陶成鳳(綜述)，吳云鼎(審校)

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

牙周炎是一種由細(xì)菌等微生物引起的，以牙周組織破壞為特征的慢性炎性疾?。?］。牙周炎與牙齦炎等其他牙周疾病一起，影響世界上高達(dá)90%人口的口腔健康狀況［2］。目前，對(duì)牙周炎破壞的牙周組織進(jìn)行再生的方法有牙周植骨術(shù)［3］、引導(dǎo)組織再生術(shù)［4］、生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)［5］等，而干細(xì)胞療法是目前研究的熱點(diǎn)。干細(xì)胞是一類(lèi)原始的、具有高分化潛能的細(xì)胞，主要有兩個(gè)明顯區(qū)別于其他細(xì)胞的特點(diǎn):①無(wú)限制地自我分裂成新的干細(xì)胞，即自我復(fù)制更新能力;②分化成特定的功能細(xì)胞從而形成相應(yīng)的功能［6］。干細(xì)胞主要分為兩大類(lèi):胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞，根據(jù)其分化能力的不同，還可以分為全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞和單能干細(xì)胞［6-7］。理想的干細(xì)胞需要具備以下特征:①無(wú)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(shí)間;③可以分化為所需類(lèi)型的細(xì)胞［8］。干細(xì)胞在人體組織中廣泛存在，可以來(lái)自于血液、骨髓、脂肪組織、骨骼?。?］、心、肺［10］和牙周膜［11］?，F(xiàn)對(duì)口腔來(lái)源的干細(xì)胞再生牙周組織研究的現(xiàn)狀和進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 口腔干細(xì)胞再生牙周組織

1.1 牙周膜來(lái)源干細(xì)胞 牙周膜干細(xì)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(xì)胞存在于纖維組織豐富的牙周膜當(dāng)中，要從牙周膜組織中分離牙周膜干細(xì)胞需要多種抗原標(biāo)記結(jié)合使用［11］。有學(xué)者采用從小型豬拔除牙上分離得到的自體同源的干細(xì)胞對(duì)小型豬實(shí)驗(yàn)牙位近中壁缺損的牙周炎模型進(jìn)行牙周組織再生實(shí)驗(yàn)，取得明顯的效果;在自體同源的干細(xì)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(fù)，CT顯示干細(xì)胞治療后缺損區(qū)牙槽骨幾乎恢復(fù)正常;羥基磷灰石/三磷酸鈣(hydroxyapatite/tricaleium phosphate，HA/TCP)組恢復(fù)程度有限，陰性對(duì)照組幾乎沒(méi)有恢復(fù)，數(shù)據(jù)分析顯示干細(xì)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(xì)胞治療組結(jié)合上皮水平仍然在釉牙骨質(zhì)界以下，但是結(jié)合上皮水平仍優(yōu)于HA/TCP組;干細(xì)胞治療組齦溝上皮增厚，炎性細(xì)胞浸潤(rùn)很少，新牙槽骨和牙骨質(zhì)以及牙周膜再生形成，且形成的新牙槽骨水平遠(yuǎn)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(shí)驗(yàn)中，進(jìn)一步研究比較自體同源(小型豬自身牙周膜干細(xì)胞)和異體同種(人牙周膜干細(xì)胞)兩種牙周膜干細(xì)胞對(duì)牙周組織再生的效果，發(fā)現(xiàn)兩種牙周膜干細(xì)胞都能夠較好地恢復(fù)缺損的牙周組織，兩種來(lái)源的牙周膜干細(xì)胞再生牙周組織能力的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;同時(shí)發(fā)現(xiàn)，小型豬機(jī)體對(duì)人牙周膜來(lái)源的干細(xì)胞免疫排異反應(yīng)較低，分析推測(cè)這種情況可能是由于前列腺素E2抑制T細(xì)胞的活性化，在這種低免疫排異反應(yīng)中起重要作用［14］。近些年來(lái)，牙周膜干細(xì)胞的研究不再局限于動(dòng)物模型，對(duì)于牙周膜干細(xì)胞的研究也開(kāi)始走向臨床。臨床研究顯示，采用患者自體同源干細(xì)胞移植(來(lái)源于自身需拔除的阻生第三磨牙)并跟蹤隨訪3～6年后，發(fā)現(xiàn)牙周膜干細(xì)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(xué)者將干細(xì)胞再生牙周組織與種植修復(fù)結(jié)合來(lái)修復(fù)缺失牙，用5年時(shí)間評(píng)估該療法的安全性，取得良好效果［16］。不論是動(dòng)物模型還是臨床病例報(bào)道，均證明牙周膜干細(xì)胞將來(lái)應(yīng)用于臨床治療恢復(fù)喪失牙周組織的潛力。

1.2 牙髓來(lái)源干細(xì)胞 牙髓干細(xì)胞可以來(lái)源于需要拔除的阻生第三磨牙，倫理限制較小，是干細(xì)胞較好的來(lái)源之一［17］。牙髓干細(xì)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(xì)胞存在的過(guò)程當(dāng)中，一個(gè)主要問(wèn)題是當(dāng)時(shí)對(duì)牙髓干細(xì)胞和其他口腔來(lái)源的干細(xì)胞(如牙周膜干細(xì)胞)表面特異性標(biāo)記的了解不足，缺乏已知確定的特異性表面抗原標(biāo)記來(lái)幫助確認(rèn)牙髓干細(xì)胞的成功分離，這也是在牙髓干細(xì)胞剛剛分離發(fā)現(xiàn)時(shí)所遭遇的問(wèn)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(xì)胞移植到8周齡免疫缺陷大鼠上，在移植部位能夠發(fā)現(xiàn)類(lèi)似牙髓-牙本質(zhì)復(fù)合體的組織形成［19］。牙髓干細(xì)胞易于獲取，獲取后對(duì)供體損傷小且獲取效率較高，且獲得的牙髓干細(xì)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(diǎn)使牙髓干細(xì)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(lái)源干細(xì)胞 用于牙周組織再生的干細(xì)胞除來(lái)源于上述兩種組織外，還可以來(lái)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(xì)胞，并對(duì)干細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，采用免疫表型分析發(fā)現(xiàn)牙囊干細(xì)胞表面表達(dá)標(biāo)記與一般干細(xì)胞相同;將培養(yǎng)的牙囊干細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化誘導(dǎo)后，用Von kossa染法染色，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)后的牙囊干細(xì)胞能夠在體外形成礦化結(jié)節(jié);同時(shí)通過(guò)實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)檢測(cè)出堿性磷酸酶和RUNX2基因的表達(dá)，該基因直接參與調(diào)控成骨細(xì)胞對(duì)Ⅰ型膠原蛋白的形成，證明牙囊干細(xì)胞再生骨組織的潛能。Fawzy等［22］以小型豬為動(dòng)物模型進(jìn)行牙齦組織來(lái)源的干細(xì)胞介導(dǎo)的牙周組織再生的研究，研究以牛松質(zhì)骨和膠原蛋白作為骨架載體，將干細(xì)胞移植到缺損區(qū)域，12周后觀察發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組牙周袋深度變化和臨床附著喪失水平等各向指標(biāo)較治療前均有明顯好轉(zhuǎn)。目前，關(guān)于牙根尖乳頭干細(xì)胞再生牙周組織效果的研究還比較少，研究?jī)?nèi)容還主要集中在對(duì)根尖乳頭干細(xì)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(lái)源的干細(xì)胞可以用于牙周組織再生外，脂肪組織來(lái)源的干細(xì)胞也可用于牙周組織再生［25］。目前可用于牙周組織再生實(shí)驗(yàn)研究的干細(xì)胞歸納，見(jiàn)表1。

表1 可以用于牙周組織再生的干細(xì)胞

2 干細(xì)胞的存儲(chǔ)

雖然干細(xì)胞在人體組織中廣泛存在，但是不論何種個(gè)體，能提供的干細(xì)胞的數(shù)量是有限的。眾所周知，隨著年齡的增加，干細(xì)胞的數(shù)量呈下降的趨勢(shì)，而且傳代培養(yǎng)的次數(shù)越多，干細(xì)胞的增殖能力也會(huì)隨之下降;同時(shí)也為避免重復(fù)多次地對(duì)干細(xì)胞供體采集干細(xì)胞造成更多的損傷和不便，取得干細(xì)胞后有效安全的存儲(chǔ)是非常必要的［26］。有學(xué)者比較了經(jīng)過(guò)6個(gè)月液氮凍存的牙根尖乳頭干細(xì)胞和新鮮未經(jīng)凍存的牙根尖乳頭干細(xì)胞的各項(xiàng)指標(biāo);雖然新鮮未經(jīng)凍存的牙根尖乳頭干細(xì)胞在細(xì)胞活性、集落形成率和細(xì)胞增殖率方面高于經(jīng)過(guò)凍存的牙根尖乳頭干細(xì)胞，但是兩者在再生牙周組織效率方面的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;除了上述3項(xiàng)指標(biāo)，兩者在細(xì)胞表面標(biāo)記表達(dá)和細(xì)胞凋亡率方面差異亦無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;經(jīng)過(guò)6個(gè)月凍存的牙根尖乳頭干細(xì)胞解凍后能夠較好地增殖分化，具有正常的形成細(xì)胞外基質(zhì)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(zhì)干細(xì)胞和未凍存的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞在再生牙周組織效果的差別;結(jié)果顯示，兩者均較好地恢復(fù)喪失的牙槽骨和牙周膜，液氮－196℃凍存1個(gè)月后未見(jiàn)凍存對(duì)犬骨髓間充質(zhì)細(xì)胞體外的增殖分化產(chǎn)生明顯影響。

3 小結(jié)

諸多研究表明干細(xì)胞療法在牙周炎治療方面的應(yīng)用潛力，但是要將干細(xì)胞療法成功應(yīng)用于臨床，還有一些問(wèn)題有待解決。首先，解析干細(xì)胞的自我更新機(jī)制、精確控制細(xì)胞增殖的數(shù)量和程度，避免形成過(guò)度增殖或細(xì)胞數(shù)量不足，研究表明脂肪組織來(lái)源的干細(xì)胞失去基因穩(wěn)定性后，其傾向于癌性增殖［28］;其次，了解干細(xì)胞分化為特定功能細(xì)胞的調(diào)節(jié)機(jī)制，以及干細(xì)胞與免疫系統(tǒng)相互作用機(jī)制;最后，要注意在干細(xì)胞移植過(guò)程中防范其他間充質(zhì)干細(xì)胞的污染。相信隨著研究的發(fā)展，干細(xì)胞療法在其他口腔疾病的治療方面也將起重要作用。

［1］Kuula H，Salo T，Pirila E，et al.Local and systemic responses in matrix metalloproteinase 8-deficient mice during Porphyromonas gingivalis-induced periodontitis［J］.Infect Immun，2009，77(2):850-859.

［2］Pihlstrom BL，Michalowicz BS，Johnson NW.Periodontal diseases［J］.Lancet，2005，366(9499):1809-1820.

［3］Reynolds MA，Aichelmann-Reidy ME，Branch-Mays GL.Regenera-tion of periodontal tissue:bone replacement grafts［J］.Dent Clin North Am，2010，54(1):55-71.

［4］Lin L，Chen MY，Ricucci D，et al.Guided tissue regeneration in periapical surgery［J］.J Endod，2010，36(4):618-625.

［5］Kwon HR，Wikesjo UM，Park JC，et al.Growth/differentiation factor-5 significantly enhances periodontal wound healing/regeneration compared with platelet-derived growth factor-BB in dogs［J］.J Clin Periodontol，2010，37(8):739-746.

［6］Reubinoff BE，Pera MF，F(xiàn)ong CY，et al.Embryonic stem cell lines from human blastocysts:somatic differentiation in vitro［J］.Nat Biotechnol，2000，18(4):399-404.

［7］Young HE，Black AC，Jr.Adult stem cells［J］.Anat Rec A Discov Mol Cell Evol Biol，2004，276(1):75-102.

［8］Griffith LG，Naughton G.Tissue engineering--current challenges and expanding opportunities［J］.Science，2002，295(5557):1009-1014.

［9］Sakaguchi Y，Sekiya I，Yagishita K，et al.Comparison of human stem cells derived from various mesenchymal tissues:superiority of synovium as a cell source［J］.Arthritis Rheum，2005，52(8):2521-2529.

［10］Beltrami AP，Cesselli D，Bergamin N，et al.Multipotent cells can be generated in vitro from several adult human organs(heart，liver，and bone marrow)［J］.Blood，2007，110(9):3438-3446.

［11］Ivanovski S，Gronthos S，Shi S，et al.Stem cells in the periodontal ligament［J］.Oral Dis，2006，12(4):358-363.

［12］Seo BM，Miura M，Gronthos S，et al.Investigation of multipotent postnatal stem cells from human periodontal ligament［J］.Lancet，2004，364(9429):149-155.

［13］Liu Y，Zheng Y，Ding G，et al.Periodontal ligament stem cellmediated treatment for periodontitis in miniature swine［J］.Stem Cells，2008，26(4):1065-1073.

［14］Ding G，Liu Y，Wang W，et al.Allogeneic periodontal ligament stem cell therapy for periodontitis in swine［J］.Stem Cells，2010，28(10):1829-1838.

［15］Feng F，Akiyama K，Liu Y，et al.Utility of PDL progenitors for in vivo tissue regeneration:a report of 3 cases［J］.Oral Dis，2010，16(1):20-28.

［16］Gault P，Black A，Romette JL，et al.Tissue-engineered ligament:implant constructs for tooth replacement［J］.J Clin Periodontol，2010，37(8):750-758.

［17］Spath L，Rotilio V，Alessandrini M，et al.Explant-derived human dental pulp stem cells enhance differentiation and proliferation potentials［J］.J Cell Mol Med，2010，14(6B):1635-1644.

［18］Gronthos S，Mankani M，Brahim J，et al.Postnatal human dental pulp stem cells(DPSCs)in vitro and in vivo［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2000，97(25):13625-13630.

［19］Shi S，Bartold PM，Miura M，et al.The efficacy of mesenchymal stem cells to regenerate and repair dental structures［J］.Orthod Craniofac Res，2005，8(3):191-199.

［20］Graziano A，d'Aquino R，Laino G，et al.Dental pulp stem cells:a promising tool for bone regeneration［J］.Stem Cell Rev，2008，4(1):21-26.

［21］Honda MJ，Imaizumi M，Tsuchiya S，et al.Dental follicle stem cells and tissue engineering［J］.J Oral Sci，2010，52(4):541-552.

［22］Fawzy El-Sayed KM，Paris S，Becker ST，et al.Periodontal regeneration employing gingival margin-derived stem/progenitor cells:an animal study［J］.J Clin Periodontol，2012，39(9):861-870.

［23］Sonoyama W，Liu Y，Yamaza T，et al.Characterization of the apical papilla and its residing stem cells from human immature permanent teeth:a pilot study［J］.J Endod，2008，34(2):166-171.

［24］Mori G，Ballini A，Carbone C，et al.Osteogenic differentiation of dental follicle stem cells［J］.Int J Med Sci，2012，9(6):480-487.

［25］Tobita M，Uysal AC，Ogawa R，et al.Periodontal tissue regeneration with adipose-derived stem cells［J］.Tissue Eng Part A，2008，14(6):945-953.

［26］Li H，Yan F，Lei L，et al.Application of autologous cryopreserved bone marrow mesenchymal stem cells for periodontal regeneration in dogs［J］.Cells Tissues Organs，2009，190(2):94-101.

［27］Ding G，Wang W，Liu Y，et al.Effect of cryopreservation on biological and immunological properties of stem cells from apical papilla［J］.J Cell Physiol，2010，223(2):415-422.

［28］Rubio D，Garcia-Castro J，Martin MC，et al.Spontaneous human adult stem cell transformation［J］.Cancer Res，2005，65(8):3035-3039.