牙周组织再生治疗中牙源性干细胞的研究进展_陈茜

中华口腔医学研究杂志（电子版）2013年10月第7卷第5期ChinJStomatolRes（ElectronicEdition）,October2013,Vol．7,No．5

牙周炎是对牙周系统完整性破坏最大的一种病理情况，累及四种牙周支持组织（牙龈、牙周膜、牙槽骨和牙骨质）［1］。牙周骨移植和引导组织再生（guidedtissueregeneration，GTR）为牙周病治疗和牙周缺损修复带来了新的希望，但在恢复牙周组织的生理结构和功能上还远未达到所期望的目标。组织工程学是近年来发展起来的一门新兴边缘学科，其基本方法是将体外培养的高浓度、功能相关的活细胞种植于具有良好生物相容性和生物降解性的细胞外基质材料上，经过一段时间的培养，将这种细胞与生物材料复合体植入机体病损部位以形成新的具有其原来特殊功能和形态的相应组织和器官，达到修复创伤和重建功能的目的。所以，将组织工程技术引入牙周组织再生治疗，为牙周病的治疗和牙周缺损的修复开辟了新的研究空间。干细胞是组织工程学研究的基础。牙源性干细胞中的牙周膜干细胞（periodontalligamentstemcell，PDLSC）、牙髓干细胞（dentalpulpstemcell，DPSC）、牙根尖乳头干细胞（stemcellsfromapicalpapilla，SCAP）和牙囊前体细胞（dentalfollicleprogenitorcell，DFPC）具有再生和分化潜力好及免疫原性低的特点，因而成为牙周组织再生的种子细胞［1-3］。

本文将针对以上细胞的一些重

要特征及其现阶段的研究进展作一综述。

一、牙周膜干细胞牙周膜存在于牙齿和牙槽窝内壁之间，是围绕、支持牙齿的纤维结缔组织。人类的牙周膜包含着一个干细胞子群，

负责维持和再生牙周组织的结构和功能，这些具有多向分化潜能的干细胞称为牙周膜干细胞［4］。2004年，Seo等［5］采用酶消化培养法将其组织消化成单细胞悬液后接种于培养皿，利用间接免疫磁珠法筛选细胞，首次分离出PDLSC

。

PDLSC是间充质干细胞（mesenchymalstemcell，MSC）

的成

员，因其具有多能性和自我更新能力，成为牙周组织再生和修复的一个重要来源。它可被诱导分化成纤维样、成骨样、

成牙骨质样、脂肪样、软骨样和肌样细胞［4-5］。但是，

PDLSC

的特异性表面标志物尚不明确，只能从相关生物学特性上进行鉴定或者借助骨髓间充质干细胞（bonemarrowmesenchymal

stemcell，BMMSC）的表面标志物（STRO-1、STRO-3、CD146、

CD13、CD29、CD44、CD90（Thy-1）、CD105、CD106、CD166、OCT-4、SSEA-1、SSEA-4）来检测PDLSC［6］。另外，Sununliganon等［7］

报道在牙周膜高度分化时，细胞间黏附分子1（ICAM1

）、

·综述·牙周组织再生治疗中牙源性干细胞的研究进展

陈茜唐倩【摘要】牙周炎是一种慢性炎症性疾病，它可以破坏牙周组织，甚至导致牙齿丧失。随着对其发病机理的深入研究，牙周治疗的重点已从阻止疾病发展转变为促进牙周组织的再生和重建。牙周组织工程技术已成为牙周组织再生治疗的发展方向。干细胞群体的选择是组织工程最关键的部分之一。牙源性干细胞因其优良的再生和分化潜能，成为牙周组织再生治疗的重要来源。本文就牙周组织再生治疗中牙源性干细胞的研究进展作一综述。

【关键词】牙周组织；牙源性干细胞；再生；分化

ResearchprogressondentalstemcellsofperiodontalregenerationtherapeuticsCHENXi，

TANGQian.StomatologyDepartment，TheThirdAffiliatedHospitalofSunYat-senUniversity，Guangzhou510630，ChinaCorrespondingauthor：TANGQian，Email：doodooer＠126.com【Abstract】Periodontitisisachronicinflammatorydiseasewhichcanleadtothedestructionofperiodontiumandeventhelossofteeth.Withthein-depthstudyonitspathogenesis，thekeytoperiodontaltreatmentshasgraduallyturnedfrompreventingthediseasedevelopmenttopromotingtheperiodontiumreconstructionandregeneration.Periodontaltissueengineeringtechnologyhasbecomeanemergingdirectionofperiodontaltissueregenerationtreatment.Theselectionofstemcellgroupisoneofthemostcriticalpartsofthispotentialtechnology.Odontogenicstemcellshasbecomeaimportantsourceofperiodontaltissueregenerationtherapyduetoitsexcellentregenerationanddifferentiationpotential.Thisarticlemainlyintroducestheodontogenicstemcellsusedinperiodontalregenerationtherapy.【Keywords】Periodontaltissue；Periodontalstemcells；Proliferation；Differentiation

DOI：10.3877／cma.j.issn.1674-1366.2013.05.019基金项目：广东省科技计划（2011B031300011）

作者单位：510630广州，中山大学附属第三医院口腔科通信作者：唐倩，电子邮箱：doodooer＠126.com

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整合分子β1（ITGβ1）、端粒酶逆转录酶（TERT）的表达明显升高。生长因子具有促进或抑制细胞分裂、增殖、迁移和基因表达的作用，其与细胞外基质共同形成干细胞生存增殖和分化的微环境。生长因子在细胞间以及细胞与微环境间的信号转导中起到了重要作用［8］。目前，与牙周组织再生相关的生长因子包括碱性成纤维细胞生长因子（basicfibroblastgrowthfactor，bFGF）、骨形态发生蛋白（bonemorphogeneticprotein，BMP）、釉基质蛋白（enamelmatrixprotein，EMP）、胰岛素样生长因子（insulin-likegrowthfactor，IGF）、血小板源性生长因子（platelet-derivedgrowthfactor，PDGF）、转化生长因子β（transforminggrowthfactor-β，TGF-β）和Wnt基因家族等［9］。Liu等［4］研究发现，通过Wnt3a激活Wnt信号通路后，PDLSC碱性磷酸酶（alkalinephosphatase，ALP）表达明显增强，细胞明显增多，提示Wnt信号通路可能在PDLSC增殖和成骨细胞方向分化中发挥着重要的作用。Seo等［5］将人PDLSC以羟磷灰石／磷酸三钙（hydroxyapatite／tricalciumphosphate，HA／TCP）为载体移植到免疫缺陷小鼠的背部皮下和免疫抑制大鼠实验牙周病损处发现，PDLSC能在体内形成牙骨质－牙周膜复合体，同时有类似穿通纤维穿行其中，有形成牙周新附着和修复牙周缺损的潜能。Feng等［10］经过一系列细胞培养和动物实验后，利用自体细胞和骨移植材料等混合物，进行了临床实验。实验中，将自体牙周韧带祖细胞（periodontalligamentprogenitor，PDLP）和羟基磷灰石混合物植入3例牙周炎患者的牙周袋中。分别在植入后的第3、6、12、26、32、42和72个月对患者进行复诊，主要对其牙齿动度、探诊深度、相对附着水平、牙龈萎缩等方面进行检查和记录。结果显示，2例患者术后牙周组织恢复健康，并实现有效的牙周组织再生。一系列研究表明，PDLSC在牙周组织的发育、稳定和再生中发挥着重要作用。PDLSC几乎无免疫排斥反应，是迄今为止最常见的研究细胞群，并成为牙周组织再生的很好资源，与其他间充质干细胞相比似乎有更大的产生牙周相关结构的潜力，非常适用于牙周组织再生治疗［3-4］。二、牙髓干细胞牙髓是一种疏松结缔组织，由纤维、血管和细胞组成。牙髓中的细胞主要包括成纤维细胞、成牙本质细胞、神经祖细胞、巨噬细胞和未分化的间充质细胞。2000年，Gronthos等［11］采用新鲜成体牙髓组织，以酶消化法体外培养获得集落状生长的细胞，该细胞可被诱导分化为成牙本质样细胞和形成牙本质样结构，从而证实了该细胞具有自我更新能力和分化潜能，并提出了牙髓干细胞的概念。DPSC可以从健康的牙齿，乳牙以及炎症感染牙齿的牙髓腔中获取，可被诱导分化成骨样（骨样）、软骨样、脂肪样、神经样和心肌样细胞［1，11］。Gronthos等［11］利用体外免疫组化的方法检测DPSC表面分子标记，并同骨髓基质细胞（bonemarrowstromalcell，BMSC）比较，结果显示DPSC和BMSC有很大的相似之处。DPSC表面标志物有STRO-1、CD29、CD44、CD73、CD105、CD106、CD146［6］。DPSC相关生长因子如：转移生长因子家族（TGF-βsuperfamily）的主要成员TGF-β1可以促进DPSC

ALP的表达，参与修复性牙本质的形成；BMP-2能够刺激DPSC分化表达成牙本质细胞［12］。牙本质基质蛋白1（dentinmatrixprotein1，DMP-1）也可促进DPSC的增殖，且对DPSCALP活性的促进作用呈浓度依赖性。胰岛素样生长因子Ⅰ（IGF-Ⅰ）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）、表皮生长因子（EGF）等细胞生长因子亦参与DPSC向成牙本质细胞分化过程的调节［13］。腺苷A1（AdenosineA1）受体（A1R）刺激人DPSC，

8d

后，A1R激动剂2－氯－N（6）－环戊基腺苷（CCPA）和A1R拮抗剂8－环戊基－1，3－二丙基黄嘌呤（DPCPX）均可通过Wnt信号通路影响RUNX-2和ALP的表达，从而提示Wnt信号通路可能在DPSC成骨细胞方向分化中发挥着重要的作用［14］。