劉玲玲　劉樹泰

【摘要】 牙周組織再生是實(shí)現(xiàn)牙槽骨、牙骨質(zhì)、牙周膜間的再生與功能重建。隨著組織工程學(xué)和基因工程學(xué)的飛速發(fā)展，為牙周組織再生提供了新的思路。

【關(guān)鍵詞】 牙周組織再生； 組織工程； 基因工程

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2018.6.095 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6805（2018）06-0186-03

Advanced in Periodontal Regeneration Technique/LIU Lingling，LIU Shutai.//Chinese and Foreign Medical Research，2018，16（6）：186-188

【Abstract】 The purpose of periodontal regeneration is to obtained regeneration and reconstruction between alveolar bone，cementum and periodontal membrane.With the rapid development of tissue engineering and gnetic engineering，periodontal regeneration will have an new idea.

【Key words】 Periodontal tissue regeneration； Tissue engineering； Gnetic engineering

First-authors address：Binzhou Medical University，Yantai 264000，China

牙周炎是一種慢性炎癥性疾病，若未及時(shí)治療，會(huì)導(dǎo)致牙槽骨喪失、牙齒松動(dòng)，最終導(dǎo)致牙齒喪失，因此牙周炎的預(yù)防和治療引起了學(xué)者們的重視。目前，牙周組織再生的方法有牙周植骨術(shù)、引導(dǎo)組織再生術(shù)等。隨著組織工程學(xué)和基因工程學(xué)的發(fā)展，為牙周組織再生帶來(lái)新的希望。本文將對(duì)牙周組織再生技術(shù)的進(jìn)展作一綜述。

1 傳統(tǒng)牙周組織再生技術(shù)

1.1 再生性手術(shù)

獲得牙周組織再生的手術(shù)治療方法稱為再生性手術(shù)（regenerative surgery），主要包括植骨術(shù)和引導(dǎo)性組織再生術(shù)，也可兩者聯(lián)合應(yīng)用，或與其他一些促進(jìn)再生的方法如根面生物處理和使用生長(zhǎng)因子等聯(lián)合應(yīng)用。

1.1.1 植骨術(shù) 牙周植骨術(shù)（bone grafts）是采用骨或骨的替代品等移植材料來(lái)修復(fù)因牙周炎造成的牙槽骨缺損的方法。研究認(rèn)為，骨再生構(gòu)成了新附著的先決條件，新骨的形成能夠誘導(dǎo)牙骨質(zhì)和牙周膜的形成。根據(jù)植骨材料的來(lái)源，目前用于植骨的材料主要有自體骨、異體骨、異種骨和骨替代品。根據(jù)植骨材料的功能，一般具有骨生成、骨誘導(dǎo)或骨引導(dǎo)能力[1]。研究表明，植骨材料的應(yīng)用能夠獲得一定的臨床附著和骨充填，但是組織學(xué)發(fā)現(xiàn)植骨材料骨誘導(dǎo)能力較低，通常是被大量的結(jié)締組織覆蓋[2]。

1.1.2 引導(dǎo)性組織再生術(shù) 引導(dǎo)性組織再生術(shù)（GTR）技術(shù)是在牙周手術(shù)中利用膜性材料作為屏障，阻擋牙齦上皮和牙齦結(jié)締組織與根面的接觸，并提供一定的空間，引導(dǎo)具有形成新附著的牙周膜細(xì)胞（PDLCs）優(yōu)先占領(lǐng)根面，在已暴露于牙周袋內(nèi)的根面上形成新的牙骨質(zhì)，并有牙周膜纖維埋入，形成新附著，形成真正的牙周組織再生。應(yīng)用于GTR技術(shù)的生物膜一般分為不可吸收性和可吸收性膜兩種。GTR技術(shù)在臨床中可以改善臨床結(jié)果，因此得到廣泛的臨床應(yīng)用[3]。

2 牙周組織工程

組織工程理論的提出，促進(jìn)了牙周組織再生的研究進(jìn)展。目前，利用組織工程技術(shù)促進(jìn)牙周組織再生已成為牙周領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。牙周組織工程主要由三部分組成：（1）生物支架材料；（2）干細(xì)胞；（3）生物信號(hào)分子。一個(gè)成功的組織再生需要其相互發(fā)揮作用，移植和培養(yǎng)的細(xì)胞能夠生成新的組織；生物材料作為一個(gè)支架或基質(zhì)支撐細(xì)胞；生物信號(hào)分子引導(dǎo)細(xì)胞形成所需的組織類型[4]。

2.1 生物支架材料

生物支架材料在牙周組織工程中扮演重要的角色，是細(xì)胞生長(zhǎng)增殖分化的基質(zhì)，促進(jìn)三維空間中新組織的形成、傳送細(xì)胞和多種組織引導(dǎo)物質(zhì)的載體。理想的支架材料應(yīng)具有良好的生物相容性、生物可降解性、促進(jìn)細(xì)胞間相互作用和組織發(fā)育、適當(dāng)?shù)臋C(jī)械性能和物理性能[5]。支架材料被分為兩類：陶瓷材料和聚合物。以陶瓷為基礎(chǔ)的材料包括：磷酸鈣、硫酸鈣、生物活性玻璃；天然聚合物主要包括：多肽（膠原、凝膠）和變性多糖；合成聚合物如聚羥基乙酸（PGA）、聚乳酸（PLA）、共聚物（PLGA）等。

2.1.1 膠原 膠原是一種纖維蛋白，是哺乳動(dòng)物結(jié)締組織中重要組成部分，主要存在于骨質(zhì)和皮膚中[6]。膠原蛋白的特點(diǎn)是獨(dú)特的三螺旋結(jié)構(gòu)，目前已有25種不同的膠原α鏈被確定并進(jìn)行編碼。其中最豐富的是TypeI，當(dāng)其分泌至細(xì)胞外時(shí)，形成高階層聚合物-膠原原纖維，再組裝成直徑50～500 nm膠原纖維。TypeI作為細(xì)胞外基質(zhì)的成分，廣泛應(yīng)用于軟組織修復(fù)[7]。Mizuno等應(yīng)用TypeI膠原作為骨髓基質(zhì)細(xì)胞的基質(zhì)，發(fā)現(xiàn)骨髓基質(zhì)細(xì)胞在體內(nèi)分化形成成骨細(xì)胞，而typeⅡ、Ⅲ and V膠原未形成組織，由此說(shuō)明TypeI膠原基質(zhì)對(duì)誘導(dǎo)體外成骨細(xì)胞的分化和體內(nèi)骨生成提供了一個(gè)合適的環(huán)境。

2.1.2 合成可降解水凝膠 水凝膠作為一種可注射支架材料應(yīng)用于組織工程，經(jīng)含精氨酸肽黏合劑改良的無(wú)黏著力的水凝膠用于促進(jìn)細(xì)胞的附著和擴(kuò)散，在高濃度黏合劑作用下發(fā)現(xiàn)水凝膠可以促進(jìn)成骨細(xì)胞的附著和擴(kuò)散[8]。

2.2 干細(xì)胞再生牙周組織

干細(xì)胞是一種原始細(xì)胞，被誘導(dǎo)后可分化為多種組織類型。由于干細(xì)胞的可塑性和多分化潛能，為牙周組織的再生提供了細(xì)胞資源。因此，干細(xì)胞在牙周組織再生中有廣泛的發(fā)展前景[9]。干細(xì)胞作為臨床再生治療的一種可行性資源，需具備以下4個(gè)特點(diǎn)：易于收集且數(shù)量豐富；收集過(guò)程創(chuàng)傷?。灰砸环N可控和可再生的方式分化成不同組織類型；以一種安全有效的方式進(jìn)行自體或異體移植。根據(jù)其分化能力不同分為：全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞、專能干細(xì)胞和單能干細(xì)胞。按照來(lái)源和遺傳方式分為：胚胎干細(xì)胞、成體干細(xì)胞、重組干細(xì)胞[5]。

2.2.1 牙髓來(lái)源干細(xì)胞 牙髓是一種結(jié)締組織，它包含多種異構(gòu)細(xì)胞，像纖維母細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、血管細(xì)胞、未分化干細(xì)胞及牙髓干細(xì)胞，主要存在于被牙本質(zhì)包繞的牙髓腔內(nèi)[5]。人類牙齒干細(xì)胞首次由Gronthos等[10]發(fā)現(xiàn)并成功從阻生第三磨牙中分離。牙髓來(lái)源干細(xì)胞（DPSC）在培養(yǎng)基中有較高的增殖和分化能力，事實(shí)上，大鼠模型異位移植試驗(yàn)表明，DPSC不能形成不同的牙骨質(zhì)樣的結(jié)構(gòu)；其同時(shí)對(duì)自體DPSCs和自體PDLSCs在牙周缺損治療過(guò)程中再生潛能進(jìn)行比較，結(jié)果顯示DPSCs只獲得0.35 mm的附著，而PDLSCs獲得3.02 mm的附著。鑒于當(dāng)前的研究認(rèn)為DPSCs并不是牙周組織再生的最理想的多潛能干細(xì)胞[11]。

2.2.2 牙周膜來(lái)源干細(xì)胞 牙周膜是位于根部牙骨質(zhì)和牙槽骨之間的結(jié)締組織，牙周膜來(lái)源干細(xì)胞（PDLSC）具有高分化能力，主要維持體內(nèi)平衡和牙周再生。試驗(yàn)表明PDLSC通過(guò)Sharpey膠原纖維束和牙骨質(zhì)樣結(jié)構(gòu)相連可以形成牙周膜附著，PDLSC的獨(dú)特特點(diǎn)使其在以細(xì)胞為基礎(chǔ)的牙周再生治療中有廣泛的前景[12]；Liu等[13]試驗(yàn)證明了體外增殖的PDLSC應(yīng)用于牙周組織再生治療的可行性。

2.2.3 牙囊和根尖乳頭來(lái)源干細(xì)胞 牙囊來(lái)源干細(xì)胞（DFSC）來(lái)源于外胚間充質(zhì)細(xì)胞，位于未萌出牙周圍的結(jié)締組織，隨著牙齒的萌出轉(zhuǎn)變成牙周組織圍繞在牙齒周圍。Han等[14]在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了牙骨質(zhì)牙周膜樣復(fù)合體的形成，證明DFSC可以作為牙周膜干細(xì)胞的替代進(jìn)行牙周組織再生。根尖乳頭組織只出現(xiàn)在牙根的發(fā)育過(guò)程中，Xu等[15]從正在萌出的下頜第一磨牙根尖區(qū)獲取根尖乳頭來(lái)源干細(xì)胞（DAPSC）并進(jìn)行移植，其展現(xiàn)了較強(qiáng)的礦化能力且有牙樣組織的形成，但是目前沒(méi)有足夠的證據(jù)證明DAPSC可以應(yīng)用于牙周再生。

2.2.4 脫落的乳牙和拔牙窩來(lái)源干細(xì)胞 從脫落的乳牙殘髓中仍然能分離出干細(xì)胞，同樣具有較高的分化能力，脫落的乳牙（SHED）與BMSSCs and DPSCs相比具有較高的增殖率。據(jù)研究顯示脫落乳牙中的細(xì)胞不能夠形成完整的牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體，但是其在骨再生方面有很大的前景，Ma等[16]報(bào)道無(wú)論是新鮮的或是冷藏的SHED能夠修復(fù)免疫缺陷小鼠顱頂臨界骨缺損；有研究發(fā)現(xiàn)，拔牙后3 d的牙槽窩內(nèi)的肉芽組織仍存在干細(xì)胞成分（DSSC），分化成各種細(xì)胞并誘導(dǎo)缺損區(qū)新組織形成。

2.2.5 誘導(dǎo)多潛能干細(xì)胞 Takahashi和Yamanaka在誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞中四個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子（Oct3/4、So字2、Klf4、c-Myc）的超表達(dá)過(guò)程中成功發(fā)現(xiàn)了誘導(dǎo)多潛能干細(xì)胞（iPSCs）；研究者在心臟、胰腺等不同組織研究其再生能力[17]。Duan等[18]進(jìn)行牙周組織再生誘導(dǎo)試驗(yàn)時(shí)，組織形態(tài)分析表明，與支架材料單獨(dú)應(yīng)用和支架材料結(jié)合生長(zhǎng)因子聯(lián)合應(yīng)用的兩組相比較，細(xì)胞結(jié)合支架材料和生長(zhǎng)因子一組在牙周缺損處有大量新骨和牙骨質(zhì)形成，結(jié)果示iPSCs可以提高牙周組織再生。iPSCs在牙周再生治療中具有以下4個(gè)合理理由：（1）可以經(jīng)牙細(xì)胞誘導(dǎo)獲得，像牙齦成纖維細(xì)胞，牙周膜成纖維細(xì)胞；（2）在某些因子的刺激下可以分化成成骨性細(xì)胞；（3）結(jié)合或不結(jié)合支架材料，iPSCs可以促進(jìn)人造牙周骨缺損的愈合同時(shí)形成像牙槽骨、牙骨質(zhì)、牙周膜等牙周組織[4]。另外，iPSCs可以減少炎癥的發(fā)生和抑制骨質(zhì)的在吸收，但是目前其發(fā)生機(jī)制有待于進(jìn)一步研究。

2.2.6 脂肪來(lái)源干細(xì)胞 脂肪組織由大量脂肪細(xì)胞組成，與骨髓組織相似，來(lái)源于間充質(zhì)，易分離。脂肪組織至少有5種不同形式，包括骨髓中脂肪、棕色脂肪、乳腺中脂肪、機(jī)械脂肪和白色脂肪[19]。脂肪細(xì)胞的分離方法是由Rodbell和Jones首次開辟，隨著技術(shù)發(fā)展，脂肪細(xì)胞的分離技術(shù)也越來(lái)越先進(jìn)[20]。人體脂肪收集具有創(chuàng)傷小、低風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)，每次提取可獲得100 ml～3 L的脂肪組織，平均每克脂肪組織可獲得大約5 000個(gè)干細(xì)胞[21]。獲得的人體脂肪在無(wú)菌條件下沖洗，降解，擴(kuò)散，使干細(xì)胞懸浮后應(yīng)用于臨床[22]。Tobita等[23]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)在伴有牙周缺損的老鼠模型中應(yīng)用綠色熒光蛋白跟蹤脂肪來(lái)源干細(xì)胞（ASCs）和PRP（后者作為一種載體）分別在2、4、8周進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ASCs在原處形成牙骨質(zhì)、牙槽骨和牙周膜樣組織。脂肪組織普遍存在且易獲取，供體的發(fā)病率低，患者的不適感少等優(yōu)點(diǎn)使其成為最有前景的干細(xì)胞群之一[22]。

3 基因工程

基因治療的方法包括體內(nèi)、體外兩種途徑。體內(nèi)途徑是DNA質(zhì)粒直接注射到所需區(qū)域，被宿主細(xì)胞攜帶產(chǎn)生編碼蛋白進(jìn)行治療；體外途徑是首先獲取組織中的特定細(xì)胞在體外將基因轉(zhuǎn)入到細(xì)胞中，被基因編碼的細(xì)胞再轉(zhuǎn)入到牙周病損區(qū)，生成相應(yīng)的組織[23]。

3.1 基因載體

包括病毒和非病毒兩種，其中病毒載體主要有腺病毒載體、逆轉(zhuǎn)錄病毒和慢病毒載體、腺相關(guān)病毒。腺病毒具有感染效率高、易純化、高表達(dá)的特點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是基因表達(dá)時(shí)間短、易誘導(dǎo)宿主免疫反應(yīng)，因此引進(jìn)了第二代腺病毒載體；

逆轉(zhuǎn)錄病毒和慢病毒，具有低免疫原性、基因表達(dá)時(shí)間長(zhǎng)和傳遞基因到干細(xì)胞并將細(xì)胞毒性基因傳遞給癌癥細(xì)胞的特點(diǎn)。非病毒載體，是裸DNA與載體結(jié)合，無(wú)免疫原性、低毒性、不整合進(jìn)入宿主細(xì)胞基因組。

3.2 牙周組織再生的靶基因

包括轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β家族和骨形態(tài)發(fā)生蛋白、血小板源生長(zhǎng)因子、胰島樣生長(zhǎng)因子-1、M?ller細(xì)胞、Wingless等[24]。

3.2.1 轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β家族和骨形態(tài)發(fā)生蛋白 骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β家族 （TGF-βs）屬于相同的肽家族，在體細(xì)胞的發(fā)育和更新工程的控制中扮演重要角色。TGF-1促進(jìn)骨基質(zhì)的附著、骨細(xì)胞的增殖和成牙骨質(zhì)細(xì)胞的分化；BMP-3和BMP-7在牙骨質(zhì)的發(fā)生和牙周膜形成中具有重要作用；BMP-2和BMP-7通過(guò)應(yīng)用堿性磷酸酶促進(jìn)牙周膜成纖維細(xì)胞分化成成骨細(xì)胞表型加速骨再生的過(guò)程。

3.2.2 血小板源生長(zhǎng)因子 血小板源生長(zhǎng)因子（PDGF）是一種活性生長(zhǎng)因子，可以促進(jìn)DNA的合成和成骨細(xì)胞的增殖，同時(shí)增加骨膠原的合成。Jin等[25]研究發(fā)現(xiàn)，PDGF不僅可以促進(jìn)牙槽骨新生、牙周韌帶形成，還可以增進(jìn)新牙骨質(zhì)形成。

3.2.3 M?ller細(xì)胞 在胚胎發(fā)育過(guò)程中可以編碼胚胎骨生成的常規(guī)基因和骨折的修復(fù)，同時(shí)在牙周骨再生中具有重要作用。

4 展望

轉(zhuǎn)基因細(xì)胞療法是目前牙周再生治療的新進(jìn)展，但還未在臨床中廣泛應(yīng)用。相信隨著基因工程的不斷完善，基因治療會(huì)成為牙周臨床治療的重要部分。

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（收稿日期：2017-08-16）