生長(zhǎng)因子對(duì)活髓治療修復(fù)作用的研究進(jìn)展

梁介技 楊媛文 黎淑芳

隨著生物活性材料的不斷發(fā)展，診療技術(shù)以及微創(chuàng)理念的不斷提高，活髓保存治療在臨床工作中較常見(jiàn)，活髓治療后的牙髓組織能自我修復(fù)，其中需要修復(fù)相關(guān)的生長(zhǎng)因子及蛋白參與。本研究就活髓保存治療中修復(fù)相關(guān)生長(zhǎng)因子及蛋白對(duì)牙髓損傷修復(fù)的作用作一綜述。

牙髓損傷常因齲源性、機(jī)械性及外傷等導(dǎo)致，牙髓損傷后常使用優(yōu)良的蓋髓材料在近髓處或牙髓暴露表面覆蓋并嚴(yán)密充填，降低牙髓的炎癥反應(yīng)及防止牙髓炎惡化，從而激發(fā)牙髓的反應(yīng)性修復(fù)，即為活髓保存治療?；钏璞４嬷委煏r(shí)，需減少外界環(huán)境對(duì)牙髓的刺激，牙髓損傷后可自身修復(fù)，修復(fù)時(shí)，許多細(xì)胞因子和蛋白在牙髓組織中表達(dá)并發(fā)揮重要的生理功能。研究表明，含有骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2（Bone morphogenetie pro-tein-2，BMP-2）的明膠海綿在蓋髓時(shí)能誘導(dǎo)修復(fù)性牙本質(zhì)的形成，且在減少炎癥反應(yīng)方面展示出優(yōu)異性能[1]；牙本質(zhì)基質(zhì)蛋白-1（Dentin matrix protein-1，DMP-1）在牙髓中過(guò)表達(dá)能誘導(dǎo)未分化間充質(zhì)干細(xì)胞分化以及形成成牙本質(zhì)細(xì)胞樣細(xì)胞[2]；轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（TGF-β）能刺激牙髓-牙本質(zhì)復(fù)合體細(xì)胞并介導(dǎo)牙髓修復(fù)過(guò)程[3]；牙本質(zhì)涎蛋白（Dentin sialoprotein，DSP）在蓋髓治療時(shí)能誘導(dǎo)牙髓間充質(zhì)細(xì)胞的增殖、分化、遷移，刺激牙髓血管化并參與牙本質(zhì)的形成和礦化[4]；在蓋髓術(shù)中牙本質(zhì)磷蛋白（Dental phosphoprotein，DPP）能減少牙髓的炎癥反應(yīng)及促進(jìn)修復(fù)性牙本質(zhì)的形成[5]。以下介紹5 種與牙髓自我修復(fù)相關(guān)的生長(zhǎng)因子及蛋白。

1 BMP-2

BMP 是TGF-β 超家族中重要的信號(hào)因子，不僅在牙齒發(fā)育中起著至關(guān)重要的作用，參與牙齒形成和組織修復(fù)，同時(shí)BMP 信號(hào)在分化成牙本質(zhì)細(xì)胞的功能中也起重要作用，其作用是沉積和礦化牙本質(zhì)基質(zhì)[1]。BMP-2 在介導(dǎo)人牙髓干細(xì)胞（hDPSCs）增殖分化過(guò)程中，ERK/Smad 通路起到激活活化作用[6]。Parsegian[7]研究發(fā)現(xiàn)，原代牙髓（DP）在成牙本質(zhì)細(xì)胞和成骨細(xì)胞分化過(guò)程中，BMP-2 和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子-2（FGF-2）對(duì)成牙本質(zhì)細(xì)胞分化具有相互刺激的關(guān)系，而它們對(duì)成骨細(xì)胞分化的作用是獨(dú)立介導(dǎo)的。其他學(xué)者也證實(shí)，iRoot BP Plus、BMP-2 都能提高人牙髓細(xì)胞（hDPCs）的增殖及成牙本質(zhì)化的能力，然而，與單獨(dú)使用iRoot BP Plus 或BMP-2 對(duì)比，iRoot BP Plus 與BMP-2 聯(lián)合使用在誘導(dǎo)hDPCs 增殖、成牙本質(zhì)分化方面更加高效[8]。在活髓保存的研究中，國(guó)內(nèi)學(xué)者使用含有Nel-like molecule-1（NELL-1）和BMP-2 明膠海綿對(duì)大鼠上頜第一磨牙進(jìn)行牙髓覆蓋后，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合使用NELL-1和BMP-2 在誘導(dǎo)修復(fù)性牙本質(zhì)形成和減少炎性細(xì)胞反應(yīng)等方面顯示出優(yōu)異性能，而且聯(lián)合使用可以顯著調(diào)節(jié)牙髓修復(fù)[9]。同時(shí)，Souza 等[10]使用兩種修復(fù)性生物材料蓋髓并研究BMP-2 對(duì)牙髓礦化的作用時(shí)，qPCR 結(jié)果顯示，與對(duì)照組及礦物三氧化物凝聚體（MTA）組相比，Biodentine（BD）組在30 天和60天時(shí)BMP-2 的表達(dá)顯著增加，BMP-2 與礦化牙本質(zhì)組織的形成有密切關(guān)系，因此BD 可以應(yīng)用于牙髓手術(shù)中。另一位學(xué)者也證實(shí)，BMP-2 和TGF-β1 溶液分別與iRoot BP Plus 混合調(diào)勻用于蓋髓術(shù)后能促進(jìn)修復(fù)性牙本質(zhì)的形成[11]。在進(jìn)行活髓保存治療時(shí)，BMP-2 對(duì)牙髓組織修復(fù)具有重要意義，同時(shí)，BMP-2與其他生物材料結(jié)合也能取得很好的效果，因此，可選擇BMP-2 作為牙髓修復(fù)的參考因子。

2 DMP-1

DMP-1 是一種高度磷酸化的酸性非膠原蛋白，其在羥基磷灰石晶體生成以及礦化中起到調(diào)節(jié)作用。DMP-1 在牙髓多功能干細(xì)胞和未分化間充質(zhì)干細(xì)胞中的過(guò)表達(dá)可以誘導(dǎo)這些細(xì)胞分化并形成功能性成牙本質(zhì)細(xì)胞樣細(xì)胞[2]。在牙齒發(fā)育的幾個(gè)階段中，DMP-1 作為細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞外的信號(hào)分子介導(dǎo)成牙本質(zhì)細(xì)胞的分化，研究發(fā)現(xiàn)DMP-1 缺失的小鼠可導(dǎo)致牙齒礦化不足[12]。在凋亡的環(huán)境中DMP-1 對(duì)成牙本質(zhì)細(xì)胞和成釉細(xì)胞具有保護(hù)作用[13]。DMP-1介導(dǎo)細(xì)胞分化及礦化的通路中，其是通過(guò)激活絲裂原活化蛋白激酶-細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（MAPKERK）通路激活干細(xì)胞的增殖分化，并且對(duì)成牙本質(zhì)細(xì)胞及成骨細(xì)胞礦化具有促進(jìn)作用[14]。研究發(fā)現(xiàn)，牙髓損傷修復(fù)過(guò)程中，DMP-1 沿著原發(fā)性牙本質(zhì)和新形成的牙本質(zhì)之間的邊界沉積，其表達(dá)先于巢蛋白免疫反應(yīng)細(xì)胞，并激活細(xì)胞的增殖及新基質(zhì)的形成，表明DMP-1 是牙髓修復(fù)的觸發(fā)因素[15]。Yamada 等[16]使用氫氧化鈣（CH）、MTA、MTA 和富血小板血漿（MTA+PRP）對(duì)大鼠上頜第一磨牙進(jìn)行直接蓋髓，組織學(xué)上發(fā)現(xiàn)用MTA 和MTA+PRP 填充7 天和14 天后，觀察到在嗜酸性牙本質(zhì)橋（DB）或類(lèi)骨牙本質(zhì)（OD）中DMP-1 呈陽(yáng)性，并且DMP-1陽(yáng)性顆?；|(zhì)最終沉積在DB 和OD 的牙本質(zhì)管中，這些發(fā)現(xiàn)表明MTA 和MTA+PRP 可能通過(guò)相關(guān)生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)未分化間充質(zhì)細(xì)胞向成牙本質(zhì)細(xì)胞分化。同時(shí)，有學(xué)者使用不同蓋髓材料對(duì)人乳牙進(jìn)行活髓切斷術(shù)后，研究DMP-1 的免疫定位時(shí)發(fā)現(xiàn)MTA 組和硅酸鹽水泥（PC）組中存在牙髓修復(fù)，沒(méi)有炎癥，并且形成硬組織屏障，免疫組化發(fā)現(xiàn)MTA 組與PC 組中DMP-1 在根部的牙本質(zhì)以及在新形成的硬組織屏障小管中有相似表達(dá)[17]，說(shuō)明DMP-1 參與了牙髓修復(fù)過(guò)程。在活髓保存時(shí)良好的蓋髓劑蓋髓并嚴(yán)密充填后，在良好的封閉環(huán)境中，DMP-1 可在牙髓覆蓋部位和牙髓組織中作為修復(fù)相關(guān)的信號(hào)因子，誘導(dǎo)牙髓干細(xì)胞分化以及修復(fù)性牙本質(zhì)的形成，同時(shí)，被誘導(dǎo)分化后的細(xì)胞具有再生牙本質(zhì)樣組織的潛力，也可能形成功能、結(jié)構(gòu)、生理上與牙本質(zhì)類(lèi)似的組織，因此DMP-1 可以作為修復(fù)相關(guān)的因子參與牙髓損傷修復(fù)過(guò)程。

3 TGF-β

TGF-β 有3 種相似的亞型（TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3），調(diào)節(jié)相關(guān)細(xì)胞的增殖、分化、趨化和凋亡[18]。TGF-β 超家族生長(zhǎng)因子具有廣泛的生物活性，在牙齒及顱面骨的發(fā)育、形成和疾病中具有重要意義，其中TGF-β1 參與成牙本質(zhì)細(xì)胞分化以及牙本質(zhì)的礦化[19]。TGF-β 超家族信號(hào)傳導(dǎo)中有兩個(gè)分支，其中TGF-β 分支，如TGF-βs 主要磷酸化和激活Smad2 和Smad3，而另一個(gè)分支BMP 分支，其主要激活Smad1、Smad5 和Smad8[20]。Li 等[21]研發(fā)一種能持續(xù)釋放TGF-β1 微球的殼聚糖雙層膜材料，并用于犬齒的蓋髓術(shù)中，60 天后發(fā)現(xiàn)未蓋髓組中未形成修復(fù)性牙本質(zhì)橋，不含TGF 殼聚糖雙層膜組及Dycal 組形成不規(guī)則的修復(fù)性牙本質(zhì)，而含有轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1（MS-TGF）微球殼聚糖雙層膜組形成具有牙本質(zhì)小管的實(shí)質(zhì)性修復(fù)性牙本質(zhì)，其厚度為（142±29）μm，是不含TGF 殼聚糖雙層膜組及Dycal 組厚度的3～6 倍。國(guó)外學(xué)者使用自體牙髓干細(xì)胞（DPSCs）和MTA 對(duì)暴露犬牙進(jìn)行蓋髓的研究中，發(fā)現(xiàn)MTA 能誘導(dǎo)牙髓蓋髓處形成了一個(gè)幾乎完整的鈣化橋，DPSCs 組中6 周時(shí)受損牙髓能修復(fù)再生，伴有礦化及鈣化物的沉積，12 周時(shí)礦化的牙本質(zhì)周?chē)帕兄粚忧逦某裳辣举|(zhì)細(xì)胞并突向小管以及正常的牙髓組織中，并且DPSCs 組中TGF-β1 的表達(dá)明顯強(qiáng)于MTA 組，說(shuō)明DPSCs 在牙本質(zhì)的修復(fù)和再生過(guò)程中具有更大的能力。這些研究表明，TGF-β1 在刺激牙髓-牙本質(zhì)復(fù)合體細(xì)胞和介導(dǎo)牙髓修復(fù)過(guò)程中發(fā)揮重要作用[3]。另一項(xiàng)研究中，在大鼠上頜第一磨牙牙髓暴露后并用氫氧化鈣（CH）和MTA 進(jìn)行蓋髓，另一組未進(jìn)行任何處理，與未處理的對(duì)照組比較，發(fā)現(xiàn)CH 和MTA組下調(diào)了腫瘤壞死因子-α 表達(dá)，上調(diào)了TGF-β的表達(dá)[22]。牙髓損傷修復(fù)的過(guò)程中機(jī)制復(fù)雜，存在許多因子以及相關(guān)信號(hào)通路的參與，研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β1 可以通過(guò)激活蛋白激酶B（AKT）、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2（Erk1/2）和p38 絲裂原活化蛋白激酶（p38）MAPK 信號(hào)通路，促進(jìn)牙髓干細(xì)胞在早期向成牙本質(zhì)細(xì)胞分化[23]。在齲齒以及因其他原因引起的牙髓損傷中，TGF-β1 作為一種重要的生長(zhǎng)因子參與并影響成牙本質(zhì)細(xì)胞分化和鈣化物沉積的自我修復(fù)過(guò)程，因此我們?cè)谘芯恐锌梢赃x擇TGF-β1 作為活髓治療后牙髓損傷修復(fù)過(guò)程中鈣化物形成的指標(biāo)之一。

4 DSP

牙本質(zhì)發(fā)育與形成過(guò)程中，成牙本質(zhì)細(xì)胞分泌并合成相關(guān)的非膠原蛋白進(jìn)入牙本質(zhì)細(xì)胞外基質(zhì)中，DSP 和牙本質(zhì)磷蛋白（DPP）是主要的兩種牙本質(zhì)非膠原細(xì)胞外基質(zhì)，來(lái)源于牙本質(zhì)涎磷蛋白（DSPP）。DSP 可以通過(guò)調(diào)節(jié)靶基因表達(dá)，參與細(xì)胞增殖分化以及牙本質(zhì)的形成和礦化，在蓋髓治療時(shí)，DSP 誘導(dǎo)牙髓間充質(zhì)細(xì)胞的分化、遷移并刺激牙髓血管化，說(shuō)明DSP 具有作為牙髓-牙本質(zhì)復(fù)合體再生劑的潛力[4]。制備窩洞或牙髓暴露等因素引起的牙髓損傷后，新分化形成的或者原存留的成牙本質(zhì)細(xì)胞樣細(xì)胞表達(dá)DSP 并參與修復(fù)性牙本質(zhì)的免疫反應(yīng)，同時(shí)在小鼠的免疫組織化學(xué)及原位雜交研究中發(fā)現(xiàn)，DSP 蛋白及mRNA 水平表達(dá)增加與成牙本質(zhì)細(xì)胞分化的過(guò)程相一致[24]。與DSP 相關(guān)的蓋髓研究中，張瑩等[25]使用人牙本質(zhì)涎蛋白（hDSP）對(duì)狗牙進(jìn)行蓋髓，結(jié)果發(fā)現(xiàn)術(shù)后8 周hDSP 組完整的骨樣牙本質(zhì)橋下方成牙本質(zhì)細(xì)胞樣細(xì)胞排列整齊，因此，hDSP 可以誘導(dǎo)牙髓細(xì)胞的分化以及修復(fù)性牙本質(zhì)的形成。Fransson 等[26]研究發(fā)現(xiàn)EMDgel蓋髓處有增生的牙髓附著，同時(shí)EMDgel 或氫氧化鈣蓋髓后新形成的硬組織中含有DSP 和膠原蛋白I（Col I）表達(dá)，可以認(rèn)為DSP 和Col I 是牙本質(zhì)形成的標(biāo)志物。同時(shí)，國(guó)內(nèi)學(xué)者用含有Matrilin-4 的膠原蛋白海綿進(jìn)行蓋髓研究，發(fā)現(xiàn)在第7 天時(shí)可見(jiàn)穿髓孔下有前期牙本質(zhì)的形成，28 天時(shí)可見(jiàn)厚而完整的修復(fù)性牙本質(zhì)形成，而且新形成的修復(fù)性牙本質(zhì)下可見(jiàn)重組的成牙本質(zhì)細(xì)胞層，免疫組化中DSP 在3～14 天時(shí)表達(dá)逐漸增強(qiáng)，28 天時(shí)表達(dá)減弱[27]。DSP參與牙髓損傷修復(fù)的過(guò)程以及機(jī)制尤為復(fù)雜，過(guò)程中存在信號(hào)通路的傳導(dǎo)以及信號(hào)因子的表達(dá)，DSP作為一種配體，通過(guò)其細(xì)胞膜受體、整合素β6 和Ocln 促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)，并誘導(dǎo)牙髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化和礦化[28]。

5 DPP

DPP 是DSPP 的另一個(gè)產(chǎn)物，由于其氨基酸結(jié)構(gòu)中存在大量的天冬氨酸和磷酸絲氨酸，說(shuō)明其帶有酸性和陰離子性，能與Ca2+結(jié)合，因此DPP 能促進(jìn)和調(diào)節(jié)羥基磷灰石晶體形成和沉積[29]。國(guó)外學(xué)者研究人DPP 衍生的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）肽對(duì)hDPSCs 增殖、分化和礦化的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3 種RGD 均能促進(jìn)hDPSCs 的增殖，與RGD-1、RGD-2 組相比，RGD-3 能顯著提高堿性磷酸酶（ALP）的活性，并且DMP-1、DSPP、ALP、骨涎蛋白（BSP）的mRNA 表達(dá)更顯著，總之，人DPP 衍生的RGD 肽RGD-1、RGD-2 和RGD-3 在體外促進(jìn)hDPSCs 的增殖、分化和礦化。在這3 種肽中，RGD-3 的作用最為顯著。RGD-3 與hDPSCs 表面的整合素受體結(jié)合，并通過(guò)激活MAPK 通路的p38調(diào)節(jié)成牙基因的表達(dá)和分化[30]。在蓋髓術(shù)中，有學(xué)者使用DPP 對(duì)小型豬恒牙進(jìn)行蓋髓，結(jié)果顯示，2 周后牙髓細(xì)胞在形成的修復(fù)性牙本質(zhì)周?chē)l(fā)育成成牙本質(zhì)細(xì)胞，1 個(gè)月后修復(fù)性牙本質(zhì)橋完成，3 個(gè)月后牙本質(zhì)橋變得致密而厚實(shí)，且主要為管狀牙本質(zhì)，這項(xiàng)研究表明DPP 不僅對(duì)牙髓刺激小，而且能誘導(dǎo)牙髓細(xì)胞向成牙本質(zhì)細(xì)胞發(fā)育并形成牙本質(zhì)橋[31]。使用含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）基序的DPP 肽和CH 對(duì)大鼠進(jìn)行蓋髓后，組織學(xué)上發(fā)現(xiàn)在第4 周時(shí)，與CH 組形成的有孔隙和粗糙的修復(fù)牙本質(zhì)相比，RGD 組則誘導(dǎo)形成密集而致密的修復(fù)性牙本質(zhì)，且形成率高于CH 組，牙髓的炎癥狀態(tài)也低于CH 組[32]。同時(shí)另有研究也證實(shí)，中等劑量的磷酸磷蛋白（PP）和重組DSP/磷酸磷脂（也稱(chēng)重組牙本質(zhì)涎磷蛋白，recDSP/PP）蓋髓后能減輕牙髓炎癥，并促進(jìn)修復(fù)性牙本質(zhì)的形成[5]。然而，DPP 在牙髓干細(xì)胞分化以及牙髓組織修復(fù)過(guò)程中也有信號(hào)因子以及相關(guān)通路的傳導(dǎo)，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)DPP 激活NF-κB 后，啟動(dòng)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，從而促進(jìn)DPSCs 的牙源性分化[33]。

6 總結(jié)與展望

活髓保存治療的成功需要及時(shí)控制感染的牙髓以及阻斷牙髓炎癥的惡化，采用生物材料保護(hù)牙髓，刺激牙髓進(jìn)行自我修復(fù)，并嚴(yán)密充填形成良好的密閉環(huán)境?；钏璞４娴纳飳W(xué)基礎(chǔ)是牙髓中有自我更新及具有分化能力的干細(xì)胞，當(dāng)牙髓受到外部因素刺激時(shí)，這些細(xì)胞可能分化為成牙本質(zhì)細(xì)胞樣細(xì)胞參與牙髓損傷的修復(fù)過(guò)程。牙髓損傷修復(fù)是個(gè)生理機(jī)制尤為復(fù)雜的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中存在多種機(jī)制的參與，許多生長(zhǎng)因子及蛋白的表達(dá)，如上述的BMP-2、DMP-1、TGF-β、DSP、DPP 等在牙髓損傷修復(fù)過(guò)程中至關(guān)重要。雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)牙髓損傷修復(fù)進(jìn)行了相關(guān)研究并有了一定的進(jìn)展，但是相關(guān)的作用機(jī)制并不十分清晰，今后還需要進(jìn)一步的研究和討論。