口腔干細(xì)胞應(yīng)用于牙周組織再生的研究進(jìn)展

陶成鳳(綜述)，吳云鼎(審校)

(1.昆明市南屏口腔醫(yī)院修復(fù)科，昆明650041;2.昆明市兒童醫(yī)院口腔科，昆明650034)

牙周炎是一種由細(xì)菌等微生物引起的，以牙周組織破壞為特征的慢性炎性疾?。?］。牙周炎與牙齦炎等其他牙周疾病一起，影響世界上高達(dá)90%人口的口腔健康狀況［2］。目前，對牙周炎破壞的牙周組織進(jìn)行再生的方法有牙周植骨術(shù)［3］、引導(dǎo)組織再生術(shù)［4］、生長因子誘導(dǎo)［5］等，而干細(xì)胞療法是目前研究的熱點(diǎn)。干細(xì)胞是一類原始的、具有高分化潛能的細(xì)胞，主要有兩個(gè)明顯區(qū)別于其他細(xì)胞的特點(diǎn):①無限制地自我分裂成新的干細(xì)胞，即自我復(fù)制更新能力;②分化成特定的功能細(xì)胞從而形成相應(yīng)的功能［6］。干細(xì)胞主要分為兩大類:胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞，根據(jù)其分化能力的不同，還可以分為全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞和單能干細(xì)胞［6-7］。理想的干細(xì)胞需要具備以下特征:①無致免疫性和高度增殖能力;②易于獲取，獲取后有可供處理的時(shí)間;③可以分化為所需類型的細(xì)胞［8］。干細(xì)胞在人體組織中廣泛存在，可以來自于血液、骨髓、脂肪組織、骨骼?。?］、心、肺［10］和牙周膜［11］?，F(xiàn)對口腔來源的干細(xì)胞再生牙周組織研究的現(xiàn)狀和進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 口腔干細(xì)胞再生牙周組織

1.1 牙周膜來源干細(xì)胞 牙周膜干細(xì)胞最早于2004年在人牙周膜組織中(拔除的阻生第三磨牙)分離得到［12］。牙周膜干細(xì)胞存在于纖維組織豐富的牙周膜當(dāng)中，要從牙周膜組織中分離牙周膜干細(xì)胞需要多種抗原標(biāo)記結(jié)合使用［11］。有學(xué)者采用從小型豬拔除牙上分離得到的自體同源的干細(xì)胞對小型豬實(shí)驗(yàn)牙位近中壁缺損的牙周炎模型進(jìn)行牙周組織再生實(shí)驗(yàn)，取得明顯的效果;在自體同源的干細(xì)胞移植后12周，原本喪失的牙周組織得到較好的再生和恢復(fù)，CT顯示干細(xì)胞治療后缺損區(qū)牙槽骨幾乎恢復(fù)正常;羥基磷灰石/三磷酸鈣(hydroxyapatite/tricaleium phosphate，HA/TCP)組恢復(fù)程度有限，陰性對照組幾乎沒有恢復(fù)，數(shù)據(jù)分析顯示干細(xì)胞治療組與其他兩組間差異明顯;盡管蘇木精-伊紅(HE)染色顯示干細(xì)胞治療組結(jié)合上皮水平仍然在釉牙骨質(zhì)界以下，但是結(jié)合上皮水平仍優(yōu)于HA/TCP組;干細(xì)胞治療組齦溝上皮增厚，炎性細(xì)胞浸潤很少，新牙槽骨和牙骨質(zhì)以及牙周膜再生形成，且形成的新牙槽骨水平遠(yuǎn)高于HA/TCP組，但仍低于正常水平［13］。2010年，采用同樣小型豬模型研究牙周組織再生的實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)一步研究比較自體同源(小型豬自身牙周膜干細(xì)胞)和異體同種(人牙周膜干細(xì)胞)兩種牙周膜干細(xì)胞對牙周組織再生的效果，發(fā)現(xiàn)兩種牙周膜干細(xì)胞都能夠較好地恢復(fù)缺損的牙周組織，兩種來源的牙周膜干細(xì)胞再生牙周組織能力的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;同時(shí)發(fā)現(xiàn)，小型豬機(jī)體對人牙周膜來源的干細(xì)胞免疫排異反應(yīng)較低，分析推測這種情況可能是由于前列腺素E2抑制T細(xì)胞的活性化，在這種低免疫排異反應(yīng)中起重要作用［14］。近些年來，牙周膜干細(xì)胞的研究不再局限于動(dòng)物模型，對于牙周膜干細(xì)胞的研究也開始走向臨床。臨床研究顯示，采用患者自體同源干細(xì)胞移植(來源于自身需拔除的阻生第三磨牙)并跟蹤隨訪3～6年后，發(fā)現(xiàn)牙周膜干細(xì)胞在牙周炎患者牙周組織喪失部位再生形成Sharpey纖維和膠原纖維［15］;也有學(xué)者將干細(xì)胞再生牙周組織與種植修復(fù)結(jié)合來修復(fù)缺失牙，用5年時(shí)間評(píng)估該療法的安全性，取得良好效果［16］。不論是動(dòng)物模型還是臨床病例報(bào)道，均證明牙周膜干細(xì)胞將來應(yīng)用于臨床治療恢復(fù)喪失牙周組織的潛力。

1.2 牙髓來源干細(xì)胞 牙髓干細(xì)胞可以來源于需要拔除的阻生第三磨牙，倫理限制較小，是干細(xì)胞較好的來源之一［17］。牙髓干細(xì)胞最早是Gronthos等［18］在拔除的阻生第三磨牙牙髓組織中分離得到的;在分離得到牙髓干細(xì)胞存在的過程當(dāng)中，一個(gè)主要問題是當(dāng)時(shí)對牙髓干細(xì)胞和其他口腔來源的干細(xì)胞(如牙周膜干細(xì)胞)表面特異性標(biāo)記的了解不足，缺乏已知確定的特異性表面抗原標(biāo)記來幫助確認(rèn)牙髓干細(xì)胞的成功分離，這也是在牙髓干細(xì)胞剛剛分離發(fā)現(xiàn)時(shí)所遭遇的問題之一。研究顯示，以HA/TCP作為支架載體，將分離得到的牙髓干細(xì)胞移植到8周齡免疫缺陷大鼠上，在移植部位能夠發(fā)現(xiàn)類似牙髓-牙本質(zhì)復(fù)合體的組織形成［19］。牙髓干細(xì)胞易于獲取，獲取后對供體損傷小且獲取效率較高，且獲得的牙髓干細(xì)胞具備高度的分化增殖能力，與生物材料間存在積極的相互作用［20］，這些特點(diǎn)使牙髓干細(xì)胞在牙周組織再生方面具有很大的利用潛力。

1.3 牙囊、牙齦及牙根尖乳頭來源干細(xì)胞 用于牙周組織再生的干細(xì)胞除來源于上述兩種組織外，還可以來源于牙囊組織、牙齦組織和牙根尖乳頭［21-23］。Mori等［24］從因正畸治療而需要拔出第三磨牙牙囊的8～12歲患者身上取得牙囊組織，從而獲得牙囊干細(xì)胞，并對干細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，采用免疫表型分析發(fā)現(xiàn)牙囊干細(xì)胞表面表達(dá)標(biāo)記與一般干細(xì)胞相同;將培養(yǎng)的牙囊干細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化誘導(dǎo)后，用Von kossa染法染色，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過誘導(dǎo)后的牙囊干細(xì)胞能夠在體外形成礦化結(jié)節(jié);同時(shí)通過實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)檢測出堿性磷酸酶和RUNX2基因的表達(dá)，該基因直接參與調(diào)控成骨細(xì)胞對Ⅰ型膠原蛋白的形成，證明牙囊干細(xì)胞再生骨組織的潛能。Fawzy等［22］以小型豬為動(dòng)物模型進(jìn)行牙齦組織來源的干細(xì)胞介導(dǎo)的牙周組織再生的研究，研究以牛松質(zhì)骨和膠原蛋白作為骨架載體，將干細(xì)胞移植到缺損區(qū)域，12周后觀察發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組牙周袋深度變化和臨床附著喪失水平等各向指標(biāo)較治療前均有明顯好轉(zhuǎn)。目前，關(guān)于牙根尖乳頭干細(xì)胞再生牙周組織效果的研究還比較少，研究內(nèi)容還主要集中在對根尖乳頭干細(xì)胞各方面特性的研究上［23］。值得注意的是，除上述提到的口腔來源的干細(xì)胞可以用于牙周組織再生外，脂肪組織來源的干細(xì)胞也可用于牙周組織再生［25］。目前可用于牙周組織再生實(shí)驗(yàn)研究的干細(xì)胞歸納，見表1。

表1 可以用于牙周組織再生的干細(xì)胞

2 干細(xì)胞的存儲(chǔ)

雖然干細(xì)胞在人體組織中廣泛存在，但是不論何種個(gè)體，能提供的干細(xì)胞的數(shù)量是有限的。眾所周知，隨著年齡的增加，干細(xì)胞的數(shù)量呈下降的趨勢，而且傳代培養(yǎng)的次數(shù)越多，干細(xì)胞的增殖能力也會(huì)隨之下降;同時(shí)也為避免重復(fù)多次地對干細(xì)胞供體采集干細(xì)胞造成更多的損傷和不便，取得干細(xì)胞后有效安全的存儲(chǔ)是非常必要的［26］。有學(xué)者比較了經(jīng)過6個(gè)月液氮凍存的牙根尖乳頭干細(xì)胞和新鮮未經(jīng)凍存的牙根尖乳頭干細(xì)胞的各項(xiàng)指標(biāo);雖然新鮮未經(jīng)凍存的牙根尖乳頭干細(xì)胞在細(xì)胞活性、集落形成率和細(xì)胞增殖率方面高于經(jīng)過凍存的牙根尖乳頭干細(xì)胞，但是兩者在再生牙周組織效率方面的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;除了上述3項(xiàng)指標(biāo)，兩者在細(xì)胞表面標(biāo)記表達(dá)和細(xì)胞凋亡率方面差異亦無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;經(jīng)過6個(gè)月凍存的牙根尖乳頭干細(xì)胞解凍后能夠較好地增殖分化，具有正常的形成細(xì)胞外基質(zhì)和礦化的能力［27］。Li等［26］使用beagle犬模型比較液氮凍存的犬骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞和未凍存的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞在再生牙周組織效果的差別;結(jié)果顯示，兩者均較好地恢復(fù)喪失的牙槽骨和牙周膜，液氮－196℃凍存1個(gè)月后未見凍存對犬骨髓間充質(zhì)細(xì)胞體外的增殖分化產(chǎn)生明顯影響。

3 小結(jié)

諸多研究表明干細(xì)胞療法在牙周炎治療方面的應(yīng)用潛力，但是要將干細(xì)胞療法成功應(yīng)用于臨床，還有一些問題有待解決。首先，解析干細(xì)胞的自我更新機(jī)制、精確控制細(xì)胞增殖的數(shù)量和程度，避免形成過度增殖或細(xì)胞數(shù)量不足，研究表明脂肪組織來源的干細(xì)胞失去基因穩(wěn)定性后，其傾向于癌性增殖［28］;其次，了解干細(xì)胞分化為特定功能細(xì)胞的調(diào)節(jié)機(jī)制，以及干細(xì)胞與免疫系統(tǒng)相互作用機(jī)制;最后，要注意在干細(xì)胞移植過程中防范其他間充質(zhì)干細(xì)胞的污染。相信隨著研究的發(fā)展，干細(xì)胞療法在其他口腔疾病的治療方面也將起重要作用。

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