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干細胞在口腔醫(yī)學中的研究與應用特點
摘要背景：牙髓干細胞、骨髓基質干細胞和牙周膜干細胞屬于口腔中的成體干細胞，具有成體干細胞的兩大特征：較強的自我更新能力和分化潛能。通過對口腔中多種干細胞的深入研究，有助于人類更加深入地揭示牙齒硬組織形成過程與誘導機制，進而指導臨床相關治療與預防。目的：總結各類口腔成體干細胞的特點及在臨床中的應用前景。結果與結論：隨著研究的深入，口腔特有的成體干細胞將會逐漸被發(fā)現(xiàn)，從而建立完整的干細胞庫，為口腔各組織的組織工程研究提供可能的細胞來源。
關鍵詞：干細胞;牙髓干細胞;骨髓基質干細胞;牙周膜干細胞;口腔醫(yī)學;綜述文獻
0 引言
干細胞根據(jù)其來源不同可以分為4種[1]：①成體干細胞：在胎兒、兒童和成人組織中存在的多能干細胞統(tǒng)稱為“成體干細胞”。成體干細胞是指那些組織或器官特異性干細胞，主要用于保持細胞功能的穩(wěn)態(tài)。②胚胎干細胞：是指在受精卵植入子宮壁之前取自于囊胚內細胞團的胚胎干細胞，胚胎干細胞具有多向分化能力，能自我復制，但這項研究會引起倫理上的爭議。③胎兒干細胞：妊娠大約3個月時胎兒器官形成，妊娠6個月時胎兒器官逐漸增大并可獨立于胎盤行使的能力，胎兒生長迅速，所以包括腦在內的所有組織中均含有干細胞，同樣對于胎兒干細胞的研究也存在著強烈的倫理爭議。④核移植干細胞：核移植干細胞與成體干細胞具有的遺傳信息完全相同，而且能夠產生身體所有組織的替代細胞。相當于自體移植，因而避免了干細胞在移植中的免疫排斥問題。
目前，成體干細胞是干細胞領域研究的新熱點。近來有研究表明，皮膚、乳腺、肌肉、甚至神經組織等成熟組織器官中都存在成體干細胞[2-4]。因此，本文就口腔中各類成體干細胞的特點及應用前景做一綜述。
1 資料和方法
1.1 資料來源
由第一作者于2008-01/2009-05進行檢索。檢索時限為1999-01/2009-04。檢索
1.2 入選標準
納入標準：干細胞在口腔醫(yī)學領域里的基礎研究及臨床應用方面的文獻。
排除標準：①較陳舊的文獻。②重復研究。
1.3 數(shù)據(jù)的提取
共收集到80篇關于各種口腔干細胞的特點及其臨床應用方面的文獻，排除發(fā)表時間較早、重復及類似研究，納入19篇符合標準的文獻。
2 結果
恒牙因各種原因出現(xiàn)缺損缺失，需要以人工修復體來恢復口腔功能和面容美觀。目前治療措施有填充材料、種植牙、烤瓷牙等，但所有這些都不是最理想的治療方法，干細胞的研究將有利于改善這些情況。以下將描述幾種干細胞在口腔醫(yī)學中的應用。
2.1 牙髓干細胞(dental pulp stem cells, DPSCs)
牙髓干細胞是一類來源于成年機體牙髓組織，具有自我更新和多向分化潛能的未分化細胞，2000年Gronthos等[5]首次提出這一概念，為顱頜牙科研究開創(chuàng)了新領域。正常情況下，DPSCs處于靜息狀態(tài)，維持牙髓中細胞的新老交替和功能的穩(wěn)定，當牙髓組織受到外界刺激或損傷時，該細胞能分化為成牙本質細胞，參與牙髓的修復重建。目前，對牙髓干細胞的研究，主要通過體外誘導牙髓細胞，通過檢測牙本質特異性蛋白(DSPP)、堿性磷酸酶活性等相關標記物的變化，可鑒定其分化能力。同時，DPSCs表達基質細胞抗原和CD146這兩種早期間充質干細胞的表面標志[6-7]。通過研究表明牙髓干細胞在未分化狀態(tài)下，不表達牙本質特異性蛋白，在牙髓中牙本質特異性蛋白被認為是成牙本質細胞特有的標志物, 而牙髓干細胞在礦化誘導液的作用下，牙本質特異性蛋白明顯表達[8]。這說明牙髓干細胞在礦化誘導液的作用下，具有向成牙本質細胞分化的功能。劉宏勝等[9]從人類的年輕恒牙中分離、培養(yǎng)得到牙髓間充質細胞，此細胞具有較高的增殖能力和間充質干細胞表面特征,在體外誘導下能分化為成骨細胞、脂肪細胞和神經元, 具有多向分化的潛能。Gluhak等[10]的研究，證實細胞外基質磷酸糖蛋白與細胞分化相關, 當DPSCs分化后，DSP上調，細胞外基質磷酸糖蛋白下調，細胞外基質磷酸糖蛋白是礦化的抑制劑。這一研究表明在研究成牙本質分化時，細胞外基質磷酸糖蛋白也可以作為監(jiān)測DPSCs的指標。但對牙髓干細胞的來源、鑒定、定位尚缺乏明確認識。在乳牙牙髓干細胞體外誘導成骨細胞的實驗研究中，得出人的牙髓干細胞呈集落狀生長，有細胞克隆形成, 細胞表型呈現(xiàn)多樣性[11]。cDNA微降分析結果表明，在超過4 000個已知的人類基因，DPSCs和骨髓基質干細胞有相似的基因表達水平。但在某些與礦化相關蛋白的基因表達上也存在差異，說明DPSCs和骨髓基質干細胞這兩種前體細胞在形成礦化基因表達模式上是不相同的。Iohara等[12]將狗的DPSCs聯(lián)合骨形成蛋白2回植到己行牙髓切斷術的牙后，有修復性牙本質形成。這些實驗初步展示了，在牙髓里一大群定向分化的前體細胞中可能存在著一小部分具有高度增殖能力，能夠自我更新的多能干細胞即牙髓干細胞[13]。
2.2 骨髓基質干細胞
骨髓基質干細胞是成體干細胞的一種，具有來源豐富、取材容易、體外培養(yǎng)增殖穩(wěn)定、能表達成骨細胞的表型、植入機體內能快速進行成骨活動等特點。在特定的條件下可以形成多種間充質細胞，包括成骨細胞、成纖維細胞、軟骨細胞、脂肪細施、肌肉細胞及內皮細胞等。Modino等[14]的研究表明，成體骨髓基質干細胞可作為牙間充質的替代物，與胚胎牙上皮細胞作用形成牙胚，是目前惟一被證明可以被用于牙組織工程的非牙源性細胞。同時該細胞由于其多分化潛能和體外可大量擴增的特性，將成為頜骨組織工程最有前景的種子細胞。
2.3 脫落乳牙牙髓干細胞 2003年Miura等[15]
從脫落乳牙的牙髓組織中發(fā)現(xiàn)并分離出具有高分化潛能的單克隆干細胞--人脫落乳牙干細胞(sem cell from human exfoliatedducidonsteeth, SHED)，這是首次從人類自然可替換的器官乳牙獲得干細胞，并發(fā)現(xiàn)這種干細胞與血液中干細胞相似。在體外SHED顯示出比骨髓基質干細胞更強的增殖、克隆形成率和倍增率，基質細胞抗原和CD146(MUC18)表達陰性，也主要分布在微血管周圍，體外培養(yǎng)具有分化為神經細胞、脂肪細胞和成牙本質細胞特性，表達間充質和血管相關的標記，經礦化誘導或骨形成蛋白4刺激后，SHED在體外也能形成鈣化結節(jié)，并且與鈣化成骨，成牙本質相關的蛋白表達增加，體內實驗可在免疫缺陷小鼠皮下成骨和產生牙本質樣物質，在小鼠腦內表達神經細胞的標記物逐漸失去了纖維細胞樣形態(tài)，表現(xiàn)出膠質細胞的特征。目前，對于脫落乳牙牙髓干細胞在臨床中的應用，有待于進一步研究。
2.4 牙周膜干細胞(periodontalligament stem cells ，PDLSCs)
2004年Seo等[16]采用酶消法將健康成年人牙周膜組織制成單細胞懸液進行體外培養(yǎng)，首次分離出牙周膜干細胞。同時發(fā)現(xiàn)體外培養(yǎng)的牙周膜干細胞具有比骨髓基質干細胞、牙髓干細胞更強的增殖率。有學者采用膠原酶和Dispase酶聯(lián)合消化法培養(yǎng)人牙周膜干細胞，該方法分離的人牙周膜干細胞具有干細胞的超微結構、細胞周期及表型特點[17]。還有研究學者利用家犬下前牙牙周膜作為組織來源，消化法獲得牙周膜細胞，采用細胞克隆分離培養(yǎng)的方式，成功分離培養(yǎng)了犬牙周膜干細胞，該細胞具有很強的克隆形成能力和多向分化潛能。自體牙周膜細胞可作為牙周組織工程的種子細胞[18]，但在牙周病損部位，牙周膜細胞來源非常有限。
不同牙周膜干細胞克隆珠有不同的分化潛能。PDLSCs經誘導也可在體外形成礦化結節(jié)，表達堿性磷酸酶或骨唾液蛋白，當將其移植至免疫缺陷的小鼠，PDLSCs能產生沿牙周膜結締組織方向走行的牙骨質樣結構。經過4~6 個月凍存后的牙周組織中也可以分離培養(yǎng)出PDLSCs，這些干細胞的性質與從新鮮組織中分離培養(yǎng)出PDLSCs沒有顯著差異。因此，牙周膜干細胞的克隆能力、高增殖能力及其形成牙骨質牙周膜樣結構的特性都再次表明了其作為一種新的干細胞的獨特性。牙周膜干細胞作為一種新發(fā)現(xiàn)的干細胞，以其獨特的性能和與牙周組織密切相關的特點，為能夠實現(xiàn)真正意義上牙周組織的再生與重建發(fā)揮了重要的作用。
2.5 根尖乳頭干細胞
正在萌出的根尖部有一特殊的的組織--根尖牙乳頭。與相鄰的牙髓組織相比，根尖牙乳頭質地較韌，血管較少從其中分離的干細胞一根尖牙乳頭干細胞(stem cell from apical papilla，SCAP)比牙髓干細胞具有更高的增殖活性，在體外SCAP也可橫向分化為牙本質細胞和脂肪細胞，并能產生比牙髓干細胞更多的牙髓-牙本質復合物，CD24是SCAP較特異的表面標志物，當SCAP轉化為牙本質細胞后，CD24的表達水平降低，因此，SCAP的高增殖潛能和分化能力使之被認為是牙組織工程中較有潛力的種子來源[19]。學者以利用SCAP進行生物牙根再生。
2.6 唾液腺干細胞
目前有關唾液腺干細胞的研究較少，而且存在爭論，處于未知狀態(tài)，對于其來源存在著兩種不同觀點：一種觀點認為，導管上皮是主要來源;另一種觀點認為，具有增殖分裂活性，停留在腺泡，間質中的前體細胞都可能成為組織損傷修復時干細胞的來源。經研究表明，唾液腺內存在具有多向分化潛能的干細胞。學者們認為，唾液腺干細胞與同樣起源于內胚層的肝臟干細胞，胰腺干細胞，在組織定位、特異標志物、分化潛能、分化調節(jié)等方面均有相似之處，這為唾液腺干細胞的研究提供了方向。
3 討論
目前口腔干細胞相對于其他組織干細胞的研究尚有很大差距，對其分離-培養(yǎng)條件鑒定及橫向分化條件等還知之甚少。隨著研究的深入，可能還不斷會有新的口腔干細胞被發(fā)現(xiàn)，從而建立完整的干細胞庫，為口腔各組織的組織工程研究提供可能的組織來源，相信口腔醫(yī)學必定會隨著干細胞鄰域的突破獲得飛躍式的進步。
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