 7 pendências a serem estudadas sobre essa fonte, de modo que as evidências produzidas pelos estudos futuros possam estimular os pesquisadores a fazer com que as células-tronco dos dentes e seus adjacentes regenerem esmalte ou coroas dentárias (KOLYA et al., 2007). As células-tronco adultas podem ser encontradas nos tecidos dentários humanos pós-natais, sendo elas: células-tronco da papila apical, células-tronco do ligamento periodontal, células-tronco da polpa dental e células-tronco de dentes decíduos esfoliados humanos (ALMEIDA et al., 2016). Células-tronco da papila apical Na papila apical as células-tronco encontradas são fontes de odontoblastos, que produzem dentina primária para a raiz. Onde a papila apical é originada do ectomesênquima induzido pela sobreposição da lâmina dentária durante o desenvolvimento dentário, com a descoberta das células-tronco da papila apical (SCAPs – stem cells from apical papilla) vem sendo possível visualizar um novo protocolo para a administração clínica destes casos onde a conservação dessas células, no tratamento de dentes jovens, pode beneficiar para a maturação contínua da raiz e fechamento do ápice. Outra importante atribuição potencial para as SCAPs é sua utilização na regeneração da polpa/dentina e na engenharia tecidual (HUANG et al., 2008). Células-tronco do ligamento periodontal Na área periodontal encontram-se as que podem diferenciar-se em fibroblastos, cementoblastos e osteoblastos, sendo responsáveis pelo reparo tecidual. Inúmeras pesquisas vêm mostrando que células-tronco adultas de tecidos dentais e periodontais também podem ser aplicadas para regenerar raízes dentárias, no ligamento periodontal existem diversas células-tronco que permitem diferenciação e possui aspecto de fibroblastos inativos, estas células e as retiradas da polpa de terceiros molares são capazes de originar células 8 mesodérmicas, que irão fazer parte da estrutura óssea, da cartilagem, do tendão, do tecido adiposo e muscular (VASCONCELOS et al., 2011). Células-tronco da polpa dental Na polpa dental de dentes permanentes e principalmente decíduos, encontra-se as que se diferenciam em fibroblastos, componentes do tecido conjuntivo, e em odontoblastos, envolvidos na formação da dentina, vale salientar também sobre as células-tronco mesenquimais que podem ser encontradas em quase todos os tecidos do organismo, inclusive na polpa, apesar de ser bem raro a presença desta célula na polpa graças há uma ausência de informação sobre a localização anatômica das mesmas. Nofolículo dental se encontra as que representam células de um tecido em desenvolvimento que podem apresentar uma maior plasticidade do que as outras células-tronco dentais (FEQUES et al., 2014; MACHADO et al., 2013). Cada parte do dente apresenta uma localização diferente das células- tronco, podendo mudar também se o dente for decíduo ou permanente, esfoliado ou não. Com isso essas células vêm sendo isoladas desde o ano 2000, quando foi realmente descoberto que é possível encontrar células-tronco adultas na polpa de dentes. Nas polpas dos dentes decíduos esfoliados foram encontrados, células-tronco com a capacidade de serem isoladas e de formação de osso (MACHADO, et al., 2015). Células-tronco de dentes decíduos esfoliados humanos e permanentes Células encontradas em dentes decíduos são denominadas de SHEDs e as encontradas em dentes permanentes de DPSC, as SHEDs tem uma capacidade mais elevada de proliferação, com mais plasticidade, porém incapazes de regenerar o complexo dentino-pulpar como as de DPSC. As células-tronco retiradas de dentes decíduos esfoliados também possuem funcionalidade, por serem capazes de induzir a formação de dentina, do osso e 9 gerar diferenciação em outros derivados de células mesenquimais não dentárias in vitro (MACHADO et al., 2015). As SHEDs aparecem por volta da sexta semana do desenvolvimento pré- natal humano. Além disso, o uso autógeno destas células reduz o risco de reações imunológicas ou rejeição de transplantes, eliminando a possibilidade de contrair doenças de outro doador (ARORA, ARORA, MUNSHI, 2009). Estudos apontam que as SHED possuem a aptidão de se diferenciarem em células odontoblásticas funcionais, adipócitos, células neurais e também estimulam a osteogênese após transplantação in vivo. (Fig. 1) (SOARES et al., 2007). Figura 1 - Células-tronco isoladas do tecido pulpar de dentes decíduos têm alta capacidade proliferativa e são capazes de se diferenciarem em odontoblastos maduros, adipócitos ou células neurais Fonte: Soares et al. (2007) Coleta de Células-Tronco Quando há a possibilidade de coleta de dentes decíduos para retirada de células-tronco da polpa é indicado que seja feita durante o período de esfoliação dos dentes, que ocorre entre os 6 e os 12 anos de idade da criança, com o auxílio de exames radiográficos e clínicos antes da realização do procedimento de extração destes dentes para verificar a etapa do processo e se ainda têm polpa suficiente para a coleta (JESUS et al., 2011). Após a coleta, as células-tronco (CT) retiradas do dente devem ser armazenadas para cultivo e criopreservação no Nitrogênio Líquido. A 10 Criopreservação vêm sendo uma etapa de grande teor de investimento tendo em vista que as células não sofrem mudanças em relação à qualidade ou quantidade, ela proporciona que estas células-tronco sejam armazenadas quando retiradas e guardadas para um uso caso e quando seja necessário pela própria pessoa que retirou ou até para doar à alguém que precise (JESUS et al., 2011). Células-Tronco e a Medicina regenerativa Sobre o uso das células-tronco na medicina regenerativa, tanto na Odontologia quanto na medicina, para que sejam capazes de regenerar um tecido lesado ou até um órgão inteiro, é necessário conjunto formado por células- tronco, uma matriz e proteínas. As células tronco de origem dental são indiferenciadas, capazes de auto renovação, formação de colônias e diferenciação multipotente, o que a torna um excelente atrativo para a medicina regenerativa. Dentro da Odontologia, a engenharia tecidual é área da ciência que estuda a restauração funcional e fisiológica de estruturas teciduais destruídas ou perdidas decorrentes de doenças ou trauma. Onde é baseada em três princípios da biologia tecidual: células-tronco progenitoras, matriz extracelular que mantém a estrutura do tecido e substâncias indutoras do crescimento e diferenciação celular (MACHADO et al., 2015; FEQUES et al., 2014). A falta de dentes resulta em diversas dificuldades como mastigação, fonação, bem-estar físico e psicológicos entre outros. A engenharia tecidual busca formas para a substituição dos tecidos dentais perdidos utilizando células- tronco. Os motivos que levam a perda de um elemento dentário são variados: cárie, traumas, hábitos de fumar, má higiene, entre outros, usa-se como substituição estética e funcional as próteses dentárias, prótese sobre implantes e outras reabilitações, entretanto, a melhor forma de substituição dentária seria uma derivada da forma biológica que ainda enfrenta um processo de estudo, mas que já é vista como uma solução possível e extremamente almejada, graças a terapia de uso de células-tronco (FEQUES et al., 2014; KOLYA et al., 2007). 11 A bioengenharia capacita a possibilidade do uso de células-tronco em terapias regenerativas na formação de um elemento dentário, de forma com que estudos vão avançando e por isso se torna uma possibilidade real e próxima mesmo que encontre como grande interferência os mecanismos complexos da formação de um dente completo. Para a bioengenharia é essencial um conjunto de três fatores, composto por células-tronco ou progenitoras, uma matriz que funcione como arcabouço e proteínas sinalizadoras, intituladas fatores de crescimento, como estímulo para diferenciação celular (Fig 2) (SOARES et al., 2007). Figura 2 – Fatores necessários para a bioengenharia na Odontologia. Fonte: Soares et al. (2007) Matriz A matriz é um elemento fundamental, composta por materiais sintéticos e resistente, pois é ela quem fornece o arcabouço fundamental para o transporte dos nutrientes, oxigênio e resíduos metabólicos. Esse arcabouço deve possuir características biocompatíveis, não irritante e resistente, os seus derivados componentes funcionam ativando morfogênese das células implantadas, durante o tempo em que esta é progressivamente degradada e substituída pelo tecido regenerado. Para a formação de tecido dentário têm sido empregadas as matrizes PGA (ácido poliglicólico, sigla do inglês polyglycolic acid)e PLGA (ácido poli co-glicolídeo copolímero, sigla do inglês poli co-glycolidecopolymer), onde as duas apresentam semelhança no suporte de crescimento de tecidos dentários altamente organizados(SOARES et al., 2007). 12 Fatores de crescimento Os fatores de crescimento são proteínas extraídas extracelularmente que através de interações governam a morfogênese dentária na qual envolve uma série de interações dinâmicas entre o ectoderma e o mesênquima, são divididos em cinco famílias protéicas: proteínas morfogenéticas ósseas (BMPs, sigla do inglês boné morphogenetic protein); fatores de crescimento para fibroblastos (FGFs, sigla do inglês fibroblast growth factor); proteínas Hedgehog (Hhs), proteínaswingless e int-related (Wnts) e fator de necrose tumoral (TNF, sigla do inglês tumor necrosis factor). Embora essas famílias distintas estejam envolvidas no desenvolvimento dentário, as BMPs são suficientes para a formação de dentina terciária (SOARES et al., 2007). CONCLUSÃO O uso de Células-tronco na Odontologia vem crescendo gradativamente, inúmeros esforços, testes e estudos são aplicados atualmente para que suas aplicabilidades terapêuticas deixem de ser teóricas e passem, enfim, a acometer a substituição dos tecidos dentais perdidos, garantindo um novo patamar para a odontologia restauradora e para isso é de grande importância o uso da engenharia tecidual. A regeneração dentária ainda é um desafio muito grande já que necessita não só de células mesenquimais, como também de células epiteliais e mesmo que a coroa do dente seja o fator de maior interesse do paciente, a grande dificuldade se encontra na formação da raiz biológica. As pesquisas com células-tronco são extremamente importantes já que podem ser o caminho da medicina moderna, onde novas terapiase mecanismos de prevenção podem ser desenvolvidos, apesar da muita controvérsia a respeito das células-tronco não há dúvidas da sua relevância na evolução do conhecimento das patologias assim como no desenvolvimento de novas formas terapêuticas, tanto na medicina como na odontologia. As terapias com células- tronco adultas devem ser incentivadas pois os resultados dos estudos disponíveis atualmente são bastante promissores, contudo, também é necessário que os estudos apresentem análises mais robustas e consistentes 13 de modo que seus resultados sejam seguros e confiáveis, abrindo espaço para a inovação. REFERÊNCIAS ALBRECHT, Karl. Revolução nos serviços. SP: Pioneira, 2008. ALMEIDA, P. N.; CUNHA, K. S. Dental Stem cells and their application in Dentistry: a literature review.Rev. bras. odontol. v.73, n.4, p.331, 2016. ARORA V, ARORA P, MUNSHI AK. 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