探究牙髓干細胞在軟組織再生和修復中的應用

肖靜雯，施素萍，殷巍巍

（1.海門市人民醫院口腔科，江蘇 南通 226100；2.南通市口腔醫院，江蘇 南通 226001）

牙髓干細胞是一種具有較強克隆形成能力的軟組織，位于牙髓腔內，具有自我更新能力，其免疫表型與骨髓間充質干細胞極為相似。由于牙髓干細胞具備多向分化能力，在特定環境下，可實現軟骨、肌細胞、骨及神經樣細胞等組織的有效分化。

1 牙髓干細胞的涵義與研究發展

1.1 牙髓干細胞涵義

干細胞的概念最初是由Maksimov在1909年發現并提出的，它主要是指具有自我更新與分化成特定組織器官能力的未充分分化的細胞。干細胞不僅能在發育過程進行再生，還能在后天疾病與損傷中進行再生，它主要是指已分化的細胞來源。隨人們對干細胞開展了越來越多的研究，人們已充分認識到干細胞治療對提升患者生活質量的重要意義，這些患者所患疾病一般包括心肌缺血、阿爾茨海默病及牙齒喪失等。

1.2 牙髓干細胞研究發展

隨干細胞研究的不斷深入，諸多證據表明干細胞主要存在于龕，其含有的干細胞明顯多于其他組織。牙髓作為間充質干細胞的主要來源，其較為適用于組織工程。牙髓干細胞主要是指位于牙髓內，可快速增殖，并具有克隆能力的牙髓細胞，其是由Gronthos等學者在2000年提出的，其所具有的免疫表型與骨髓間充質干細胞較為相似。牙髓干細胞在不同環境下，可培養出Oct-4、Sox-2、Lin-28及NANOG四種多能標記物。牙髓干細胞主要來源于脫落的智齒、乳牙及正畸牙，由于其來源較為豐富，基本上不涉及倫理問題，所以其在再生醫學領域，具有廣泛的應用前景。牙髓干細胞可分化成成牙本質細胞、成骨細胞、神經祖細胞、軟骨細胞及脂肪細胞多種細胞類型。同時，牙髓干細胞還具有高度增殖特性，使其不僅便于細胞的體外擴增，還能有效提升其分化潛能。

2 牙髓干細胞的優勢

2.1 牙髓干細胞所具有的優勢：

（1）牙髓干細胞來源較為廣泛。

牙髓干細胞來源較為廣泛，一般包括脫落的乳牙、多生牙、拔除的第三磨牙、正畸減數牙及齲壞的乳牙等。牙髓干細胞的牙細胞來源較為廣泛，目前已被廣泛應用于再生醫學的研究與臨床中。由于牙髓干細胞具有較強的多向分化潛能，能定向分化成牙本質細胞，并形成修復性的牙本質。牙齒再生是以替代人工種植體，再生出具有生物活性組織工程牙齒為最終目標的。

（2）牙髓干細胞分離方法較為簡單。

牙髓干細胞多分離于拔除的牙齒，患者拔牙術后并發癥也較低，對人體損傷較小，且通常無倫理道德方面爭議，隨牙髓干細胞分離、培養技術的日益成熟，其在再生醫學中應用廣泛，其中牙齒再生是具有復雜多學科性質的。

（3）牙髓干細胞具有良好的分化潛能。

牙髓干細胞相較于人體骨髓間充質干細胞，其分化潛力較好，可分化為成骨細胞或脂肪細胞等中胚層或外胚層來源細胞，用途也較為廣泛，可通過定向分化成為成牙本質細胞，對牙本質具有一定的修復作用。由組織胚胎發育過程可知，頭面部中多數結締組織均來源于神經嵴細胞，而頭面部組織包括骨、軟骨、牙骨質、牙本質、牙周膜及牙髓等組織，因此，牙髓干細胞也主要源自神經嵴細胞。由于牙髓干細胞具有神經嵴細胞的部分特性，經正常條件培養，則可表達為神經巢蛋白與膠質纖維酸性蛋白物質。由恒牙牙髓中提取的牙髓干細胞，其形態相似于成纖維細胞形態，所以，牙髓干細胞可表達SH4、SH2、CD44等多種間充質細胞具有的抗原標記物，但其對CD14、CD45及CD34等造血系統具有的抗原標記物并不表達，這說明牙髓干細胞具有較為良好的多向分化潛能。

3 牙髓干細胞（DPSCs）應用于各軟組織的再生與修復

3.1 牙髓干細胞應用于神經組織

牙髓干細胞由于其胚胎起源于神經嵴，即便未對神經元分化進行誘導，仍能對神經嵴某些標志物進行高表達。牙髓干細胞與其他間充質干細胞相比，其對神經系統的病理性改變主要表現為對神經的支持與保護作用[2]。醫學研究人員通過不同方法研究牙髓干細胞在神經疾病中的再生與修復潛能，以神經元變性為病理特征的帕金森與阿爾茨海默病等神經退行性及神經損傷性疾病的改善效果較為明顯。

帕金森是指由中腦黑質多巴胺能神經元變性死亡，引發紋狀體（DA）含量呈顯著性減少引起的疾病，是以靜止性震顫、肌強質、運動遲緩、姿勢步態障礙及非運動等癥狀為臨床表現。在神經分化誘導條件下，以免疫細胞化學、形態學及流式細胞術，通過定量聚合酶鏈式反應、酶聯免疫吸附實驗有效正實了牙髓干細胞（DPSCs）可分化為多巴胺神經元的作用。由牙髓干細胞分化的星形膠質細胞以旁分泌BDNF和自分泌方式，對避免多巴胺神經元（DA）遭受6-羥基多巴胺毒性具有重要保護作用，有利于多巴胺神經元（DA）的再生與修復。

3.2 牙髓干細胞應用于血管組織

通過對牙髓干細胞（DPSCs）施加剪切力，借助Notch-EphrinB2等信號作用，顯著上調了對血管內皮生長因子及其受體-2、等動脈標志物基因的表達水平，對靜脈標記物與蛋白質的表達水平具有一定下調作用，這說明牙髓干細胞（DPSCs）的血管分化能力較強。部分血管生成因子對血管內皮細胞再生與修復作用顯著，如白細胞介素-8、內皮素-1、胰島素樣生長因素結合蛋白-3及血管生成素等。

3.3 牙髓干細胞應用于角膜組織

視網膜神經節細胞（RGCs）是指以視神經纖維為軸索、處于視網膜最終段的神經細胞。多數視網膜退行性疾病患者，多是由視網膜神經節細胞損傷引發的病理改變。為實現角膜再生，加強視網膜神經節細胞（RGCs）的活力與功能是勢在必行的。在天然視網膜組織的3D纖維蛋白網絡的模仿實驗中，從大鼠斷牙中分離出來的牙髓干細胞，具有視網膜神經節細胞（RGCs）樣細胞的分化潛能。在成年大鼠視網膜神經節細胞（RGCs）軸突切斷的玻璃體中植入牙髓干細胞，利用神經營養因子的介導作用，不僅對視網膜神經節具有存活作用，還對軸突具有再生功效。

3.4 牙髓干細胞應用于肝細胞組織

部分治療難度較大的肝臟疾病，臨床治療最有效的方法就是肝移植，但受肝源緊張、經濟負擔過重、術后并發癥較多及道德倫理分歧等問題，明顯限制了肝臟移植的順利開展。對肝纖維化的小鼠模型進行四氯化碳誘導，經脾臟將牙髓干細胞移植至小鼠體內，通過生物化學、光學、免疫學及組織學等學科進行測定，移植的牙髓干細胞對小鼠的肝功能障礙改善作用明顯。牙髓干細胞可作為肝細胞組織再生的一種細胞來源。

3.5 牙髓干細胞應用于胰島組織

糖尿病作為一種常見的代謝性慢性疾病，以高血糖為主要特征，患者的高血糖癥狀是受生物作用受損或胰島素分泌缺陷引起的內分泌疾病。臨床治療糖尿病多以胰島細胞移植來治療的。通過對患有糖尿病的小鼠植入牙髓干細胞，可明顯觀察到小鼠血糖與尿糖水平顯著降低。因此，牙髓干細胞作為自體干細胞組織來源，對糖尿病的治療作用顯著。

4 總 結

由于牙髓干細胞（DPSCs）來源較為充足，其在軟組織的再生與修復中的應用前景較為廣闊。