杜興華 綜述 申靜 審校

綜述

動(dòng)物模型在根尖周病研究中的應(yīng)用

杜興華 綜述 申靜 審校

根尖周病是口腔科常見病,研究這類疾病的發(fā)生機(jī)制和治療方法有效方式之一是建立合適的動(dòng)物模型，本文就根尖周病研究中動(dòng)物模型選擇和具體應(yīng)用現(xiàn)狀做一綜述。

根尖周??； 動(dòng)物模型； 根尖倒充填材料； MTA； 牙髓再生

根尖周病是口腔科的常見病，是由多種因素交互作用、病因機(jī)制非常復(fù)雜的病損，其發(fā)病機(jī)制尚不完全清楚，尚未形成成熟的理論。隨著新材料設(shè)備的不斷研發(fā)引進(jìn)，新的治療方法對治療根尖周病的應(yīng)用效果評(píng)價(jià)也不斷被報(bào)道。但是由于人類自身?xiàng)l件限制，很多情況下無法直接觀察人類根尖周組織解剖和病理學(xué)變化，所以選擇并建立合適的動(dòng)物模型，模擬人類口內(nèi)狀況進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究是臨床實(shí)驗(yàn)最常用的方法。下面就根尖周病動(dòng)物模型的選擇和具體應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 根尖周病動(dòng)物模型的選擇

國內(nèi)外文獻(xiàn)在根尖周病研究中常用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有猴、大鼠、犬、豬等, 陳興興 等[1]總結(jié)動(dòng)物模型的建立時(shí)認(rèn)為，猴的仿真性最好, 但因代價(jià)較高且來源有限, 難以廣泛應(yīng)用。大鼠第一磨牙形態(tài)和人類磨牙相近, 但由于根管狹小, 不易利用, 故用大鼠根尖病模型進(jìn)行發(fā)病機(jī)制的研究較為理想, 但不適合用于觀察治療效果和愈合。犬的牙齒解剖形態(tài)、組織結(jié)構(gòu)及生理特點(diǎn)等諸多方面與人的牙齒有著相似之處，且犬牙牙根較長, 牙弓形態(tài)與人類類似, 有前后牙區(qū)分, 而費(fèi)用又顯著低于靈長類動(dòng)物, 所以較多應(yīng)用于根尖周病病因?qū)W以及愈合觀察。近年來小型豬由于牙齒解剖、生長發(fā)育甚至生理結(jié)構(gòu)上均與人有著很大的相似性，且繁殖快，成本較低在口腔研究領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用；這種應(yīng)用大多集中于牙髓再生性研究，探討牙乳頭或牙髓干細(xì)胞結(jié)合不同支架在形成新的牙本質(zhì)牙髓復(fù)合體方面的潛力[2-3]。

2 根尖周病動(dòng)物模型的應(yīng)用

2.1 動(dòng)物根尖周病模型的建立方法及病因?qū)W研究

根尖周病是以G-厭氧菌為主的感染性疾病， 大多繼發(fā)于牙髓感染?？焖儆行У啬M人類口腔狀況，建立起合適的根尖周病模型，可以縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，節(jié)約成本，為進(jìn)一步研究發(fā)病機(jī)制奠定基礎(chǔ)。梅陵宣 等[4]將SD鼠磨牙開髓后暴露于口腔環(huán)境誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)性根尖周炎的產(chǎn)生，通過連續(xù)觀察X線片和組織病理切片表明根尖周病的急性破壞期為1～3 周，此時(shí)根尖周炎及牙槽骨破壞逐漸加重，4 周后根尖周病炎癥浸潤相對靜止。陳興興等[1]用8 只犬的上頜第二三前磨牙，下頜第二三四前磨牙，共80 個(gè)根管，分別采用4 種不同的方法(混合菌群組，細(xì)菌加內(nèi)毒素組，糞腸球菌組，陰性對照-生理鹽水組)研究根尖周病的進(jìn)展，總結(jié)出混合菌群的進(jìn)展較慢，但是混合菌群一旦出現(xiàn)病變，進(jìn)展迅速；細(xì)菌加內(nèi)毒素組，出現(xiàn)根尖周病的時(shí)間比較短，但是進(jìn)展較慢，而且炎癥比較輕；單一的菌群(糞腸球菌)出現(xiàn)暗影的時(shí)間最長；生理鹽水組未出現(xiàn)根尖周病。Ferreira 等[5]比較了2 種不同處理方法對根管內(nèi)微生物種群的影響，A組開髓1 周后用樹脂封閉120 d，B組開髓后一直口腔開放，同時(shí)處死實(shí)驗(yàn)動(dòng)物后行微生物分離培養(yǎng)，結(jié)果顯示，在分離的菌屬中，A組的絕對厭氧菌占64.9%，革蘭陰性菌占55.4%，常見的微生物是普氏菌、梭菌屬、消化鏈球菌屬、鏈球菌、腸球菌、梭狀芽孢桿菌； B組的絕對厭氧菌僅占19%，兼性厭氧菌占81%，革蘭陽性菌占主導(dǎo)(75.8%)微生物以鏈球菌、丙酸菌屬、葡萄球菌、腦膜炎、普氏菌為主。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明封閉后的牙齒根管內(nèi)微生物種群與人類根尖周病的微生物種群相似，而不是一直在口腔內(nèi)開放的牙齒。研究根尖周病發(fā)病機(jī)制時(shí)，國內(nèi)外通過對普通小鼠根尖周病模型或者特異性基因敲除鼠模型的研究[6-8]，證明根尖周病的發(fā)病涉及多種致病因子，內(nèi)毒素脂多糖(lipopolysacharide，LPS)是G-菌的主要毒力因子，可以通過CD14、Toll樣受體4(Tolllike receptor 4，TLR4)等不同的細(xì)胞受體誘發(fā)宿主的炎癥反應(yīng)，但是Tang 等[9]指出，卟啉單胞菌屬的脂多糖誘導(dǎo)的小鼠成骨細(xì)胞RANKL的方式不同于大腸桿菌脂多糖，可能與不同種屬的細(xì)菌脂多糖作用于細(xì)胞內(nèi)不同的信號(hào)通路有關(guān)。

2.2 全身因素與根尖周病相互影響

全身因素如微生物感染、維生素缺乏、激素失調(diào)、蛋白質(zhì)缺乏及其他疾病對根尖周病的發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后有重要影響。臨床研究表明，皰疹病毒，巨細(xì)胞病毒、休普氏乳頭狀瘤病毒、多形瘤病毒，以人類免疫缺陷病毒都會(huì)使牙髓造成損傷。Amatyakul 等[10]利用鏈脲霉素注射禁食的小鼠的尾靜脈造成高糖血癥小鼠模型，比較了正常鼠+維生素C，高糖血癥鼠不加維生素C以及高糖血癥鼠+維生素C組在12 周和24 周時(shí)牙髓血流量變化，結(jié)果顯示整個(gè)研究階段高糖血癥鼠均有高血糖、高血壓以及體重喪失的表現(xiàn)，同時(shí)高糖血癥鼠在未補(bǔ)充維生素C之前血漿維生素水平顯著降低。短期補(bǔ)充維生素C(12 周)后，高糖血癥+維生素C鼠的牙髓血流量有所增加，但仍比正常小鼠低。但是在長期補(bǔ)充維生素C后(24 周)，高糖血癥+維生素C鼠的牙髓血流量與正常鼠相似，且明顯高于不補(bǔ)充維生素C的高糖血癥鼠。這可能與維生素C能夠在羥化酶的作用下促進(jìn)體內(nèi)膠原物質(zhì)合成，并能與參與凝血機(jī)制的因子牢固結(jié)合，從而加速血痂形成和創(chuàng)傷愈合有關(guān)。除此之外，維生素D、E的缺乏也可以通過影響牙髓成纖維細(xì)胞、成牙本質(zhì)細(xì)胞、中間層細(xì)胞的形態(tài)和功能，影響病變組織的恢復(fù)[11-12]。Brilhante等[13]利用心肌受損的小鼠模型，通過多組對照實(shí)驗(yàn)指出，心血管疾病會(huì)使牙髓病的患病率增加，并且抗氧化劑對于根尖周病病損有抑制作用。Nakahara 等[14]指出糖尿病可以增加齲病的患病率，從而使根尖周病的發(fā)病率增加，并且通過四氧嘧啶誘發(fā)急性高糖血癥小鼠模型，證明四氧嘧啶誘發(fā)的急性高糖血癥小鼠可以進(jìn)一步提高齲病發(fā)病率和根尖周病的嚴(yán)重程度，這對臨床上控制糖尿病患者血糖的意義和日常護(hù)理又提供了進(jìn)一步的依據(jù)。同樣，根尖周病也是全身其他疾病的危險(xiǎn)因素。Bain等[15]通過孕鼠根尖周病與后代小鼠出生體重和腦組織的組織病理研究，表明孕鼠根尖周病會(huì)造成后代小鼠腦炎發(fā)病率增加，從而推斷孕婦根尖周病的持續(xù)存在是低體重兒，早產(chǎn)兒以及嬰兒出生后腦癱，認(rèn)知障礙的危險(xiǎn)因素。

2.3 倒充填材料對根尖周病療效的影響

對于常規(guī)根管治療久治不愈的病例，目前我們多采用手術(shù)顯微鏡聯(lián)合超聲行顯微根尖外科手術(shù)。根管倒充填，作為顯微根管外科的關(guān)鍵步驟之一，選擇生物性能和封閉性能優(yōu)良的倒充填材料對于提高顯微根管外科手術(shù)成功率有積極意義。在近20 年里，國內(nèi)外報(bào)道的倒充填材料已達(dá)20余種，常用的根管倒充填材料有銀汞、玻璃離子類、氧化鋅類、樹脂類、MTA和新型生物陶瓷等；其中銀汞合金是最為常用的倒充填材料，但是Intermediate Restorative Material(IRM)、Super EBA和Mineral Trioxide Aggregate(MTA) 對根尖愈合療效優(yōu)于銀汞合金倒充填材料； IBM和Super EBA同為氧化鋅類倒充填材料，但是Super EBA的細(xì)胞毒性更低，提示減少丁香酚的含量可能會(huì)減輕對根尖周組織的刺激。MTA的生物性能和封閉性要優(yōu)于IBM和Super EBA，并且MTA 有誘導(dǎo)硬組織生成的能力，是較為理想的倒充填材料[16]W?livaara等[17]利用比格犬研究4 種不同的根尖倒充填材料： IRM, Gutta-Percha(GP),Super EBA 和 MTA，通過組織病理切片和掃描電鏡分析炎癥細(xì)胞的浸潤范圍、根尖周軟硬組織距離倒充填材料和根尖牙體硬組織的距離、頰側(cè)骨板的恢復(fù)情況，從而得出IRM和MTA可以獲得更好的根尖封閉性、更佳的根尖周組織愈合能力和更少的炎癥細(xì)胞浸潤。且MTA的上述性能均優(yōu)于IRM 和Super EBA，并且實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示MTA是術(shù)后唯一根尖周再生長組織直接與之接觸的倒充填材料，提示了MTA優(yōu)越的生物性能和良好的根尖硬組織的誘導(dǎo)生成能力。所以在治療骨缺損時(shí)，MTA最理想的根尖倒充填材料，與上述的研究結(jié)果一致。

2.4 根尖周病的理想治療手段-牙髓再生術(shù)

牙髓再生術(shù)是指利用牙髓干細(xì)胞或者骨質(zhì)間充質(zhì)干細(xì)胞結(jié)合支架材料，在一定的微環(huán)境培養(yǎng)下，形成新的牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體，從而實(shí)現(xiàn)牙齒活力的再生，是牙髓病根尖周病的理想治療方法，但這一新技術(shù)仍處于理論或者初級(jí)階段。Nakashima 等[18]通過對牙髓干細(xì)胞在正常小鼠和裸鼠皮下移植的對比研究，證明牙髓干細(xì)胞具有穩(wěn)定性和安全性(產(chǎn)生牙本質(zhì)-牙髓樣組織且不會(huì)引起裸鼠腫瘤的形成)，為牙髓干細(xì)胞臨床應(yīng)用提供了理論依據(jù)。但是他的研究同樣指出，不同年齡階段的犬的自體移植牙髓干細(xì)胞的分化能力是有區(qū)別的，幼齡犬的牙髓干細(xì)胞分化能力要顯著高于成年犬，這與人類不同，人類的牙髓干細(xì)胞的生物學(xué)性質(zhì)與年齡無關(guān)，這與Bressan等[19]的研究結(jié)果相同。

Yamauchi等[20]利用犬做實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，通過X線、組織病理和免疫組化觀察，從而證明干細(xì)胞在接觸牙本質(zhì)基質(zhì)和支架存在的情況下，可以產(chǎn)生更多的牙本質(zhì)樣結(jié)構(gòu)， Gomes等[21]研究認(rèn)為以下3 種微環(huán)境的改變-血凝塊，血凝塊+富血小板血漿和血凝塊+骨髓穿刺液,以及三者的混合物，對牙髓干細(xì)胞的分化無明顯影響。Yamauchi等[20]認(rèn)為，血凝塊+交聯(lián)蛋白支架+牙本質(zhì)基質(zhì)可能是最有效的誘導(dǎo)牙髓干細(xì)胞增值分化的支撐材料。

綜上所述，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行臨床根尖周病研究的一種必不可少的實(shí)驗(yàn)方法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康慕踩⒂行?、?jīng)濟(jì)的動(dòng)物模型，進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，從而為臨床應(yīng)用提供技術(shù)指導(dǎo)和理論支持，是業(yè)界不懈努力的目標(biāo)。

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天津市2011年自然科學(xué)基金(編號(hào)： 11JCYBJC11900)

300041， 天津醫(yī)科大學(xué)·天津市口腔醫(yī)院(杜興華)； 南開大學(xué)口腔醫(yī)院·天津市口腔醫(yī)院國際診療中心(申靜)

(收稿： 2016-12-25 修回： 2017-03-24)