蔡韻竹 朱姝 劉堯 陳旭

中國醫(yī)科大學口腔醫(yī)學院·附屬口腔醫(yī)院兒童口腔科遼寧省口腔疾病重點實驗室 沈陽 110002

牙源性干細胞（dental stem cell，DSC）是胚胎神經嵴來源的成體干細胞群，與神經組織同源。與其他組織來源的MSC相比，DSC具有更強的增殖和多向分化能力，且具有獲取容易、取材創(chuàng)傷小和免疫排斥反應低等優(yōu)勢，是組織再生的理想干細胞源之一[1-2]。

本文就DSC應用于神經系統(tǒng)疾病組織修復與再生的研究進展進行綜述。

1 DSC的神經向分化能力

DSC包括牙髓干細胞（dental pulp stem cell，DPSC）[3]、脫落乳牙干細胞（stem cell from human exfoliated deciduousteeth，SHED）[4]、牙周膜干細胞（periodontal ligament stem cell，PDLSC）[5]、牙囊干細胞（dental follicle stem cell，DFSC）[6]和根尖牙乳頭干細胞（stem cellsof apical papilla，SCAP）[7]。

2000年，Gronthos等[3]從牙髓中分離提取出DPSC，并表明DPSC具有向骨、軟骨、脂肪、神經和內皮細胞分化潛能。之后，更多種類的DSC被提取出來。SHED是從脫落的乳牙牙髓中獲得，在非神經誘導下，可表達巢蛋白、微管蛋白（β-Ⅲtubulin）等神經標志物，這可能與牙髓來源于神經嵴有關[4]。SHED在神經特異性誘導條件下培養(yǎng)，不僅表達神經干細胞特異性標志物，同時表達早期和晚期神經元以及神經膠質細胞標志物[8]。PDLSC來源于牙周膜組織，具有分化為外胚層（神經源性）、中胚層（成骨性和成軟骨性）以及內胚層（胰腺）細胞譜系潛力[9]。DFSC來源于未萌出牙齒周圍的牙囊濾泡，經神經誘導分化后的DFSC可不同程度地表達晚期神經元標志物如神經絲蛋白[10]。SCAP存在于未發(fā)育完成的恒牙根尖周組織中，表達多種神經生長及營養(yǎng)因子，且有體外實驗[11]證明SCAP條件培養(yǎng)基能夠促進神經突的生長。

2 DSC用于中樞神經系統(tǒng)疾病組織修復與再生

中樞神經系統(tǒng)控制著人體感覺和運動，損傷后會導致嚴重的神經系統(tǒng)疾病，可導致疼痛、認知或運動功能損傷，嚴重影響患者日常生活。

2.1 脊髓損傷

脊髓損傷是一種嚴重致殘性疾病，可導致運動和感覺功能部分或全部喪失。脊髓損傷的病理生理學變化分為2個階段，最初以組織破壞為主，如神經細胞和血管的機械損傷，后引起神經炎癥反應，如興奮性毒性、氧化應激和凋亡引起的繼發(fā)性損傷[12]。DSC移植可降低脊髓損傷大鼠神經元細胞凋亡率，并可分化為成熟神經元，維持神經元存活，通過向少突膠質細胞分化來替代受損細胞，保護神經纖維和髓鞘，促進橫斷軸突再生，促進脊髓損傷動物神經功能恢復[13]。Yang等[14]發(fā)現(xiàn)：未分化DPSC移植可以通過抑制白細胞介素-1（interleukin-1，IL-1）和Ras同源基因家族成員A的表達減輕炎癥反應和促進神經突再生。此外，DPSC可通過降低磺酰脲受體1表達來降低脊髓損傷導致的出血性壞死率。

DSC參與神經組織再生除直接替代作用外，與其旁分泌作用亦密切相關。研究[11]表明：在完全橫斷的脊髓模型中存在髓磷脂相關糖蛋白、少突膠質髓磷脂糖蛋白等中樞神經系統(tǒng)髓磷脂和神經膠質瘢痕相關的生長抑制因子，而DPSC分泌的營養(yǎng)因子，如腦源性神經生長因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）等，能夠促進軸突再生。含有DPSC的高度血管化支架可通過旁分泌介導的血管生成和神經再生作用，調控脊髓神經損傷修復[15]。

胃潰瘍屬于消化內科疾病,該疾病的臨床發(fā)病率非常高,患者常常會合并胃出血發(fā)病,引起患者的嘔吐、便血、腹脹等癥狀,嚴重患者還會出現(xiàn)胃穿孔癥狀。胃潰瘍合并胃出血患者的臨床治療對患者的預后有很大影響,對患者的生存治療也有很大的影響,傳統(tǒng)的治療時對患者進行局部止血,并用H2受體拮抗劑治療。現(xiàn)代醫(yī)療技術發(fā)展后,發(fā)現(xiàn)胃潰瘍和幽門螺桿菌感染有關聯(lián)性,所以質子泵抑制劑對患者的治療效果比較好,此次就我院胃潰瘍合并胃出血患者接受奧美拉唑治療的效果進行分析,有報道如下。

SHED也具有促進脊髓損傷后運動功能恢復的效果。有學者[16]研究發(fā)現(xiàn)：在脊髓損傷大鼠手術后6 h進行SHED移植，可保護神經元免受早期凋亡，有利于脊髓腹角處更多運動神經元存活，并且這種神經元存活可持續(xù)至病變后6周；同時，SHED可以減少星形膠質細胞增殖，阻斷T淋巴細胞浸潤入脊髓實質，降低促凋亡因子腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）的表達，使脊髓組織中的線粒體組成蛋白保持正常水平；此外，SHED移植可防止神經元興奮性氨基酸轉運蛋白3和神經元一氧化氮合酶過度表達，對脊髓神經損傷具有保護作用。有研究[17]將SHED聚合體聯(lián)合SHED懸液用于大鼠全橫斷脊髓損傷模型，結果發(fā)現(xiàn)大鼠后肢功能明顯恢復，免疫熒光染色顯示髓鞘及神經纖維修復再生。應用Basso Beattie Bresnahan運動自評量表對DPSC和SHED以及人骨髓間充質干細胞（bone marrow mesenchymal stem cell，BMMSC）神經再生能力進行評估，結果發(fā)現(xiàn)DPSC和SHED組具有更高的評分，表明DSC的神經修復能力比BMMSC更強[1]。

SCAP在修復脊髓損傷促進功能恢復方面也表現(xiàn)出較大的潛力。SCAP可以減少炎癥脊髓組織中TNF-α的表達和分泌，并通過分泌激活素A刺激少突膠質細胞祖細胞分化，證明SCAP在脊髓損傷修復中具有潛在療效[18]。還有研究[19]報道將SCAP、BDNF與藥理活性微載體聯(lián)合應用治療大鼠脊髓挫傷，可顯著改善大鼠的運動能力，降低誘導型神經元一氧化氮合酶的表達，上調β-Ⅲtubulin、生長相關蛋白-43和5-羥色胺的表達，從而改善大鼠的運動功能。

2.2 AD

AD是一種與年齡有關的神經系統(tǒng)退行性疾病，臨床上以記憶力減退，執(zhí)行功能障礙，語言障礙和認知缺陷以及人格改變和行為損害等全面性癡呆表現(xiàn)為特征。AD病理變化復雜，包括神經元丟失、細胞內神經元纖維纏結和大腦中不溶性β淀粉樣蛋白（amyloidβ-protein，Aβ）肽沉積等。DPSC可以恢復岡田酸誘導的人神經母細胞瘤細胞AD模型的樹突斷裂、回縮，提升細胞活力并使細胞凋亡水平下降，恢復細胞骨架，減少Tau蛋白磷酸化，進而促進神經元修復和再生[20]。將DPSC注入AD大鼠模型海馬區(qū)，雙皮質素、神經元特異核蛋白以及神經絲蛋白-200的表達增加，而Aβ的表達降低，且認知和行為能力得到明顯提高[21]。DPSC可分泌BDNF等參與減弱神經毒性的生長因子和細胞因子，降低Aβ肽的毒性作用，分泌降解酶，并下降Aβ肽誘導的細胞凋亡率[22]。

有研究[23]報道：由于條件培養(yǎng)基中含有干細胞分泌到細胞外的生長因子和外泌體等物質，因此多種干細胞的條件培養(yǎng)基可以有效地針對組織損傷。實驗證明：SHED條件培養(yǎng)基能提供多種神經修復作用，如神經保護、軸突伸長、傳遞神經遞質、抑制免疫炎癥、調節(jié)小膠質細胞等，同時減弱了Aβ肽誘導的促炎癥反應，誘導小膠質細胞向抗炎M2型巨噬細胞樣極化，將促炎微環(huán)境轉化為抗炎微環(huán)境，從而有利于AD的治療。

2.3 帕金森?。≒arkinson’s disease，PD）

PD也是一種神經退行性疾病，由黑質致密部多巴胺能神經元變性和死亡引起，臨床主要表現(xiàn)為肌肉強直、靜止時手抖、運動遲緩和難以姿勢平衡。體外培養(yǎng)[24]表明：DPSC具有分化為多巴胺能神經元樣細胞的潛能。DPSC可以通過下調促炎細胞因子如TNF-α、IL-1α、IL-6、IL-8、IL-1β等，上調抗炎細胞因子如TNF-β、IL-2和IL-4來保護多巴胺能神經元功能并促進行為障礙恢復。在炎癥誘導下多巴胺能樣神經元與小膠質細胞共培養(yǎng)的PD體外模型中，DPSC通過減少多巴胺能神經元的DNA損傷，抑制小膠質細胞的增殖，減少活性氧和一氧化氮的產生，從而提高神經免疫調節(jié)活性[25]。

同樣，SHED也具有促進PD模型功能恢復的作用。實驗證明，內側前腦束單側鼻內注射SHED外泌體能有效減緩PD大鼠的運動障礙[26]。將經過神經誘導的SHED移植到PD大鼠紋狀體中，能夠有效地分化為神經元和多巴胺能神經元并明顯改善PD大鼠的運動功能[27]。

2.4 腦卒中

腦卒中是一種急性腦血管疾病，分為缺血性和出血性腦卒中，是由腦血管突然的爆裂或阻塞而導致腦血流中斷的腦血管破壞性疾病，可引發(fā)身體多重功能損傷。缺血性腦卒中的發(fā)生率高于出血性腦卒中，占卒中總數的60%～70%且極易致殘、致死[28]。腦缺血可以引發(fā)多種病理生理過程，包括血管性水腫、興奮性毒性、血腦屏障破壞、氧化應激、腦部炎癥和神經元死亡等[29-30]。由于缺乏確切的治療手段，目前仍以預防為主。干細胞療法可能為腦卒中的治療提供一種新的治療策略。

將DPSC移植到大鼠大腦中動脈閉塞缺血區(qū)域，DPSC可遷移至缺血區(qū)邊界并表達神經細胞及神經干細胞標志物，減少梗死面積并減輕腦水腫[31]。與BMMSC相比，靜脈移植DPSC可在大鼠模型中實現(xiàn)相似的功能恢復，并明顯減少梗死面積；同時，由于DPSC具有高度血管生成和神經元分化能力，可以減少體內反應性神經膠質細胞數量，通過自分泌/旁分泌機制在體外保護受損星形膠質細胞靶向遷移，促進DPSC血管生成潛力[32]。用PKH26染色示蹤干細胞遷移，比較DPSC和PDLSC對腦卒中的治療效果，結果發(fā)現(xiàn)：PDLSC組PKH26熒光標記信號顯示更為明顯，并且顯著促進了神經功能的恢復[33]。過表達干細胞生長因子的DPSC在腦卒中急性期可以調控炎癥反應和血腦屏障通透性，增強其神經保護作用，防止缺血/再灌注后腦損傷[34]。

2.5 視網膜和視神經損傷

視網膜是一個復雜結構，由感光細胞、雙極細胞和視網膜神經節(jié)細胞（retinal ganglion cell，RGC）組成，位于視網膜色素上皮的頂部，視網膜和視神經都是中樞神經系統(tǒng)組成部分。外傷或青光眼等致RGC緩慢丟失可導致失明，而視網膜和視神經損傷的修復和再生能力有限。DPSC具有較高的神經營養(yǎng)因子表達水平，與RGC共培養(yǎng)時可顯著促進RGC存活和其神經突再生，且相比于BMMSC，移植DPSC所引起的神經保護和促進軸突再生作用更為顯著[35]。在青光眼的動物模型中，眼內壓升高導致RGC進行性喪失，玻璃體腔內移植DPSC可通過保護RGC并維持治療后的視覺功能長達35 d[36]。在大鼠視神經損傷的玻璃體內移植PDLSC，其β-Ⅲtublin和生長相關蛋白-43的陽性表達升高，提示存活的RGC和再生軸突的數量顯著增加。將PDLSC和視網膜外植體體外共培養(yǎng)，通過直接的細胞間相互作用和增加BDNF分泌，PDLSC可以增強視網膜外植體中的RGC存活和神經突再生[37]。

盡管體外研究顯示誘導條件下DPSC可分化為RGC樣細胞和感光細胞，但是否可分化為真正的RGC和功能性細胞并成功整合至視網膜以恢復視力尚未可知。

2.6 慢性腦缺血

慢性腦缺血是由于各種原因引發(fā)的長期腦血流灌注不足所致，被認為是神經系統(tǒng)疾病和腦血管疾病，可表現(xiàn)為進行性的學習、記憶與空間信息處理能力下降，最終造成認知功能障礙。慢性腦缺血在血管性癡呆、腦梗塞、腦動脈硬化和AD等多種神經系統(tǒng)疾病的發(fā)生發(fā)展過程起著重要的作用。慢性腦缺血所涉及的機制可能與氧化應激、細胞凋亡、炎癥反應、突觸功能障礙和能量代謝紊亂有關。

目前，慢性腦缺血的治療方法主要為藥物治療及手術干預等，然而即使最有效的神經保護藥物也無法逆轉其神經元損傷。近年來，MSC在神經系統(tǒng)疾病治療中顯示出具有巨大的應用前景。有研究[38-40]表明：人羊水干細胞、脂肪源性干細胞及BMMSC，在改善缺氧缺血性腦部疾病的功能障礙中展現(xiàn)出極大優(yōu)勢。但是，臨床上這些干細胞獲取困難，增殖率低且神經向分化不良，應用于神經系統(tǒng)疾病治療存在一定局限性。而DSC具有來源廣泛、獲取容易、增殖能力強和極低的免疫源性等優(yōu)勢，成為極具應用前景的干細胞源。Zhu等[41]報道：SHED移植可以通過降低慢性腦缺血大鼠海馬區(qū)神經元凋亡，恢復海馬區(qū)神經元數量，并增強海馬區(qū)神經功能相關蛋白表達水平，從而改善慢性腦缺血大鼠的認知障礙。有學者發(fā)現(xiàn)：DPSC表達胰島素樣生長因子1受體（insulin-like growth factor 1 receptor，IGF-1R），DPSC分泌的胰島素樣生長因子1通過自分泌信號通路與IGF-1R相互作用，以保持自我更新和增殖潛力。經過免疫分選后，陽性表達IGF-1R的DPSC可促進神經可塑性，并通過增加抗凋亡蛋白B淋巴細胞瘤-2的表達來改善神經預后、增強神經發(fā)生和血管生成。此外，陽性表達IGF-1R的人DSC能夠促進缺氧/缺糖條件下的神經軸突再生，顯著減少促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α等的表達[42]。

3 DSC用于外周神經系統(tǒng)疾病組織修復與再生

外周神經損傷主要是由事故創(chuàng)傷或手術導致并發(fā)癥引起的，可導致感覺障礙、癱瘓和殘疾，嚴重影響患者日常生活。外周神經損傷的常規(guī)手術治療往往選擇端對端的神經縫合術。自體神經移植是治療外周神經損傷的金標準療法，但具有損傷供體部位導致供體部位癱瘓和免疫排斥等缺點。而組織工程化外周神經再生技術中，種子細胞、支架及構建技術起到至關重要的作用。

3.1 坐骨神經損傷

DPSC可以在體外分化為Schwann細胞，將這些分化的DPSC移植到大鼠15 mm坐骨神經缺損部位后形成有髓神經纖維和內生神經突[43]。另有研究[44]顯示：免疫篩選出的STRO-1+/c-Kit+/CD34+DPSC可通過分化為Schwann細胞前體和分泌神經營養(yǎng)因子，促進坐骨神經損傷模型的周圍神經再生和再髓鞘化。有學者將10%GelMA水凝膠、重組人堿性成纖維細胞生長因子和DPSC，加入纖維素/大豆分離蛋白復合膜管用于修復大鼠坐骨神經缺損，12周后組織學上顯示再生神經元、Schwann細胞等神經組織和有髓神經纖維，且大鼠坐骨神經功能得到恢復，并且?guī)缀跛腥睋p部位新形成的神經組織都是由外源性DPSC直接分化而來[45]。將DPSC移植到多神經病變的糖尿病裸鼠后肢骨骼肌內4周后，小鼠的感覺障礙、神經傳導速度延遲及坐骨神經血流量減少等狀況得到明顯改善；且移植到骨骼肌的DPSC定位于肌束周圍，產生新生血管和神經營養(yǎng)因子[46]。

3.2 面神經損傷

面神經含運動、感覺和副交感神經纖維，面神經損傷會導致患者出現(xiàn)功能和心理障礙，藥物和手術治療的效果均不佳。Sasaki等[47]使用含有DPSC的硅膠管固定面神經病變區(qū)，在功能和神經電生理方面都證明DPSC可以促進面神經再生。在大鼠面神經壓迫損傷后立即應用未成熟DPSC，可在2周后起到促進神經保護和髓鞘再生的作用[48]。有學者[49]將DPSC懸液用于兔面神經上頰支損傷模型，結果發(fā)現(xiàn)面部胡須運動功能的評分升高，他們認為可能與DPSC分泌和表達BDNF及睫狀神經營養(yǎng)因子有關。還有研究[50]表明：自體神經移植聯(lián)合SHED和聚乙醇酸導管用于修復大鼠面神經下頜支切斷模型，通過評估復合肌動作電位和軸突直徑證明面神經下頜支再生，且SHED在移植后6周內整合并在神經組織中存活，分化為Schwann樣細胞。

4 DSC治療神經系統(tǒng)疾病的應用方式

盡管使用DSC在治療神經系統(tǒng)疾病方面具有替代受損細胞、分泌神經營養(yǎng)因子等優(yōu)勢，但由于中樞神經系統(tǒng)損傷后缺乏生長因子供應、生長抑制因子增多及瘢痕組織形成等阻礙神經再生，且長段周圍神經缺損再生能力有限，DSC在神經系統(tǒng)疾病的治療方面仍面臨一些挑戰(zhàn)。目前，MSC的應用方式主要為局部應用（原位注射）和系統(tǒng)應用（靜脈注射），就MSC的輸送效率而言，局部注射途徑比靜脈注射途徑更有效[51]。

MSC移植可促進神經系統(tǒng)修復，但是單純MSC移植存在移植細胞存活率、定植率較低等問題。組織工程支架可以提供一個三維空間，為移植MSC提供有效支持，促進其在體內黏附、增殖和分化[52]。DSC與生物材料的聯(lián)合應用為神經修復與再生提供了廣闊前景。最常見的生物材料是殼聚糖[53]、聚己內酯和聚乳酸聚乙醇酸共聚物[54]、硅膠管[47]和肝素-泊洛沙姆水凝膠[55]等。近年來，脫細胞支架也被用于組織修復與再生[56]。由于生物材料在組織再生中被廣泛使用，隨著研究的深入，嵌入了神經營養(yǎng)因子的3D生物材料支架與神經誘導的DSC聯(lián)合應用有望成為神經修復與再生的理想工具。

5 小結與展望

DSC可通過細胞替代、旁分泌作用、血管生成、突觸形成、免疫調節(jié)和減少凋亡等機制介導神經修復與再生。但DSC真正應用于臨床仍面臨諸多挑戰(zhàn)，例如，細胞分離和培養(yǎng)及保存方法尚缺乏金標準，存在遺傳物質變異和倫理問題等；DSC具有向目標細胞分化、產生和分泌神經營養(yǎng)因子的能力，但同時DSC也具有異質性，每一種類型的DSC都包含幾個亞群，各亞群有其自身特點，如某些亞群傾向于成骨分化，而另一些則傾向于神經分化，目前還沒有有效的方法進行分類；同時，DSC的生物學性能受傳代次數影響，且不同損傷處的微環(huán)境對DSC的影響不同，而應用的細胞代次、細胞數量及移植時間尚未規(guī)范化。在疾病治療中如何調控干細胞向目標細胞分化，“規(guī)范”干細胞歸巢和免疫調控作用還有待深入研究。此外，干細胞移植是否存在致瘤性一直是學者們爭論的熱點，近年來干細胞外泌體、微囊泡等無細胞治療研究為干細胞的應用提供了新的策略，但無細胞治療在神經系統(tǒng)疾病的研究較少，仍需進一步探索。支架材料作為組織工程三要素中必不可少的一部分，近年來也備受關注，何種材料更適用于神經組織再生，以及如何整合各種生物材料的優(yōu)勢，有效促進神經修復與功能重建也是現(xiàn)階段研究的熱點。

干細胞治療從基礎研究、臨床研究到神經系統(tǒng)疾病治療的轉化并非一蹴而就，隨著科學技術和生物材料的進一步發(fā)展，基于DSC優(yōu)秀的干細胞性能和臨床應用價值，DSC治療神經系統(tǒng)疾病將具有廣闊的應用前景。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。