鄭 偉 劉朋飛 馮業(yè)童 董 超 周余來 (通化市口腔醫(yī)院，吉林 通化 34000)

干細胞是一類具有自我復(fù)制能力和一定分化潛能的細胞，在一定條件下，它可以分化成多種具有不同功能的細胞。根據(jù)干細胞所處的發(fā)育階段及其功能學(xué)特性，可將其進一步分為胚胎干細胞和成體干細胞。因此，干細胞在組織工程、再生醫(yī)學(xué)中有著重要的應(yīng)用價值。目前，牙齒缺損等牙源性疾病在中老年人中發(fā)病率較高。牙髓干細胞(dental pulp stem cell，DPSC)是牙髓組織中的一類成體干細胞，具有一定的分化潛能和增殖能力，在牙齒再生、牙髓修復(fù)方面有著重要的應(yīng)用價值，特別是隨著相關(guān)組織工程技術(shù)的發(fā)展，DPSC具備了成為一種新型種子細胞的潛能〔1〕。

1 DPSC的定義和基本生物學(xué)性質(zhì)

成牙本質(zhì)細胞是一種終末細胞，不具備進一步分化的能力，因此，一般認為成牙本質(zhì)細胞在遭受損傷后，牙髓內(nèi)的某些具有分化功能的前體細胞可進一步分化為成牙本質(zhì)細胞，并分泌相關(guān)細胞基質(zhì)，修復(fù)受損組織，這種前體細胞即為DPSC。DPSC具有較強的增殖能力和較高的分化潛能，正是這兩種生物學(xué)性質(zhì)，決定了DPSC在牙源組織修復(fù)和骨性修復(fù)方面具有重要的作用〔2〕。

Gronthos等〔3〕在2000年首次正式提出了DPSC的概念，把牙髓內(nèi)可以快速增殖并且具有一定克隆形成能力的牙髓細胞命名為DPSC，研究人員應(yīng)用酶消化法對成人第三磨牙的牙髓細胞進行培養(yǎng)，并與骨髓間充質(zhì)干細胞進行比較，結(jié)果顯示：這兩種細胞具有極為相似的免疫學(xué)特性，并且，該研究進一步證實DPSC經(jīng)體外誘導(dǎo)后，可形成高密度的鈣化小結(jié)，將DPSC與羥基磷灰石/磷酸三鈣(HA/TCP)支架復(fù)合后移植到小鼠背側(cè)皮下，經(jīng)過一段時間后，能觀察到類似于牙本質(zhì)-牙髓復(fù)合體樣的結(jié)構(gòu)。

2 DPSC的多向分化潛能

作為一種成體干細胞，DPSC具備多向分化的潛能，這種潛能不僅僅局限在骨性分化方面，研究人員在成脂分化、神經(jīng)分化等方面均取得了一定的研究成果，在再生醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域有著重要的指導(dǎo)意義。

2.1 DPSC的骨性分化 DPSC的骨性分化是關(guān)于DPSC定向分化研究較早的一項內(nèi)容，近些年來，又有了進一步的發(fā)展。Mori等〔4〕采用成骨分化培養(yǎng)基進行對DPSC的骨性誘導(dǎo)分化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，某些典型成骨細胞基因，如：堿性磷酸酶、I型膠原、骨橋蛋白等均大量表達;應(yīng)用微陣列及RT-PCR技術(shù)進一步研究發(fā)現(xiàn)，在成骨分化過程中，胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白5基因(IGFBP-5)、JunB原癌基因(JUNB)和核受體相關(guān)基因(NURR1)均發(fā)生表達上調(diào)現(xiàn)象，這一機制在成骨分化過程中有著重要的意義。D'Alimonte等〔5〕在人源DPSC正常成骨誘導(dǎo)過程中，加入血管內(nèi)皮生長因子，結(jié)果顯示：這種方法可以刺激DPSC的增殖分裂的速度加快，而且促進了成骨分化的進程。

2.2 DPSC的神經(jīng)分化 DPSC來源于胚胎時期的神經(jīng)脊，在神經(jīng)分化方面具備一定的潛能。Király等〔6〕采用低溫損傷的方法制備3日齡Wistar大鼠腦缺損模型，于顱內(nèi)注入DPSC進行修復(fù)，研究發(fā)現(xiàn)：DPSC趨向分布于室下區(qū)、胼胝體下區(qū)等神經(jīng)系統(tǒng)祖細胞區(qū)，并表達微管蛋白(N-tubulin)、膠質(zhì)原纖維酸性蛋白(GFAP)等神經(jīng)細胞標(biāo)志，對損傷部位有一定的修復(fù)作用，并且具有神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)細胞的電壓依從性。因此，該結(jié)果進一步顯示，DPSC在腦損傷體內(nèi)修復(fù)方面，可以作為一種有效的修復(fù)細胞。Kara?z等〔7〕研究表明：DPSC不僅可以分化為神經(jīng)干細胞，而且在分化能力方面，高于傳統(tǒng)的骨髓間充質(zhì)干細胞。

2.3 DPSC的成脂分化 除成骨分化、神經(jīng)分化方面，成脂分化也是DPSC的一項重要潛能。Nozaki等〔8〕于成脂培養(yǎng)基中加入胰島素、地塞米松等誘導(dǎo)成脂，經(jīng)過一段時間的作用，可見細胞中有脂滴的形成，并且在分化過程中多能性標(biāo)記轉(zhuǎn)錄因子(Oct3/4、Sox2)均呈現(xiàn)下調(diào)趨勢，Nanog基因無顯著變化;通過基因微陣列分析，研究人員進一步發(fā)現(xiàn)：過氧化物酶體增生物激活受體信號通路的多種組分，均發(fā)生變化。所以，對這些基因的調(diào)控，在細胞成脂分化過程中有著重要意義。

3 DPSC的分化誘導(dǎo)因素

在細胞分化的過程中，分化方向、分化程度、分化速度均會受到一系列物化因素、生物因素的影響，協(xié)調(diào)各方面因素對控制細胞定向分化有著重要意義。Ito等〔9〕將犬類的DPSC與不同的支架材料相結(jié)合，并用這種結(jié)合物治療骨缺損，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同的支架材料，修復(fù)效果會有較大差異，其中DPSC/富血小板血漿(PRP)復(fù)合物具備較好的修復(fù)效果。Galler等〔10〕將DPSC接種于水凝膠支架上，并將復(fù)合物移植到經(jīng)過次氯酸鈉(NaClO)、乙二胺四乙酸(EDTA)處理過的牙本質(zhì)內(nèi)部，培養(yǎng)6 w后，發(fā)現(xiàn)經(jīng)NaClO處理的牙本質(zhì)與復(fù)合物結(jié)合較好，接觸面形成大量細胞陷窩;經(jīng)乙二胺四乙酸(EDTA)處理的牙本質(zhì)可以誘導(dǎo)進一步DPSC向成牙質(zhì)細胞分化，進一步表達牙本質(zhì)涎蛋白，提高牙本質(zhì)的修復(fù)速度。Yang等〔11〕以大鼠DPSC為研究對象，在常規(guī)成骨分化培養(yǎng)基中添加白細胞介素β(IL-1β)，結(jié)果顯示，細胞的骨唾液蛋白、牙本質(zhì)基質(zhì)蛋白等礦化物質(zhì)的表達均上調(diào)，體內(nèi)實驗也得到了相似結(jié)果，可見，IL-1β在成骨礦化過程中有一定的促進作用。骨形態(tài)發(fā)生蛋白在誘導(dǎo)成骨方面有著重要作用，Liu等〔12〕分離擴增家兔DPSC后，將這種種子細胞接種在羥基磷灰石、膠原等支架材料上，并用骨形態(tài)發(fā)生蛋白II進行刺激處理，結(jié)果成骨速度明顯提高，最后制備的復(fù)合物更有利于體內(nèi)移植和組織修復(fù)。

4 DPSC的重編程與再分化

2006 年，Takahashi等〔13〕將4 個轉(zhuǎn)錄因子(Oct4，Sox2，cMyc和Klf4)導(dǎo)入已處于終末分化狀態(tài)的小鼠成纖維細胞中，從而獲得了一種類似于胚胎干細胞的多能性細胞，稱為“誘導(dǎo)性多能干細胞”(induced pluripotent stem cells，iPS cells)。這種方法可以非常穩(wěn)定的制造多能干細胞，引起了極大的關(guān)注。繼此之后，人類體細胞被成功誘導(dǎo)為iPS的報道〔14〕和老年人皮膚成纖維細胞被誘導(dǎo)為iPS細胞亞群的報道〔15〕相繼出現(xiàn)，這種細胞被認為是一種極具前景的干細胞。體細胞通過一定誘導(dǎo)方式，轉(zhuǎn)變?yōu)閕PS細胞亞群的過程稱為“重編程”;iPS經(jīng)過定向誘導(dǎo)，再次分化為其他種類細胞的過程，稱為“再分化”。

DPSC作為一種可以快速自我更新的成體干細胞，同樣具備重編程和再分化的潛能。Yan等〔16〕采用逆轉(zhuǎn)錄病毒介導(dǎo)法，將4個因子(Lin28/Nanog/Oct4/Sox2或c-Myc/Klf4/Oct4/Sox2)導(dǎo)入DPSC中，將DPSC重編程為iPS細胞亞群。DPSC來源的iPS細胞亞群表達階段特異性胚胎抗原-4(SSEA-4)、腫瘤壞死因子受體相關(guān)蛋白(TRA)-1-60、TRA-1-80、TRA-2-49、Nanog、Oct4、Sox2等表面標(biāo)記，具備多向分化的潛能，可分化成3個胚層的組織，而且可被定向誘導(dǎo)分化為神經(jīng)干細胞和神經(jīng)元。Tamaoki等〔17〕對多株DPSC進行重編程誘導(dǎo)，結(jié)果顯示不同株的DPSC在重編程效率方面會有很大差別，不同株DPSC來源的iPS細胞亞群的再分化能力也有較大不同。因此，建立一種高效安全的重編程模式和再分化方法，仍是干細胞領(lǐng)域的研究熱點。

5 展望

在口腔醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域，DPSC的分離提取較為方便，常?？梢酝ㄟ^分離某些牙源廢物的髓質(zhì)成分獲得。因此，該細胞在分離培養(yǎng)方面的便宜性以及本身具有的多向分化潛能、自我更新能力，均在很大程度上決定了該細胞在再生醫(yī)學(xué)中的廣泛應(yīng)用前景。但是，關(guān)于DPSC諸多方面的研究尚處于起步階段，特別是在體內(nèi)應(yīng)用性研究方面，仍需進一步探索。所以，只有建立一種高效穩(wěn)定、安全可靠的DPSC的應(yīng)用模式，這種成體干細胞才能真正走進臨床，服務(wù)于人類。

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