牙齦間充質(zhì)干細胞在相關(guān)口腔頜面部疾病治療中的作用及作用機制研究進展

任雪峰，楊淑然，謝亮焜，張明珠

1 昆明醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院牙周病科，昆明 650106；2 昆明醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院種植科；3 云南省口腔醫(yī)學(xué)重點實驗室

再生醫(yī)學(xué)和組織工程的發(fā)展為疾病治療和受損組織器官再生提供了新的臨床治療方向。間充質(zhì)干細胞（Mesenchymal stem cells，MSCs）是具有自我更新，可向脂肪細胞、軟骨細胞及骨細胞多向分化的一類細胞。從人類組織中分離的MSCs 是自體移植的理想干細胞群，通過分化成不同組織類型的細胞，實現(xiàn)組織再生。牙齦間充質(zhì)干細胞（Gingival mesenchymal stem cells，GMSCs）是牙齦成纖維細胞的亞群[1］，除了具有良好的體內(nèi)外自我更新、多向分化和免疫調(diào)節(jié)[2］能力外，還具有低毒性、來源廣泛[3］、高增殖且表型穩(wěn)定[2，4］、無較大法律及倫理上的爭議等優(yōu)點，目前已用于口腔頜面部疾病、皮膚病及周圍神經(jīng)損傷等的治療中。隨著干細胞療法的不斷發(fā)展，GMSCs 在口腔頜面部疾病治療中的應(yīng)用相關(guān)研究也越來越多?，F(xiàn)將GMSCs 在相關(guān)口腔頜面部疾病治療中的作用及作用機制綜述如下。

1 GMSCs 在牙周炎及種植體周圍炎治療中的作用及作用機制

牙周炎治療的目標(biāo)首先是去除病因、消除炎癥，最終目標(biāo)是促進牙周受損組織的再生。但是由于牙周炎的發(fā)病機制復(fù)雜、口腔細菌無法完全清除及人體免疫反應(yīng)等因素的影響，目前無論是基礎(chǔ)治療還是手術(shù)治療對牙周缺損組織的修復(fù)效果均不理想，無法完全實現(xiàn)功能性的牙周組織再生?；谝陨喜蛔?，研究者們將來源于牙周組織的GMSCs 引入牙周炎的治療中，干細胞的應(yīng)用不僅可以實現(xiàn)牙槽骨的部分再生，還可以誘導(dǎo)牙骨質(zhì)和牙周韌帶的形成。HONG 等[5］將GMSCs 注入小鼠體內(nèi)后，發(fā)現(xiàn)GMSCs可以抑制M1 巨噬細胞的活化，調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，降低炎癥反應(yīng)，促進牙周炎小鼠模型中的牙槽骨再生。GMSCs 還可以通過減少血清中促炎細胞因子腫瘤壞死因子α（TNF-α）、白細胞介素6（IL-6）的表達，促進抗炎因子白細胞介素10（IL-10）的釋放，促進牙周組織再生[6-7］。MSCs 可以通過分泌外泌體（Exosomes，Exo）來發(fā)揮作用，外泌體近年來成為再生醫(yī)學(xué)研究的焦點。GMSCs 來源的外泌體（GMSCs-Exo）可模仿其母細胞的治療優(yōu)點促進牙周受損組織的再生。例如，GMSCs-Exo 可以通過調(diào)節(jié)NF-κB 信號傳導(dǎo)通路、Wnt-5a 信號通路來抑制PDLSCs 的炎癥反應(yīng)，促進抗炎因子的產(chǎn)生，從而減弱PDLSCs 的炎癥反應(yīng)，進而恢復(fù)其再生潛力[8］。目前GMSCs-Exo 在牙周炎動物模型中觀察到了顯著的牙周組織再生和免疫相關(guān)指標(biāo)的改善，表明GMSCs-Exo 在牙周炎的組織再生及免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮了重要作用。研究[9］報道，GMSCs-EVs 能夠在體外和牙周病大鼠模型中減少單核細胞/巨噬細胞和T 細胞對促炎細胞因子的分泌，抑制T 細胞活化并誘導(dǎo)Tregs 的形成，通過GMSCs-EVs 的免疫調(diào)節(jié)能力顯著改善受損牙周組織的再生。研究[10］發(fā)現(xiàn)，TNF-α 預(yù)處理的GMSCs 外泌體通過增強外泌體CD73 表達，從而誘導(dǎo)巨噬細胞向M2巨噬細胞極化，并進一步通過靶向Wnt5a介導(dǎo)的RANKL 途徑抑制其破骨活性防止牙周組織中的骨質(zhì)流失，為建立牙周炎治療方法鋪平了道路。

種植體周圍炎是指種植牙周圍組織中的炎癥反應(yīng)，其臨床特征包括軟組織的炎癥反應(yīng)和生物骨重塑后周圍骨的進行性喪失，其中種植體周圍骨喪失是種植中最常見的并發(fā)癥之一。通過搭載不同性能的水凝膠，GMSCs 可以在大鼠植體周圍炎模型上通過控制局部炎癥的發(fā)生增強成骨分化實現(xiàn)種植體周圍的完全骨再生；或在發(fā)揮抗菌特性的同時實現(xiàn)成骨分化[11］。隨著目前種植治療的增多，減少及改善其并發(fā)癥，提高種植體使用時間及療效已成為口腔醫(yī)生亟待解決的問題和難題。

2 GMSCs在口腔癌治療中的作用及作用機制

舌鱗狀細胞癌是最常見的口腔鱗狀細胞癌類型，預(yù)后較差。近年來，生物療法的引入有望提高患者的生存率。MSCs可以募集到腫瘤部位，是細胞治療中進行細胞因子等小分子物質(zhì)遞送的有效載體。GMSCs 可以通過上調(diào)促凋亡基因（p-JNK、cleaved PARP、cleaved caspase-3、Bax）的表達及下調(diào)增殖和抗凋亡基因（p-ERK1/2、Bcl-2、CDK4、cyclin D1、PCNA、survivin）的表達來改變口腔癌細胞周圍的微環(huán)境，在體外和體內(nèi)均實現(xiàn)了對口腔癌細胞生長的抑制[12］。GMSCs 可有效地結(jié)合藥物，GMSCs 與IFN-β結(jié)合后以活性形式及足夠的量緩慢釋放從而抑制舌鱗狀細胞癌細胞在體外和體內(nèi)的增殖，并減弱體內(nèi)腫瘤的生長[13］。針對術(shù)后舌組織缺損，有研究[14］發(fā)現(xiàn)，將豬小腸黏膜下層細胞外基質(zhì)與GMSCs 結(jié)合，可顯著增加肌源性轉(zhuǎn)錄因子的表達，同時抑制了舌損傷部位的I 型膠原蛋白的表達，從而通過增強內(nèi)源性骨骼肌的功能加速傷口愈合和肌肉再生并維持總體形狀。此外，ZHANG 等[15］研究表明GMSCs-Exo與小腸粘膜下基質(zhì)結(jié)合可以增加BDNF 的表達，促進上皮基底祖細胞增殖和分化為味蕾細胞，從而促進味蕾再生，進一步促進了舌部組織解剖結(jié)構(gòu)及生理功能重建的發(fā)展。GMSCs 的抑癌及再生修復(fù)作用使其成為潛在的口腔癌治療途徑，使用GMSCs 作為載體將藥物輸送到腫瘤微環(huán)境中可能是口腔腫瘤學(xué)的未來潛在治療方法。

3 GMSCs 在頜面部組織缺損治療中的作用及作用機制

口腔頜面部位因創(chuàng)傷、腫瘤切除及遺傳等原因造成的軟組織損傷，可能對患者的咀嚼功能、面部美觀和心理健康產(chǎn)生嚴重影響，因此對于生理和功能重建的需求迫在眉睫，以干細胞為基礎(chǔ)的療法成為一種有前景的治療方案。針對軟組織缺損，研究[16］發(fā)現(xiàn)GMSCs 移植可以通過其強大的增殖和多譜系分化能力修復(fù)大鼠牙齦缺陷且無致瘤性，移植1 周后缺損面積縮小，3 周后局部牙齦組織的形態(tài)和顏色與正常牙齦組織相似，移植4 周后GMSCs 有效促進牙齦組織再生。干細胞移植可以在沒有任何創(chuàng)傷的情況下成功修復(fù)牙齦組織，是治療單發(fā)或多發(fā)牙齦退縮可靠的治療方法。除此之外，發(fā)現(xiàn)封裝在精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸三肽修飾的藻酸鹽水凝膠中的GMSCs 顯示出高活力及高肌源分化能力，可有效地增加毛細血管密度、形成新血管和有效分化為肌肉組織，可用作組織再生的獨特平臺[17］。GMSCs 雖然來自于口腔軟組織，但GMSCs 同樣具有一定形成新骨的能力[4］。TGF-β信號抑制劑SB431542處理的GMSCs 成骨分化增加，可修復(fù)小豬嚴重的頜面骨缺損[18］。同樣，將GMSCs 與支架材料結(jié)合也能促進骨的再生。GMSCs 結(jié)合水凝膠或膠原膜在小鼠顱骨及牙槽骨缺損模型中均可以促進成骨細胞增殖，增加骨再生能力，促進骨組織再生[19-20］。此外，GMSCs結(jié)合骨形態(tài)發(fā)生蛋白2也能增強GMSCs向成骨細胞的分化修復(fù)牙槽骨缺損[20］。GMSCs 應(yīng)用于頜面部軟硬組織缺損的治療有極大的潛能，不僅有助于改善患者頜面部外形及生理功能，對于其心理健康的治療也起到積極作用。

4 GMSCs在口腔黏膜炎治療中的作用及作用機制

口腔黏膜炎及口干癥是化療和放療的常見不良作用之一，嚴重影響患者的生活質(zhì)量。目前大多數(shù)針對口腔黏膜炎預(yù)防或治療既沒有特異性，也沒有很好的效果。作為治療口腔粘膜炎的唯一藥物，重組人角質(zhì)形成細胞生長因子因頻繁注射、成本高及潛在的腫瘤促進作用極大限制其應(yīng)用。因此，迫切需要更有效的口腔黏膜炎治療方法。ZHANG 等[21］研究發(fā)現(xiàn)，GMSCs 具有更高的歸巢和分化能力，能促進口腔黏膜炎小鼠粘膜舌上皮襯里的再生，促進成纖維細胞的增殖、遷移和膠原蛋白的分泌，促進內(nèi)皮細胞的增殖、遷移從而促進血管生成，從而緩解小鼠的口腔粘膜炎[22］。另有研究[14］發(fā)現(xiàn)，GMSCs 可以通過增強內(nèi)源性骨骼祖細胞的功能和抑制纖維化來促進舌肌粘膜再生?？谇火つぱ谆颊叱３霈F(xiàn)口干癥，目前臨床常用的人工唾液、催涎劑和改善生活方式均不能完全控制病情。ABD EL-LATIF 等[23］研究發(fā)現(xiàn)，下頜下唾液腺注射GMSCs+自體纖維蛋白膠粘合可以改善下頜下唾液腺的功能。

綜上所述，GMSCs 具有易于獲取、增殖活性和基因組穩(wěn)定性高及免疫調(diào)節(jié)和再生潛力高等優(yōu)點，可用于口腔頜面部疾病的治療中。但口腔頜面部的炎癥反應(yīng)是否對GMSCs 的治療效果存在影響，目前臨床尚存在一定爭議，后續(xù)還需進一步深入研究。