劉　靜，郭紅延　綜述　郭希民　審校

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牙周膜再生方法主要研究進(jìn)展

劉靜1，郭紅延1綜述郭希民2審校

牙周膜再生；細(xì)胞移植；細(xì)胞歸巢

由于牙周炎患者自身的牙周膜干細(xì)胞(periodental ligament stem cells,PDLSCs)再生能力降低[1]，進(jìn)而分化能力下降，因此增加牙周受損區(qū)域具有再生能力的細(xì)胞數(shù)量是解決問題的關(guān)鍵。

牙周膜對于牙移動、牙營養(yǎng)，以及維持牙周內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要[2]其主要特點(diǎn)是具備快速的基礎(chǔ)代謝和應(yīng)力改變能力，盡管咀嚼壓力很大，但牙周膜可使牙根與牙槽骨呈動態(tài)與緊密連接狀態(tài)[3, 4]。牙周膜自身重建及允許牙齒移動的能力在維護(hù)牙周組織中起重要作用[3]。牙周膜這種維持牙周內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的機(jī)制是由于牙周膜能很好的適應(yīng)壓力變化，并能夠維護(hù)本身寬度[5]。牙周膜的另一個重要功能是調(diào)控牙槽骨骨量和充當(dāng)組織血管生成和再生的細(xì)胞儲存庫。當(dāng)牙周組織因咀嚼和炎性反應(yīng)應(yīng)答受損時，牙周膜是進(jìn)行骨重塑修復(fù)的未分化間充質(zhì)干細(xì)胞的主要來源[6, 7]。其再生主要通過細(xì)胞募集(cell recruitment)和歸巢(cell homing)來實現(xiàn)[8]。

1　細(xì)胞移植法

1.1牙周前體細(xì)胞或干細(xì)胞移植許多研究均證明：牙周前體細(xì)胞在體內(nèi)外移植均可以重建新的牙周組織。一些學(xué)者通過體外構(gòu)建牙周膜三維立體生長環(huán)境，從而實現(xiàn)了牙周膜的再生。20世紀(jì)90年代，Bhatnagar等[9]認(rèn)為胎牛無機(jī)骨質(zhì)復(fù)合膠原中分離的多肽(P-15)最能模擬牙周膜細(xì)胞分化的體內(nèi)三維立體環(huán)境，細(xì)胞在其中能形成類似牙周韌帶的有序纖維。隨后，有文獻(xiàn)報道稱已有一個用于研究牙周膜再生的3D模型[10]。然而，它所提及的實驗裝置是復(fù)雜的，重建大量組織非常有限。因此，研發(fā)一種新的但相對簡單的3D模型吸引了許多學(xué)者的關(guān)注。Oortgiesen等[11]通過建立新型3D模型模擬人工牙周膜空間培養(yǎng)牙周膜細(xì)胞,研究結(jié)果顯示:在標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)液內(nèi)牙周膜細(xì)胞隨機(jī)定向分布在這個人工牙周膜空間內(nèi)，在機(jī)械負(fù)載下，牙周膜細(xì)胞數(shù)目較多，依靠時間和位置延伸壓力，細(xì)胞垂直重組排列，結(jié)果形成大量的天然牙周膜組織。由此可見這項研究在牙周膜相關(guān)再生領(lǐng)域研究中成功引入了新模型。常秀梅等[12]利用可吸收生物材料凍干膠原膜和犬牙周膜干細(xì)胞在體外也成功了構(gòu)建組織工程牙周膜。這些研究提示我們，模擬牙周膜空間人工構(gòu)建牙周膜可能是未來研究的一個方向。

另外，牙周膜細(xì)胞或牙周膜干細(xì)胞通過體內(nèi)植入也實現(xiàn)了牙周膜的再生。2008年Liu等[13]發(fā)表有關(guān)研究牙周膜干細(xì)胞的文章。這篇研究表明在豬模型上實現(xiàn)了牙周膜的再生，為牙周病的干細(xì)胞治療奠定了基礎(chǔ)。后來甚至Ma[14]及其同事發(fā)表了有關(guān)牙周膜再生的文章，并且證明了受DNCPs刺激的牙周膜干細(xì)胞出現(xiàn)牙骨質(zhì)樣細(xì)胞的形成。寧慧影等[15]通過構(gòu)建牙本質(zhì)管與牙周膜細(xì)胞膜片和煅燒骨(CBB)顆粒移植體，移植在裸鼠皮下8周后實現(xiàn)了牙周膜的再生。Lee[16]和Smit[17]等學(xué)者的研究也都成功獲得完整的牙周再生，這為以后探索完整牙周組織的再生提供了新的策略。Lee是通過利用具有時空傳遞生物活性分子的多相特定區(qū)域的微支架，優(yōu)化了來自牙髓干細(xì)胞或前體細(xì)胞，實現(xiàn)牙本質(zhì)、牙骨質(zhì)、牙周膜以及牙槽骨再生的環(huán)境，從而實現(xiàn)完整牙周復(fù)合體的再生。而Smit等學(xué)者是通過牙周前體細(xì)胞復(fù)合膠原膜包繞天然牙根原位再植來研究牙周膜再生的情況，在再植6個月后實現(xiàn)了具有完整新牙周膜形成的牙根的再附著。作者推測：天然牙根表面的地理形態(tài)可能對垂直型細(xì)胞的延長變形有誘導(dǎo)作用，這種微環(huán)境適宜牙周膜纖維再生。在未來的研究中，如果揭開了牙周前體細(xì)胞形成細(xì)長形和平行牙周附著纖維的信號因素和分化機(jī)制的神秘面紗，這樣一個信息將會有利于非牙周前體細(xì)胞和干細(xì)胞應(yīng)用于牙周再生。

1.2骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植目前，許多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)：BMMSCs移植可誘導(dǎo)大鼠、小型豬、兔、狗的包括牙骨質(zhì)、牙周膜和牙槽骨在內(nèi)的牙周組織再生[18, 19]。通過細(xì)胞標(biāo)記技術(shù)，在活體內(nèi)BMMSCs能夠分化成牙骨質(zhì)細(xì)胞、牙周膜成纖維細(xì)胞和牙槽骨成骨細(xì)胞[20-22]。Zhou及其同事[22]揭示了同種異體BMMSCs移植到放射致病裸鼠體內(nèi)參與牙周愈合的可能性。Yang及同事[21]的一項研究表明：BMMSCs是很好的細(xì)胞來源，揭示了當(dāng)微球凝膠載體負(fù)載BMMSCs移植到大鼠牙周缺損處時有利于牙周愈合。也有動物研究揭示，BMMSCs移植到實驗制造的III類牙周缺損處促進(jìn)了牙周組織的再生[23, 24]。在缺損處裸露的牙根表面，有牙骨質(zhì)覆蓋其表面，并有沙比纖維插入牙骨質(zhì)中，獲得完整的牙周再生。也有研究表明，來自于牙周膜的一種特定的體液因子影響B(tài)MMSCs的分化和增殖[25]。也有學(xué)者研究表明，BMMSCs分化成特定的細(xì)胞系依賴于它所處的環(huán)境[23, 26]。Kramer等[27]將牙周膜細(xì)胞和骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞進(jìn)行共培養(yǎng)，結(jié)果骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞可以向牙周膜細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)化。這些研究揭示了BMMSCs可能受牙周微環(huán)境的影響，分化成牙周膜干細(xì)胞，從而參與牙周組織的再生。

2　細(xì)胞歸巢法

盡管細(xì)胞移植法在牙周膜再生研究中取得一定成果，但機(jī)體內(nèi)自身存在許多可供組織修復(fù)再生所需的干細(xì)胞，細(xì)胞歸巢法誘導(dǎo)并動員這些干細(xì)胞募集或歸巢至靶向部位，以期實現(xiàn)牙周內(nèi)源性再生。Haze等[28]通過重組成釉蛋白在狗的牙周缺損模型上實現(xiàn)了牙周缺損區(qū)域骨和牙周膜的再生。通過免疫組織化學(xué)分析以及干細(xì)胞標(biāo)記物發(fā)現(xiàn)，成釉蛋白直接或間接誘導(dǎo)招募間充質(zhì)前體干細(xì)胞，隨后分化形成新的牙周膜組織。但這項研究對于誘導(dǎo)細(xì)胞歸巢的具體機(jī)制尚不清楚。然而有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，骨髓來源細(xì)胞(Bone marrow-derived cells，BMDCs)，是一組異質(zhì)性干細(xì)胞或前體細(xì)胞，包括BMMSCs、造血干細(xì)胞、成骨細(xì)胞前體細(xì)胞、成纖維細(xì)胞前體細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞前體細(xì)胞[29-34]，BMDCs能夠感受損傷信號并歸巢至受損區(qū)域參與組織修復(fù)或再生[35-37]。因此，除了傳統(tǒng)的細(xì)胞移植，BMDCs的歸巢可能被認(rèn)為是一種可選擇性治療方法。Wang等[38]學(xué)者通過建立嵌合子小鼠模型，即將小鼠的骨髓與來自表達(dá)EGFP的轉(zhuǎn)染小鼠的骨髓細(xì)胞重組。骨髓移植一個月后，創(chuàng)造小鼠的牙周近中缺損。研究發(fā)現(xiàn)GFP陽性BMDCs在牙周缺損區(qū)域聚集并出現(xiàn)在新形成的骨或纖維中。它們中的一些共表達(dá)成纖維細(xì)胞、成骨細(xì)胞或血管內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)記物。這些研究結(jié)果表明在牙周修復(fù)期間BMDCs可能造成新纖維、骨和血管的形成。 Zhu[39]等研究通過SDF-1和BMP-7誘導(dǎo)細(xì)胞歸巢也實現(xiàn)了撕脫牙回植后牙周膜樣組織的再生。并且斷定，撕脫牙通過目前開展的細(xì)胞歸巢方法在延遲回植時能夠成功避免牙與牙槽骨之間的骨性愈合或者替代性吸收。Amir和 Zhu等學(xué)者通過采用生物活性因子激發(fā)機(jī)體內(nèi)源性再生潛能，從而實現(xiàn)了牙周膜的再生，由此可見，生物活性因子可成為誘導(dǎo)細(xì)胞歸巢的重要工具，然而，直接應(yīng)用生物活性因子可能會由于它們的流失及毒副作用而出現(xiàn)不理想的治療效果。因此，研發(fā)一種生長因子控釋系統(tǒng)可能成為機(jī)體干細(xì)胞募集和歸巢調(diào)控進(jìn)而實現(xiàn)組織再生的一個技術(shù)突破口。

細(xì)胞歸巢作為實現(xiàn)組織內(nèi)源性再生的方式，它發(fā)揮作用的途徑一直備受關(guān)注。已有研究證實：有兩種完全不同的途徑實現(xiàn)機(jī)體干細(xì)胞歸巢。一種是非血流依賴性運(yùn)動，主要依靠鄰近部位的細(xì)胞募集，比如缺損區(qū)域相鄰干細(xì)胞龕中的干細(xì)胞可感應(yīng)損傷產(chǎn)生的信號分子，通過主動的變形運(yùn)動，到達(dá)組織缺損區(qū)域，發(fā)揮再生作用；另一種是血流依賴性遷徙，主要是遠(yuǎn)程機(jī)體干細(xì)胞龕(例如骨髓)中干細(xì)胞的動員和歸巢，包括細(xì)胞感受信號刺激，動員機(jī)體干細(xì)胞龕中的干細(xì)胞入血，隨血流遠(yuǎn)程遷徙，最后到達(dá)損傷區(qū)域局部毛細(xì)血管，穿透血管壁，參與組織修復(fù)過程[40]。

總之，盡管干細(xì)胞移植在牙周再生領(lǐng)域已有突破性進(jìn)展，但其臨床轉(zhuǎn)化研究仍然面臨著挑戰(zhàn)，例如細(xì)胞移植方式、手段和劑量標(biāo)準(zhǔn)等尚未得到根本解決[41]，牙周膜的結(jié)構(gòu)與功能性再生仍是目前研究的“瓶頸”。在牙周病的治療策略上，尋求一些簡單、經(jīng)濟(jì)且實用的再生方法可能是我們以后研究的重點(diǎn)。隨著細(xì)胞歸巢的誘導(dǎo)和調(diào)控機(jī)制研究的進(jìn)一步推進(jìn)，實現(xiàn)牙周內(nèi)源性再生將會給牙周病治療帶來新的轉(zhuǎn)機(jī)。

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(2016-04-21收稿2016-08-11修回)

(責(zé)任編輯梁秋野)

劉靜，碩士研究生，醫(yī)師。

1.100039北京，武警總醫(yī)院口腔醫(yī)學(xué)中心；2.100850北京，軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所全軍干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實驗室

郭紅延，E-mail:ghyfmmu@126.com

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