口腔干細胞應用于牙周組織再生的研究進展

陶成鳳(綜述)，吳云鼎(審校)

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

牙周炎是一種由細菌等微生物引起的，以牙周組織破壞為特征的慢性炎性疾病［1］。牙周炎與牙齦炎等其他牙周疾病一起，影響世界上高達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行再生的方法有牙周植骨術［3］、引導組織再生術［4］、生長因子誘導［5］等，而干細胞療法是目前研究的熱點。干細胞是一類原始的、具有高分化潛能的細胞，主要有兩個明顯區別于其他細胞的特點:①無限制地自我分裂成新的干細胞，即自我復制更新能力;②分化成特定的功能細胞從而形成相應的功能［6］。干細胞主要分為兩大類:胚胎干細胞和成體干細胞，根據其分化能力的不同，還可以分為全能干細胞、多能干細胞和單能干細胞［6-7］。理想的干細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間;③可以分化為所需類型的細胞［8］。干細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對口腔來源的干細胞再生牙周組織研究的現狀和進展進行綜述。

1 口腔干細胞再生牙周組織

1.1 牙周膜來源干細胞 牙周膜干細胞最早于2004年在人牙周膜組織中(拔除的阻生第三磨牙)分離得到［12］。牙周膜干細胞存在于纖維組織豐富的牙周膜當中，要從牙周膜組織中分離牙周膜干細胞需要多種抗原標記結合使用［11］。有學者采用從小型豬拔除牙上分離得到的自體同源的干細胞對小型豬實驗牙位近中壁缺損的牙周炎模型進行牙周組織再生實驗，取得明顯的效果;在自體同源的干細胞移植后12周，原本喪失的牙周組織得到較好的再生和恢復，CT顯示干細胞治療后缺損區牙槽骨幾乎恢復正常;羥基磷灰石/三磷酸鈣(hydroxyapatite/tricaleium phosphate，HA/TCP)組恢復程度有限，陰性對照組幾乎沒有恢復，數據分析顯示干細胞治療組與其他兩組間差異明顯;盡管蘇木精-伊紅(HE)染色顯示干細胞治療組結合上皮水平仍然在釉牙骨質界以下，但是結合上皮水平仍優于HA/TCP組;干細胞治療組齦溝上皮增厚，炎性細胞浸潤很少，新牙槽骨和牙骨質以及牙周膜再生形成，且形成的新牙槽骨水平遠高于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驗中，進一步研究比較自體同源(小型豬自身牙周膜干細胞)和異體同種(人牙周膜干細胞)兩種牙周膜干細胞對牙周組織再生的效果，發現兩種牙周膜干細胞都能夠較好地恢復缺損的牙周組織，兩種來源的牙周膜干細胞再生牙周組織能力的差異無統計學意義;同時發現，小型豬機體對人牙周膜來源的干細胞免疫排異反應較低，分析推測這種情況可能是由于前列腺素E2抑制T細胞的活性化，在這種低免疫排異反應中起重要作用［14］。近些年來，牙周膜干細胞的研究不再局限于動物模型，對于牙周膜干細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，發現牙周膜干細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］;也有學者將干細胞再生牙周組織與種植修復結合來修復缺失牙，用5年時間評估該療法的安全性，取得良好效果［16］。不論是動物模型還是臨床病例報道，均證明牙周膜干細胞將來應用于臨床治療恢復喪失牙周組織的潛力。

1.2 牙髓來源干細胞 牙髓干細胞可以來源于需要拔除的阻生第三磨牙，倫理限制較小，是干細胞較好的來源之一［17］。牙髓干細胞最早是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胞存在的過程當中，一個主要問題是當時對牙髓干細胞和其他口腔來源的干細胞(如牙周膜干細胞)表面特異性標記的了解不足，缺乏已知確定的特異性表面抗原標記來幫助確認牙髓干細胞的成功分離，這也是在牙髓干細胞剛剛分離發現時所遭遇的問題之一。研究顯示，以HA/TCP作為支架載體，將分離得到的牙髓干細胞移植到8周齡免疫缺陷大鼠上，在移植部位能夠發現類似牙髓-牙本質復合體的組織形成［19］。牙髓干細胞易于獲取，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］，這些特點使牙髓干細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胞 用于牙周組織再生的干細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，從而獲得牙囊干細胞，并對干細胞進行培養，采用免疫表型分析發現牙囊干細胞表面表達標記與一般干細胞相同;將培養的牙囊干細胞向成骨細胞分化誘導后，用Von kossa染法染色，發現經過誘導后的牙囊干細胞能夠在體外形成礦化結節;同時通過實時聚合酶鏈反應檢測出堿性磷酸酶和RUNX2基因的表達，該基因直接參與調控成骨細胞對Ⅰ型膠原蛋白的形成，證明牙囊干細胞再生骨組織的潛能。Fawzy等［22］以小型豬為動物模型進行牙齦組織來源的干細胞介導的牙周組織再生的研究，研究以牛松質骨和膠原蛋白作為骨架載體，將干細胞移植到缺損區域，12周后觀察發現，實驗組牙周袋深度變化和臨床附著喪失水平等各向指標較治療前均有明顯好轉。目前，關于牙根尖乳頭干細胞再生牙周組織效果的研究還比較少，研究內容還主要集中在對根尖乳頭干細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胞可以用于牙周組織再生外，脂肪組織來源的干細胞也可用于牙周組織再生［25］。目前可用于牙周組織再生實驗研究的干細胞歸納，見表1。

表1 可以用于牙周組織再生的干細胞

2 干細胞的存儲

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

3 小結

諸多研究表明干細胞療法在牙周炎治療方面的應用潛力，但是要將干細胞療法成功應用于臨床，還有一些問題有待解決。首先，解析干細胞的自我更新機制、精確控制細胞增殖的數量和程度，避免形成過度增殖或細胞數量不足，研究表明脂肪組織來源的干細胞失去基因穩定性后，其傾向于癌性增殖［28］;其次，了解干細胞分化為特定功能細胞的調節機制，以及干細胞與免疫系統相互作用機制;最后，要注意在干細胞移植過程中防范其他間充質干細胞的污染。相信隨著研究的發展，干細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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