年輕恒牙牙髓再生治療的研究進(jìn)展 ①

高碧云

(廣西醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院兒童牙病科，廣西 南寧 530021)

年輕恒牙牙髓感染的治療是一項(xiàng)極其復(fù)雜而艱巨的任務(wù)，是兒童口腔醫(yī)學(xué)研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。對(duì)于牙髓感染或壞死的根尖孔未閉合的年輕恒牙，臨床上傳統(tǒng)的治療選擇是使用氫氧化鈣(calcium hydroxide)進(jìn)行根尖誘導(dǎo)成形術(shù)(Apexification)[1]。根尖誘導(dǎo)成形術(shù)在過去的幾十年里一直是罹患牙髓病和根尖周病的年輕恒牙的常規(guī)治療方法，其治療特點(diǎn)是通過加強(qiáng)根管消毒并利用藥物的誘導(dǎo)作用，恢復(fù)根尖部牙髓或牙乳頭活力，使根尖繼續(xù)發(fā)育和根端閉合。但它也有許多缺點(diǎn)：治療周期長；需多次就診；臨時(shí)修復(fù)材料脫落或封閉性不佳會(huì)導(dǎo)致根管內(nèi)再感染；由于長期使用氫氧化鈣制劑還會(huì)增加患牙根折風(fēng)險(xiǎn)。這種治療方法僅僅是使根尖原位關(guān)閉，髓腔內(nèi)無血管化的活性組織生成，牙齒無感覺及防御等功能，無牙本質(zhì)繼續(xù)形成，空虛的根管仍需要進(jìn)行充填，無法改變管腔過大、管壁過薄狀況[2]。

近年來，學(xué)者們一直探索著新的治療方法以避免上述弊端，嘗試著以生物學(xué)為基礎(chǔ)的方法治療牙髓感染的年輕恒牙，期望產(chǎn)生功能性的牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體來修復(fù)患牙。“牙髓血運(yùn)重建”這個(gè)概念是在2001年1waya等[3]描述1例牙髓壞死伴根尖周膿腫的年輕恒牙的根尖周炎癥愈合和牙根繼續(xù)形成時(shí)首次使用。有學(xué)者認(rèn)為“牙髓血運(yùn)重建”不能確切描述這些病例中根尖周炎癥愈合和修復(fù)過程，越來越多的學(xué)者使用“牙髓再生治療”(regenerative endodontic treatment/procedure，RET/REP)這一名詞[4]。

1 牙髓再生治療的提出和發(fā)展

牙髓再生治療是最近幾年興起的一種新的治療方法，包括消毒根管，形成血凝塊和封閉冠部通路。再生治療在消除了根管感染之后，只需復(fù)診1次即可完成治療，節(jié)省了治療時(shí)間和費(fèi)用；治療結(jié)束后不需要根管充填；可避免發(fā)生根折；再生的硬組織不但可以沉積在根尖形成正常的根尖封閉，還可以沉積在根管側(cè)壁，增加管壁厚度，增強(qiáng)牙體抗性[5]。

20世紀(jì)70年代，學(xué)者開始探索感染年輕恒牙的再生治療。Iwaya等[3]報(bào)道了1例13歲未發(fā)育完成的第二前磨牙因根尖周炎伴瘺管就診的病例，與傳統(tǒng)的根管治療術(shù)不同，此病例在徹底去除了根管內(nèi)感染物之后，根管內(nèi)置復(fù)合抗菌藥物并封閉冠部，15個(gè)月復(fù)診發(fā)現(xiàn)新生組織生成，電測(cè)有反應(yīng)。術(shù)后30個(gè)月追蹤隨訪發(fā)現(xiàn)，牙根繼續(xù)發(fā)育，根管壁明顯增厚，根尖完全閉合，分析認(rèn)為，盡管大部分牙髓壞死并嚴(yán)重感染，粗大的根尖孔處可能有微量牙髓存活，這些殘髓組織在感染消除后，可以向冠部生長，促進(jìn)牙根發(fā)育。

Banchs等[6]對(duì)壞死感染的年輕恒牙用復(fù)合抗菌藥物進(jìn)行徹底消毒，以患牙根管內(nèi)的血凝塊作為基質(zhì)充盈根管，嚴(yán)密封閉冠方，促使血管再生，術(shù)后24個(gè)月隨訪發(fā)現(xiàn)，治愈后的牙根得以繼續(xù)發(fā)育，根尖閉合，根管長度增加，管壁增厚，而且牙髓活力冷測(cè)出現(xiàn)反應(yīng)?；谘栏l(fā)育完成的事實(shí)，推測(cè)新生組織為擁有成牙本質(zhì)細(xì)胞功能牙髓，而血凝塊則充當(dāng)新生組織長入的支架。

然后，有學(xué)者對(duì)患根尖周炎或根尖膿腫的年輕恒牙進(jìn)行保守治療，開髓后，次氯酸鈉和雙氧水沖洗根管。吸干，封入CH，并定期復(fù)診更換CH。整個(gè)治療過程中，不對(duì)根管進(jìn)行任何機(jī)械預(yù)備。術(shù)前術(shù)后對(duì)比X線表明，病例牙根尖均發(fā)育完成：根長增加，管壁增厚。推測(cè)，當(dāng)牙髓完全壞死時(shí)根管內(nèi)的新生組織是牙骨質(zhì)，牙周膜和骨組織，使管壁增厚的是牙骨質(zhì)；年輕恒牙根管粗大血運(yùn)良好，部分牙髓可耐受根尖膿腫而存活并形成牙本質(zhì)，與長入的牙骨質(zhì)混合[7-8]。

最初的學(xué)者使用三聯(lián)抗生素糊劑(甲硝唑、米諾環(huán)素、鹽酸環(huán)丙沙星)進(jìn)行根管消毒，卻意外地發(fā)現(xiàn)其能夠促進(jìn)牙根繼續(xù)生長。動(dòng)物模型中的結(jié)果表明，使用抗生素糊劑治療的年輕恒牙43.9%根管壁增厚，54.9%出現(xiàn)根尖封閉，64.6%根尖暗影消失或減小[9]。Shah等[10]的臨床研究中對(duì)存在根尖周炎的年輕恒牙使用抗生素糊劑進(jìn)行治療后，93%的牙齒根尖暗影吸收，57%的牙齒牙本質(zhì)壁增厚，71%的牙齒牙根長度增長至接近同名牙。該方法的具體機(jī)制并不明確，可能為抗生素使牙本質(zhì)中的膠原纖維暴露，導(dǎo)致生長因子含量增加，提高了宿主牙本質(zhì)細(xì)胞的生長速率[10]。

2 牙髓再生的組織學(xué)要素

組織學(xué)的三大要素：干細(xì)胞、生長因子和生物支架，這三者在牙髓血管再生中起協(xié)調(diào)作用。最近也有新的學(xué)說提出，即生物微環(huán)境是組織學(xué)不可或缺的第4個(gè)因素，在干細(xì)胞體內(nèi)存活情況中起著重要的作用[11]。

2.1 干細(xì)胞

干細(xì)胞具有多向分化的潛能，是牙髓血管再生的生物學(xué)基礎(chǔ)。2000年，Gronthos等[12]首次自成人牙髓組織中分離出干細(xì)胞，并將其命名為牙髓干細(xì)胞(DPSC)，為組織學(xué)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。迄今為止，學(xué)者已成功分離出的牙齒干細(xì)胞包括牙髓干細(xì)胞(DPSC)、根尖乳頭干細(xì)胞(SCAP)、乳牙牙髓干細(xì)胞(SHED)及牙周膜干細(xì)胞(PDLSCs)[13]。

但是干細(xì)胞應(yīng)用中仍面臨著巨大的挑戰(zhàn)，干細(xì)胞的來源和數(shù)量是我們需要考慮的問題。非本體來源的干細(xì)胞移植存在著免疫排斥和感染的風(fēng)險(xiǎn)，且符合提取要求的干細(xì)胞能被成功提取后也所剩不多。解決這些問題只能是尋求更多的干細(xì)胞來源。如已有學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)炎癥牙髓組織也可分離出牙組織，非牙源性組織也能刺激牙源性再生反應(yīng)[14]。有學(xué)者研究了將內(nèi)源性細(xì)胞歸巢技術(shù)應(yīng)用于牙髓再生，證明了干細(xì)胞移植可被利用自身體內(nèi)細(xì)胞進(jìn)行組織再生的方法替代[15]。

2.2 生物支架

生物支架可為干細(xì)胞的增殖分化提供生長空間，可為血管和神經(jīng)的再生起支持作用。作為牙髓組織再生的支架材料首先應(yīng)具有以下的基本特點(diǎn)： 必須有良好的生物相容性和無毒性； 在體內(nèi)必須有可降解性，植入機(jī)體內(nèi)的支架材料應(yīng)能被周圍組織吸收而不需要二次手術(shù)取出，其降解率宜與組織的形成速率保持一致，以便新形成的組織能及時(shí)取代原有支架的機(jī)械負(fù)載功能；應(yīng)有合適的孔隙率，以便于細(xì)胞在其中進(jìn)行滲透和生長并傳遞各種營養(yǎng)物質(zhì)、氧氣和新陳代謝產(chǎn)物； 應(yīng)具有合適的物理機(jī)械性能，便于進(jìn)行各種特殊的模型構(gòu)建。目前，在牙髓組織工程中應(yīng)用最為廣泛的生物材料有兩類： 一類是人工合成的高分子聚合物(如： 聚乳酸、聚乙醇酸及二者共聚物)； 另一類是從生物資源里提取的基質(zhì)(如： 重組膠原、藻酸鹽)[16]。

外源性材料的植入有可能引發(fā)機(jī)體炎癥反應(yīng)等問題，且細(xì)胞外基質(zhì)是一個(gè)復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)的微環(huán)境，其中包含多種不同功能的生長因子參與細(xì)胞相關(guān)活動(dòng)的調(diào)控，而外源性支架材料形成相似環(huán)境的能力十分有限。利用細(xì)胞或機(jī)體本身所具備的能力來構(gòu)建一種生長因子及細(xì)胞的載體或微環(huán)境，可有效解決這些問題[14]。

2.3 生物因子

生物因子的應(yīng)用，對(duì)牙髓血管再生治療的成功起著關(guān)鍵作用。生物因子包括內(nèi)源性生物因子和外源性生物因子。其中，內(nèi)源性生物因子主要來源于牙本質(zhì)、根管內(nèi)血凝塊等。這些生物因子通過根管預(yù)備和沖洗釋放到根管內(nèi)的方式，與靶細(xì)胞的受體相結(jié)合，在細(xì)胞增殖分化過程中起調(diào)控作用，進(jìn)一步促進(jìn)血管和神經(jīng)的形成[17-18]。

不同生物因子的生物學(xué)作用不同，若想實(shí)現(xiàn)特定的分化，則需用不同的生物因子誘導(dǎo)不同來源的干細(xì)胞。只有熟悉各類生物因子的生物學(xué)特性和其與干細(xì)胞的關(guān)系，才能確保牙髓再生治療術(shù)的治療效果[19]。

生物因子穩(wěn)定性差，體內(nèi)半衰期短，分解速度快，直接使用很快被稀釋代謝，大劑量使用則會(huì)導(dǎo)致不良反應(yīng)，成本高等缺點(diǎn)，限制了其臨床應(yīng)用。因此如何建立有效的緩釋系統(tǒng)，保護(hù)生物因子在體內(nèi)的活性，維持其有效的生物學(xué)濃度是臨床上極具挑戰(zhàn)性的問題。

3 牙髓再生的新思路

3.1 組織工程方法可以實(shí)現(xiàn)牙髓組織的再生

組織工程是研究和開發(fā)具有修復(fù)和改善損傷組織功能的生物替代物的一門科學(xué)，其原理和方法是先在體外將細(xì)胞種植于具有良好生物相容性、可被人體吸收的生物材料上形成細(xì)胞生物材料復(fù)合支架，并將該支架植入機(jī)體組織、器官病損部位，以達(dá)到修復(fù)創(chuàng)傷和重建功能的目的。年輕恒牙開放的根尖孔與相對(duì)短小的牙根能保證新生組織充足的血供，是組織工程最佳的適應(yīng)證。

組織工程所用的支架材料，除了要有一定的機(jī)械強(qiáng)度和較高的孔隙率、比表面積外，還應(yīng)具備：良好的生物相容性，在體內(nèi)不會(huì)引起炎癥或致畸反應(yīng)；適當(dāng)?shù)纳锟山到庑裕诩?xì)胞生長繁殖的同時(shí)支架材料同步降解；易加工成所需要的形狀。在牙髓組織再生的動(dòng)物模型中，Hung等[20]利用兔的牙髓干細(xì)胞負(fù)載于膠原支架材料上，回植入兔的牙槽窩內(nèi)，發(fā)現(xiàn)類牙齒樣組織。Zheng等[21]將豬乳牙牙髓干細(xì)胞與β-TCP負(fù)載后回植于豬下頜骨缺損部位，可觀察到類骨樣結(jié)構(gòu)生成。體外培養(yǎng)的DPSCs在聚乙醇酸(PGA)支架上生長良好，將其置于根管內(nèi)并植入裸鼠皮下培養(yǎng)一段時(shí)間后通過牙齒切片可以觀察到血管化良好的類牙髓樣組織，并有連續(xù)的牙本質(zhì)樣物質(zhì)沉積。

3.2 干細(xì)胞在組織工程中作為種子細(xì)胞

干細(xì)胞治療的理念是利用干細(xì)胞替代、修復(fù)和加強(qiáng)受損的組織與器官的生物學(xué)功能，達(dá)到組織再生或修復(fù)的目的。獲得合適的干細(xì)胞來源是干細(xì)胞治療的重要部分。乳牙牙髓干細(xì)胞(stem cells from human exfoliated deciduous teeth，SHED)是早期外胚葉間充質(zhì)組織頭部的神經(jīng)嵴細(xì)胞遷移衍生出的牙髓間充質(zhì)干細(xì)胞。2003年，Miura等[22]在7～8歲兒童的脫落乳牙牙髓中分離出具有高度的單克隆能力、增殖能力、體內(nèi)成骨等能力的多能干細(xì)胞，并命名為SHED。之后，多項(xiàng)研究進(jìn)一步表明SHED具有成骨分化、成脂分化、神經(jīng)細(xì)胞方向分化等多向分化潛能，而且乳牙牙髓被視為生物廢棄物，數(shù)量可觀，符合倫理要求，因而漸漸成為干細(xì)胞領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

年輕恒牙牙髓再生旨在通過DPSC分化為成牙本質(zhì)細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞，形成新生牙本質(zhì)、血管及神經(jīng)，促進(jìn)牙髓活力恢復(fù)及牙根的繼續(xù)發(fā)育，是治療年輕恒牙牙髓病變的新思路。近年來，學(xué)者們廣泛研究了SHED、根尖周牙乳頭干細(xì)胞(stem cells from apical papilla，SCAP)和DPSC在牙本質(zhì)-牙髓組織工程再生中的作用。在體內(nèi)，SHED不僅可存活、增殖并形成牙本質(zhì)樣結(jié)構(gòu)，還可分化為牙本質(zhì)細(xì)胞樣細(xì)胞和內(nèi)皮樣細(xì)胞并形成含血管網(wǎng)的類似生理性牙髓樣結(jié)構(gòu)[23]。研究證實(shí)，SHED可分化為成牙本質(zhì)細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞，前者可分泌牙本質(zhì)涎磷蛋白與牙本質(zhì)基質(zhì)蛋白，并形成管狀牙本質(zhì)，后者可形成和宿主脈管相連的功能性血管[24]。在組織工程牙髓再生的研究中，將SHED和生物支架(PuramatrixTM或 rhCollagentypeⅠ)置入全長根管后移植到裸鼠背部皮下，發(fā)現(xiàn)SHED可分化成具有分泌功能的成牙本質(zhì)細(xì)胞，并形成和正常牙髓的細(xì)胞、血管組分類似的功能性牙髓和管狀牙本質(zhì)[25]。這些都是異位牙髓再生的研究，目前還需要進(jìn)一步探索SHED在口腔環(huán)境中介導(dǎo)牙髓-牙本質(zhì)再生能力。

4 牙髓再生存在的問題與展望

對(duì)牙髓壞死的年輕恒牙，臨床上可以通過根尖誘導(dǎo)成形術(shù)使其得以保存，但還是有很多牙齒即使經(jīng)過牙髓治療，依然沒有機(jī)會(huì)保存下來。而組織工程有可能使患牙恢復(fù)結(jié)構(gòu)的完整性。即通過體外誘導(dǎo)成牙本質(zhì)細(xì)胞再生結(jié)合支架形成三維組織結(jié)構(gòu)(或整合入血管、神經(jīng)等)，移植到體內(nèi)并為其提供血運(yùn)重建和神經(jīng)再生的誘導(dǎo)微環(huán)境，從而保證移植組織生存并發(fā)揮功能。這是一種理想的牙髓再生過程。然而不管哪一方面的突破都是非常困難的，甚至有些還只是理論上的猜想，或者處于發(fā)展的早期。在牙髓再生學(xué)的發(fā)展中，最富挑戰(zhàn)性的就是怎樣使各個(gè)組成過程最優(yōu)化并融為一個(gè)整體，最終實(shí)現(xiàn)牙髓-牙本質(zhì)復(fù)合體再生。