體外培養牙周膜干細胞促進其增殖的研究進展

吳玲

【摘 要】牙周膜干細胞因高度自我更新能力和多向分化潛能能形成類似于天然牙骨質牙周膜復合體的結構，使其在臨床上具有廣泛應用前景 ，目前在牙周組織工程方面的應用研究已取得一些進展，被認為是牙周組織工程的首選種子細胞，但是牙周膜組織中干細胞含量非常少，如何用成體干細胞替代牙源性干細胞，從而獲得大量種子細胞。本文就目前體外培養牙周膜干細胞促進其增殖的研究做一綜述。

【關鍵詞】牙周膜干細胞；增殖；細胞因子

【中圖分類號】R748 【文獻標識碼】A 【文章編號】1004-7484（2014）02-0534-02

牙周炎是一種侵犯牙周組織（牙齦、牙周膜、牙骨質和牙槽骨）的慢性炎癥性疾病，是由于細菌侵犯牙齦和牙周組織而引起的牙齦發炎腫脹，牙周袋形成、牙槽骨丟失，最終導致牙齒松動脫落病變，牙周炎是成年人牙齒喪失的主要原因之一。全球重度牙周炎患病率為5-20%。本文就目前體外培養牙周膜干細胞促進其增殖的研究做一綜述。

1.1 釉基質蛋白（EMP）由上皮根鞘內層的成釉細胞分泌，主要成分是釉原蛋白（amelogenin，Am）和非釉原蛋白（non-amelogenin）。眾多實驗都已證實EMP對牙周膜干細胞和骨髓基質干細胞[7]有明顯的促增殖作用，可以提高干細胞總蛋白的合成，堿性磷酸酶（ALP）的活性以及礦化結節的形成，并且作用的效果呈時間和質量濃度依賴性。劉蘭寧等用不同濃度的EMPs誘導牙周膜干細胞，得出EMPs在一定濃度下可以促進人PDLCs增殖，以100mg/L濃度最佳。

1.2 骨形成蛋白（BMP）除BMP-1外其余均屬于轉化生長因子-β超家族成員，在胚胎發育期間由多種上皮和間葉組織產生，誘導間葉細胞分化為軟骨細胞和成骨細胞，參與軟骨與骨發育，參與四肢形成及肺、肝、腎等軟組織發育，與交感神經元分化有關。在BMPs中，BMP-2的誘骨作用最強，是發現的唯一能單獨誘導成骨的骨形成蛋白，存在于具有成骨潛質的細胞的細胞質中，可以誘導未分化的間充質細胞向成骨細胞和成牙骨質細胞分化，促進牙周組織新骨的形成。研究表明，BMP-2等因子可以影響牙周膜成纖維細胞（PDLFs）堿性磷酸酶的活性，調高與礦化相關的蛋白如骨鈣素和骨橋蛋白等的基因表達，促進PDLFs向成骨細胞表型的分化。

1.3 堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）屬于成纖維細胞生長因子家族， 能誘導神經外胚層和中胚層來源的細胞分裂和分化， 它沒有種屬特異性，可促多種細胞分裂和調節細胞分化與代謝， 并能促進創傷修復和促進成骨[1] ，劉曉勇等[2]用不同濃度（0.1-10 ng/ ml）的bFGF 作用于牙周膜細胞（ PDLCs），檢測第24、48和72小時牙周膜細胞的增殖，得出的結果是5ng/ml和10ng/ml的bFGF可促進人PDLCs的生長和分化。吉建新等[3]用bFGF 和IGF-1單獨或聯合應用于人PDL細胞的實驗結果顯示bFGF 和IGF-1單獨應用時均可明顯促進PDL細胞增殖，bFGF最佳效應濃度為10 ng/ml，IGF-1最佳效應濃度為100ng/ml，兩者聯合應用對PDL細胞的增殖有協同作用。

1.4 胰島素樣生長因子（IGF）-1主要由肝臟合成， 大部分存在于血液中， IGF- 1和胰島素不僅結構相似， 功能也相似，都能產生快速的代謝作用和慢速的促生長作用，胰島素的主要功能是調節碳水化合物的代謝，IGF-1的主要功能是調節機體出生后的生長[4]。鄭巍等[5]（IGF-1對人牙周膜干細胞增殖能力的影響）的研究表明IGF-1具有促進牙周膜干細胞增殖的作用。他們推測IGF-1對人牙周膜干細胞增殖能力的影響可能是由于IGF-1誘導的細胞比正常細胞具有更強的有絲分裂能力。

1.5 血小板衍化生長因子（PDGF）是一種刺激結締組織常見的多肽類調節因子，最初從血小板分離，后又證實存在于成纖維細胞、星形角質細胞、角質化細胞、上皮細胞等多種細胞中，并可由許多細胞合成并釋放[6]。PDGF具有強烈的促進有絲分裂及細胞趨化作用，可以刺激多種細胞的分裂和增殖在牙周組織再生過程中，血小板衍化生長因子-β可能參與調控牙周膜細胞的增殖和分化等生物學活動。王金生等[7]通過不同濃度的PDGF-β作用于體外培養的人PDLCs，發現PDGF-β在一定濃度范圍內可促進離體人PDLCs 的增殖，具有濃度效應。吉建新等[8]發現PDGF-β對HPDLFs 促增殖效應在1-50 μg/L，在5d范圍內呈濃度-時間依賴關系，最佳效應時間為3d，最佳質量濃度為10μg/L。Tsuyoshi-Fujita等[9]用3H-TdR摻入法測定PDGF-β對HPDLFs DNA合成的影響，從而測定其它增殖效應，結果發現10 μg/L的PDGF-β比對照組能明顯促進HPDLFs增殖。武云霞等[10]研究發現在一定條件下，NGF 和PDGF-BB 聯合應用對HPDLCs 的生長具有協同促進作用。舒丹等[11]發現PDGF-BB 和bFGF 聯合能更顯著促進人PDLCs 的增殖并且具有明顯的協同效應。

1.6 牙骨質附著蛋白（CAP）是一組從牙骨質中提取獲得的，是一種牙骨質特異性分子，對礦化的牙根表面具有高度的親和力，并能顯著促進牙周膜細胞和牙齦細胞附著于牙根表面，因而被稱為牙骨質附著蛋白。它是目前已被公認的、與牙骨質表面已發現的其它膠原分子及附著蛋白無關的牙骨質特異性膠原性附著蛋白。謝玉峰等[12]通過在人牙周膜細胞培養液中分別加入不同濃度的CAP，發現CAP對hPDLCs的促增殖作用呈濃度和時間依賴性， 0.5-2.0μg /mL 的CAP均能顯著促進hPDLC s的增殖。

種子細胞、細胞生長調節因子與支架材料是牙周組織工程的三大基本要素，首先我們要解決的是如何獲得足夠的牙周膜干細胞。目前，大量實驗室研究通過不同因素包括細胞因子，中藥制劑等促使牙周膜干細胞的增殖，已取得一定的成效。然而，人體是一個復雜的結構，我們在實驗里培養的牙周膜干細胞受到的干擾因素比較少，不能完全模擬人體內的復雜環境，年齡，炎癥，機體的免疫狀態等多種因素都對牙周膜干細胞起作用。因此，接下來我們要做的是如何使牙周膜干細胞在如此復雜的環境中增殖、分化，并保持穩定的性能，以此來促進牙周組織的再生，達到我們理想中的牙周組織的完全再生，真正意義上的治愈牙周病。雖然牙周膜干細胞的研究和臨床應用已取得了許多突破，但其仍處于起步階段，若要成功應用于臨床，實現真正意義上的組織再生，仍有許多理論機制尚待研究，許多技術操作問題尚待克服。總之，牙周組織工程需要多學科、跨專業的共同協作，最終實現由基礎實驗到臨床應用的轉變。

參考文獻：

[1]孫衛民，王惠琴，編著.細胞因子研究方法學.第一版.北京：人民衛生出版社，1999： 714-722.

[2]劉曉勇，張海燕，呂嬰，李衛紅.堿性成纖維細胞生長因子對人牙周膜細胞增殖與ALP活性表達的影響[J].北京口腔醫學.2001年第9卷第2期.

[3]吉建新，廖偉嬌，邱志輝，潘廣祠，張婷.堿性成纖維細胞生長因子和胰島素樣生長因子-1對牙周膜細胞增殖的影響[J].GuangdongMedical Journal May.2005，Vol.26，No.5.

[4]Kurto luS，Ko ndolotM，Mazicio luMM，eta.l Growth hormone，insulin likegrowth factor- 1，and insulin- like growth factor-binding protein-3 levels in the neonatal period：a preliminarystudy.JPediatrEndocrinolMetab，2010，23（9）：885-889.

[5]鄭巍，王石.IGF-1對人牙周膜干細胞增殖能力的影響[J].口腔醫學研究2012年1月第28卷1期

[6] Heldin CH， Westermark B. Mechanism of action and in vivo role Of platelet-derived growth factor.Physiol Rev.1999；79（4）：1283-1316.

[7]王金生，周瑛.血小板衍化生長因子β對體外人牙周膜細胞增殖分化的影響[J].貴陽醫學院學報2003.28（1）.

[8]吉建新，廖偉嬌，邱志輝，潘廣祠，張婷.血小板衍生生長因子-BB和轉化生長因子-β對人牙周膜細胞增殖的影響[J].熱帶醫學雜志2005年4月第5卷第2期.

[9]Tsuyoshi-Fujitaa B，Hideki S，Thomas E，et al.Differential effects of growth factors and cytokines on the synthesis of SPARC，DNA，fibronectin and alkaline phosphatase activity in human periodontal ligament cells.Cell Biology Intern，2004，28：281-286.

[10]武云霞，石瑾，孫曉軍，聶瑞.神經生長因子和血小板衍化生長因子對人牙周膜細胞增殖 的影響[J].中國藥物與臨床2009年3月第9 卷第3期.

[11]舒丹，楊四維.血小板衍化生長因子和堿性成纖維細胞生長因子對人牙周膜細胞增殖的影響[J].國際口腔醫學雜志 第36卷第6期2009年11月.

[12]謝玉峰，束蓉，宋忠臣，孫穎，羅敏，張秀麗.牙骨質附著蛋白對牙周膜細胞黏附、伸展及增殖的影響[J].上海交通大學學報 Vo.l 27No.6 Jun.2007.