動物模型在根尖周病研究中的應用

杜興華 綜述 申靜 審校

綜述

動物模型在根尖周病研究中的應用

杜興華 綜述 申靜 審校

根尖周病是口腔科常見病,研究這類疾病的發生機制和治療方法有效方式之一是建立合適的動物模型，本文就根尖周病研究中動物模型選擇和具體應用現狀做一綜述。

根尖周病； 動物模型； 根尖倒充填材料； MTA； 牙髓再生

根尖周病是口腔科的常見病，是由多種因素交互作用、病因機制非常復雜的病損，其發病機制尚不完全清楚，尚未形成成熟的理論。隨著新材料設備的不斷研發引進，新的治療方法對治療根尖周病的應用效果評價也不斷被報道。但是由于人類自身條件限制，很多情況下無法直接觀察人類根尖周組織解剖和病理學變化，所以選擇并建立合適的動物模型，模擬人類口內狀況進行相關的實驗研究是臨床實驗最常用的方法。下面就根尖周病動物模型的選擇和具體應用進展進行綜述。

1 根尖周病動物模型的選擇

國內外文獻在根尖周病研究中常用的實驗動物有猴、大鼠、犬、豬等, 陳興興 等[1]總結動物模型的建立時認為，猴的仿真性最好, 但因代價較高且來源有限, 難以廣泛應用。大鼠第一磨牙形態和人類磨牙相近, 但由于根管狹小, 不易利用, 故用大鼠根尖病模型進行發病機制的研究較為理想, 但不適合用于觀察治療效果和愈合。犬的牙齒解剖形態、組織結構及生理特點等諸多方面與人的牙齒有著相似之處，且犬牙牙根較長, 牙弓形態與人類類似, 有前后牙區分, 而費用又顯著低于靈長類動物, 所以較多應用于根尖周病病因學以及愈合觀察。近年來小型豬由于牙齒解剖、生長發育甚至生理結構上均與人有著很大的相似性，且繁殖快，成本較低在口腔研究領域得到越來越廣泛的應用；這種應用大多集中于牙髓再生性研究，探討牙乳頭或牙髓干細胞結合不同支架在形成新的牙本質牙髓復合體方面的潛力[2-3]。

2 根尖周病動物模型的應用

2.1 動物根尖周病模型的建立方法及病因學研究

根尖周病是以G-厭氧菌為主的感染性疾病， 大多繼發于牙髓感染。快速有效地模擬人類口腔狀況，建立起合適的根尖周病模型，可以縮短實驗時間，節約成本，為進一步研究發病機制奠定基礎。梅陵宣 等[4]將SD鼠磨牙開髓后暴露于口腔環境誘導實驗性根尖周炎的產生，通過連續觀察X線片和組織病理切片表明根尖周病的急性破壞期為1～3 周，此時根尖周炎及牙槽骨破壞逐漸加重，4 周后根尖周病炎癥浸潤相對靜止。陳興興等[1]用8 只犬的上頜第二三前磨牙，下頜第二三四前磨牙，共80 個根管，分別采用4 種不同的方法(混合菌群組，細菌加內毒素組，糞腸球菌組，陰性對照-生理鹽水組)研究根尖周病的進展，總結出混合菌群的進展較慢，但是混合菌群一旦出現病變，進展迅速；細菌加內毒素組，出現根尖周病的時間比較短，但是進展較慢，而且炎癥比較輕；單一的菌群(糞腸球菌)出現暗影的時間最長；生理鹽水組未出現根尖周病。Ferreira 等[5]比較了2 種不同處理方法對根管內微生物種群的影響，A組開髓1 周后用樹脂封閉120 d，B組開髓后一直口腔開放，同時處死實驗動物后行微生物分離培養，結果顯示，在分離的菌屬中，A組的絕對厭氧菌占64.9%，革蘭陰性菌占55.4%，常見的微生物是普氏菌、梭菌屬、消化鏈球菌屬、鏈球菌、腸球菌、梭狀芽孢桿菌； B組的絕對厭氧菌僅占19%，兼性厭氧菌占81%，革蘭陽性菌占主導(75.8%)微生物以鏈球菌、丙酸菌屬、葡萄球菌、腦膜炎、普氏菌為主。實驗結果證明封閉后的牙齒根管內微生物種群與人類根尖周病的微生物種群相似，而不是一直在口腔內開放的牙齒。研究根尖周病發病機制時，國內外通過對普通小鼠根尖周病模型或者特異性基因敲除鼠模型的研究[6-8]，證明根尖周病的發病涉及多種致病因子，內毒素脂多糖(lipopolysacharide，LPS)是G-菌的主要毒力因子，可以通過CD14、Toll樣受體4(Tolllike receptor 4，TLR4)等不同的細胞受體誘發宿主的炎癥反應，但是Tang 等[9]指出，卟啉單胞菌屬的脂多糖誘導的小鼠成骨細胞RANKL的方式不同于大腸桿菌脂多糖，可能與不同種屬的細菌脂多糖作用于細胞內不同的信號通路有關。

2.2 全身因素與根尖周病相互影響

全身因素如微生物感染、維生素缺乏、激素失調、蛋白質缺乏及其他疾病對根尖周病的發生、發展和預后有重要影響。臨床研究表明，皰疹病毒，巨細胞病毒、休普氏乳頭狀瘤病毒、多形瘤病毒，以人類免疫缺陷病毒都會使牙髓造成損傷。Amatyakul 等[10]利用鏈脲霉素注射禁食的小鼠的尾靜脈造成高糖血癥小鼠模型，比較了正常鼠+維生素C，高糖血癥鼠不加維生素C以及高糖血癥鼠+維生素C組在12 周和24 周時牙髓血流量變化，結果顯示整個研究階段高糖血癥鼠均有高血糖、高血壓以及體重喪失的表現，同時高糖血癥鼠在未補充維生素C之前血漿維生素水平顯著降低。短期補充維生素C(12 周)后，高糖血癥+維生素C鼠的牙髓血流量有所增加，但仍比正常小鼠低。但是在長期補充維生素C后(24 周)，高糖血癥+維生素C鼠的牙髓血流量與正常鼠相似，且明顯高于不補充維生素C的高糖血癥鼠。這可能與維生素C能夠在羥化酶的作用下促進體內膠原物質合成，并能與參與凝血機制的因子牢固結合，從而加速血痂形成和創傷愈合有關。除此之外，維生素D、E的缺乏也可以通過影響牙髓成纖維細胞、成牙本質細胞、中間層細胞的形態和功能，影響病變組織的恢復[11-12]。Brilhante等[13]利用心肌受損的小鼠模型，通過多組對照實驗指出，心血管疾病會使牙髓病的患病率增加，并且抗氧化劑對于根尖周病病損有抑制作用。Nakahara 等[14]指出糖尿病可以增加齲病的患病率，從而使根尖周病的發病率增加，并且通過四氧嘧啶誘發急性高糖血癥小鼠模型，證明四氧嘧啶誘發的急性高糖血癥小鼠可以進一步提高齲病發病率和根尖周病的嚴重程度，這對臨床上控制糖尿病患者血糖的意義和日常護理又提供了進一步的依據。同樣，根尖周病也是全身其他疾病的危險因素。Bain等[15]通過孕鼠根尖周病與后代小鼠出生體重和腦組織的組織病理研究，表明孕鼠根尖周病會造成后代小鼠腦炎發病率增加，從而推斷孕婦根尖周病的持續存在是低體重兒，早產兒以及嬰兒出生后腦癱，認知障礙的危險因素。

2.3 倒充填材料對根尖周病療效的影響

對于常規根管治療久治不愈的病例，目前我們多采用手術顯微鏡聯合超聲行顯微根尖外科手術。根管倒充填，作為顯微根管外科的關鍵步驟之一，選擇生物性能和封閉性能優良的倒充填材料對于提高顯微根管外科手術成功率有積極意義。在近20 年里，國內外報道的倒充填材料已達20余種，常用的根管倒充填材料有銀汞、玻璃離子類、氧化鋅類、樹脂類、MTA和新型生物陶瓷等；其中銀汞合金是最為常用的倒充填材料，但是Intermediate Restorative Material(IRM)、Super EBA和Mineral Trioxide Aggregate(MTA) 對根尖愈合療效優于銀汞合金倒充填材料； IBM和Super EBA同為氧化鋅類倒充填材料，但是Super EBA的細胞毒性更低，提示減少丁香酚的含量可能會減輕對根尖周組織的刺激。MTA的生物性能和封閉性要優于IBM和Super EBA，并且MTA 有誘導硬組織生成的能力，是較為理想的倒充填材料[16]W?livaara等[17]利用比格犬研究4 種不同的根尖倒充填材料： IRM, Gutta-Percha(GP),Super EBA 和 MTA，通過組織病理切片和掃描電鏡分析炎癥細胞的浸潤范圍、根尖周軟硬組織距離倒充填材料和根尖牙體硬組織的距離、頰側骨板的恢復情況，從而得出IRM和MTA可以獲得更好的根尖封閉性、更佳的根尖周組織愈合能力和更少的炎癥細胞浸潤。且MTA的上述性能均優于IRM 和Super EBA，并且實驗結果顯示MTA是術后唯一根尖周再生長組織直接與之接觸的倒充填材料，提示了MTA優越的生物性能和良好的根尖硬組織的誘導生成能力。所以在治療骨缺損時，MTA最理想的根尖倒充填材料，與上述的研究結果一致。

2.4 根尖周病的理想治療手段-牙髓再生術

牙髓再生術是指利用牙髓干細胞或者骨質間充質干細胞結合支架材料，在一定的微環境培養下，形成新的牙髓牙本質復合體，從而實現牙齒活力的再生，是牙髓病根尖周病的理想治療方法，但這一新技術仍處于理論或者初級階段。Nakashima 等[18]通過對牙髓干細胞在正常小鼠和裸鼠皮下移植的對比研究，證明牙髓干細胞具有穩定性和安全性(產生牙本質-牙髓樣組織且不會引起裸鼠腫瘤的形成)，為牙髓干細胞臨床應用提供了理論依據。但是他的研究同樣指出，不同年齡階段的犬的自體移植牙髓干細胞的分化能力是有區別的，幼齡犬的牙髓干細胞分化能力要顯著高于成年犬，這與人類不同，人類的牙髓干細胞的生物學性質與年齡無關，這與Bressan等[19]的研究結果相同。

Yamauchi等[20]利用犬做實驗模型，通過X線、組織病理和免疫組化觀察，從而證明干細胞在接觸牙本質基質和支架存在的情況下，可以產生更多的牙本質樣結構， Gomes等[21]研究認為以下3 種微環境的改變-血凝塊，血凝塊+富血小板血漿和血凝塊+骨髓穿刺液,以及三者的混合物，對牙髓干細胞的分化無明顯影響。Yamauchi等[20]認為，血凝塊+交聯蛋白支架+牙本質基質可能是最有效的誘導牙髓干細胞增值分化的支撐材料。

綜上所述，動物實驗是進行臨床根尖周病研究的一種必不可少的實驗方法。根據實驗目的建立安全、有效、經濟的動物模型，進行相關的實驗研究，從而為臨床應用提供技術指導和理論支持，是業界不懈努力的目標。

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天津市2011年自然科學基金(編號： 11JCYBJC11900)

300041， 天津醫科大學·天津市口腔醫院(杜興華)； 南開大學口腔醫院·天津市口腔醫院國際診療中心(申靜)

(收稿： 2016-12-25 修回： 2017-03-24)