應(yīng)用于口腔再生領(lǐng)域的成體干細(xì)胞綜述,口腔科學(xué)論文

應(yīng)用于口腔再生領(lǐng)域的成體干細(xì)胞綜述,口腔科學(xué)論文近年來,醫(yī)學(xué)界多學(xué)科已經(jīng)開場探尋求索利用干細(xì)胞和組織工程技術(shù)來修復(fù)和再生受損的人體器官和組織可能性。干細(xì)胞是具有無限或很強(qiáng)自我更新能力的細(xì)胞,能產(chǎn)生至少一種高度成熟的細(xì)胞,是口腔再生的熱門研究領(lǐng)域。讓再生醫(yī)學(xué)在臨床實踐中發(fā)揮重要作用是充滿希望的治療形式。本文就應(yīng)用于口腔再生領(lǐng)域的成體干細(xì)胞作一綜述。1、各類型的成體干細(xì)胞在口腔再生領(lǐng)域的研究1.1骨髓基質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs)除了造血祖細(xì)胞或干細(xì)胞,骨髓中還包含BMSCs,在非造血組織再生中起重要作用。BMSCs從骨髓中分離出來后能夠進(jìn)行體外培養(yǎng)及其鑒定。其STRO-1、CD73、CD90、CD105、CD146表示出陽性,CD14、CD34、CD45表示出陰性。BMSCs能夠取自病人本身的骨髓組織,經(jīng)過分離培養(yǎng)后能夠作為干細(xì)胞用于病人本身的組織再生,既克制了免疫排異反響,又避免了穿插感染的可能,并且對病人的手術(shù)創(chuàng)傷較小。BMSCs是多潛能干細(xì)胞,能夠多向分化為成骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、肌肉細(xì)胞及神經(jīng)細(xì)胞等。利用BMSCs向骨及軟骨組織方向分化的潛能,將BMSCs作為種子細(xì)胞應(yīng)用于骨和軟骨組織再生實驗研究獲得了宏大進(jìn)展。KARMER等共同培養(yǎng)牙周膜成纖維系細(xì)胞(PDLCs)和BMSCs的結(jié)果顯示,BMSCs中骨鈣素和骨橋素表示出強(qiáng)陽性,PDLCs能夠誘導(dǎo)BMSCs獲得PDLCs的某些特性。BMSCs是牙周組織再生中應(yīng)用最早最廣泛的一種干細(xì)胞,再加上BMSCs能夠取材自病人本身骨髓,無免疫排異性,易于體外擴(kuò)增,是最有希望應(yīng)用于臨床牙周組織再生的成體干細(xì)胞。將BMSCs負(fù)載于生物相容性好、理化性能優(yōu)良的支架材料并局部釋放生長因子是比擬理想的一種促進(jìn)口腔組織再生的方案。1.2脂肪干細(xì)胞(ADSCs)脂肪組織作為一種可利用的多分化潛能干細(xì)胞來源組織,ZUK等在2001年第一次對ADSCs進(jìn)行培養(yǎng)和描繪敘述。ADSCs在體外分離培養(yǎng)后,細(xì)胞增殖和多向分化能力很強(qiáng),STRO-1以及CD166受體等表示出陽性。ADSCs既能夠向脂肪、軟骨和骨等細(xì)胞分化,又能夠在特定條件下分化為血管內(nèi)皮細(xì)胞、肌細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等,在結(jié)締組織和神經(jīng)組織的修復(fù)再生中具有較好的應(yīng)用前景。ADSCs強(qiáng)陽性表示出多個重要骨標(biāo)記蛋白質(zhì),包括堿性磷酸酶(ALP)、Ⅰ型膠原蛋白、骨橋蛋白和骨鈣素。TOBITA等研究結(jié)果顯示,ADSCs加載富含血小板血漿能夠增加大鼠牙周缺損處軟硬組織的再生。ADSCs能夠通過微創(chuàng)的方式方法,從日益流行的整容抽脂手術(shù)獲得,與BMSCs相比,給病人帶來的痛苦小,多向分化潛能大,這使得ADSCs作為干細(xì)胞來源非常有吸引力,相信通過進(jìn)一步的基礎(chǔ)及臨床實驗研究,ADSCs在今后的臨床實際應(yīng)用中前景廣闊。1.3牙髓干細(xì)胞(DPSCs)眾所周知,在牙髓損傷后,修復(fù)性牙本質(zhì)在髓室內(nèi)構(gòu)成一層防護(hù)屏障,這種自然再生能力表示清楚牙髓中可能包含干細(xì)胞或祖細(xì)胞。DPSCs陽性表示出STRO-1,具有自我更新能力和多向分化潛能,可分化為成軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、成牙本質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞。將DPSCs加載到羥基磷灰石-磷酸三鈣(HA/TCP)的支架材料上,移植到免疫缺陷小鼠體內(nèi),6周后可見牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體樣構(gòu)造及牙本質(zhì)涎磷蛋白表示出。除此之外,即便經(jīng)過2年的低溫凍存,DPSCs仍能夠分化成前成骨細(xì)胞和編織骨,同時保存其細(xì)胞完好性。進(jìn)一步研究表示清楚,將源自上頜前磨牙DPSCs植入支架材料能夠修復(fù)實驗性牙周缺損。然而,ZHANG等[16]將DPSCs植入到三維海綿狀膠原-纖維狀鈦網(wǎng)和多孔陶瓷支架材料后再植入裸鼠體內(nèi),6或12周沒有構(gòu)成預(yù)期牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體,僅分化出類似結(jié)締組織,故DPSCs的再生能力仍存在一定的爭論。作為具有高度增殖和自我更新能力的干細(xì)胞,DPSCs在牙髓修復(fù)和牙齒再生及骨組織工程相關(guān)研究中為我們提供了新思路,通過進(jìn)一步研究,以DPSCs作為種子細(xì)胞修復(fù)牙體組織缺損或者整個牙齒的再生都是有希望的。1.4牙囊干細(xì)胞(DFSCs)牙囊來源于外胚間充質(zhì),環(huán)繞著牙胚,在開齒的發(fā)育經(jīng)過中構(gòu)成牙周膜、牙骨質(zhì)和牙槽骨。DFSCs最初是從人類第三磨牙的牙囊中分離出來,并被證明干細(xì)胞標(biāo)記物STRO-1表示出陽性。DFSCs具有異構(gòu)性,它由三個主要的細(xì)胞系構(gòu)成:高度未分化的牙周膜譜系、成牙骨質(zhì)譜系和成骨細(xì)胞譜系。DFSCs功能類似于其他干細(xì)胞,除了能夠常規(guī)分化為脂肪細(xì)胞、骨細(xì)胞和神經(jīng)元細(xì)胞外,還能夠分化為成牙骨質(zhì)細(xì)胞和牙周膜樣組織的牙周組織構(gòu)造。與DPSCs相比,DFSCs增殖速率更快,細(xì)胞外表標(biāo)記物STRO-1表示出更多。DFSCs的細(xì)胞永生化趨勢既是一個優(yōu)勢也有潛在的腫瘤構(gòu)成風(fēng)險,仍然需要廣泛的研究。牙囊在牙齒的發(fā)育經(jīng)過中構(gòu)成牙根部的牙骨質(zhì)、牙槽骨及牙周膜,DFSCs為構(gòu)成真正意義上的牙周組織再生帶來了希望。1.5乳牙牙髓干細(xì)胞(SHEDs)SHEDs能夠從人類剛鏟除的乳牙殘留牙髓組織中獲得。TANDON等比擬來源于5~14歲兒童炎癥牙髓和健康牙髓干細(xì)胞的特性,結(jié)果顯示從炎癥牙髓獲得的干細(xì)胞數(shù)量更多,而且標(biāo)志物與骨髓干細(xì)胞類似,以為炎異常感覺和狀態(tài)態(tài)的牙髓可以能成為牙髓干細(xì)胞的重要來源之一。SHEDs具有多向分化能力,可分化為神經(jīng)細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、成牙本質(zhì)細(xì)胞等,STRO-1、CD44、CD146等表示出陽性。SHEDs具有較高的增殖率,其增殖率明顯高于DPSCs,但其增殖的速度較慢,平均倍增時間為41.3h。CORDEIRO等研究顯示,將丙交脂支架負(fù)載的SHEDs移植到免疫缺陷小鼠皮下組織,它們分化為成牙質(zhì)細(xì)胞樣細(xì)胞并構(gòu)成連續(xù)的新生血管供給新植入組織。這些研究表示清楚,SHEDs能夠從脫落或者即將脫落的乳牙中獲得,完全避免了對病人產(chǎn)生的創(chuàng)傷,安全無痛。SHEDs作為一種安全微創(chuàng)的種子細(xì)胞,引起了口腔學(xué)者的廣泛興趣。1.6牙乳頭干細(xì)胞(SCAP)SCAP于2008年第一次被分離培養(yǎng)出來,與BMSCs和DPSCs相比,SCAP顯示出類似的成骨細(xì)胞和成牙本質(zhì)細(xì)胞的能力,但向脂肪方向分化的能力較弱。SCAP較DPSCs具有更高層次的增殖率和礦化潛力,STRO-1和CD146均表示出陽性,CD34和CD45均表示出陰性,SCAP還表示出多個牙本質(zhì)來源的標(biāo)志物,如牙本質(zhì)涎磷蛋白、骨鈣素及轉(zhuǎn)移生長因子-等。與DPSCs相比,SCAP表示出低水平的牙本質(zhì)涎蛋白和細(xì)胞外基質(zhì)磷酸糖蛋白。牙乳頭能夠分化構(gòu)成牙髓及牙本質(zhì),在牙齒的構(gòu)成和發(fā)育中起到了重要作用,將SCAP應(yīng)用于牙髓再生及牙齒再生具有獨(dú)特的優(yōu)勢。1.7牙周韌帶干細(xì)胞(PDLSCs)SEO等于2004年初次成功地培養(yǎng)出人PDLSCs,并通過免疫磁珠及克隆挑選方式方法將PDLSCs從牙周膜細(xì)胞中分離、提純。PDLSCs的克隆和增殖能力較牙周膜細(xì)胞顯著提高,其STRO-1和CD146表示出陽性。PDLSCs還表示出成熟的礦化組織標(biāo)記物如ALP、Ⅰ型和Ⅲ型膠原蛋白、骨橋蛋白、骨鈣素、骨涎蛋白。PDLSCs具有成體干細(xì)胞的基本特點(diǎn),擁有分化為脂肪細(xì)胞、成牙骨質(zhì)細(xì)胞、成骨細(xì)胞、膠原構(gòu)成細(xì)胞的能力。IVANOVSKI等以羥基磷灰石-磷酸三鈣作為支架材料,負(fù)載PDLSCs后植入裸鼠皮下,發(fā)現(xiàn)裸鼠體內(nèi)能夠構(gòu)成牙骨質(zhì)、牙周膜樣構(gòu)造,并且構(gòu)成類似牙周膜樣的纖維結(jié)締組織及牙骨質(zhì)樣和骨樣硬組織。PDLSCs的多分化潛能,能夠使其分化為比擬成熟的牙周膜細(xì)胞及成牙骨質(zhì)細(xì)胞,比擬接近于完全意義上的牙周組織自我更新。PDLSCs為牙周組織再生帶來了突破,相信通過進(jìn)一步的基礎(chǔ)和臨床研究,PDLSCs以其獨(dú)特優(yōu)勢必將為牙周組織工程的臨床實際應(yīng)用帶來飛躍。1.8牙槽骨干細(xì)胞牙槽骨與牙周膜類似,來源于胚胎發(fā)育期的牙囊。通過微創(chuàng)手術(shù)可從牙槽骨邊緣分離獲得牙槽骨干細(xì)胞。牙槽骨干細(xì)胞表現(xiàn)出高度可塑性和克隆構(gòu)成能力,并表示出外表標(biāo)記物CD73、CD90、STRO-1和CD146,而缺乏造血標(biāo)記物CD14、CD34、CD45的表示出。這些細(xì)胞能夠分化為成骨細(xì)胞、成脂肪細(xì)胞、成軟骨細(xì)胞等,并高表示出ALP和Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ型膠原?？谇环N植及牙周炎的臨床治療中牙槽骨高度缺乏一直困擾著廣大口腔臨床醫(yī)生,而牙槽骨干細(xì)胞的出現(xiàn)則提供了一個新的研究方向。1.9牙齦干細(xì)胞牙齦作為牙周組織的一部分,其典型特點(diǎn)是驚人的再生和創(chuàng)口愈合能力,能夠快速重建組織并不伴有瘢痕構(gòu)成。牙齦干細(xì)胞具有多種功能,在生長因子的作用下具有多樣性,在愈合經(jīng)過中細(xì)胞可產(chǎn)生特定的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白質(zhì),證明牙齦結(jié)締組織含有異質(zhì)性細(xì)胞。牙齦干細(xì)胞表示出CD73、CD90、CD105,不表示出CD14、CD34和CD45。牙齦干細(xì)胞可分化為成脂細(xì)胞、成軟骨細(xì)胞和造血細(xì)胞。近期的一項研究進(jìn)一步顯示了牙齦干細(xì)胞的牙周組織再生潛力,將牙齦干細(xì)胞結(jié)合膠原和脫礦小牛松質(zhì)骨可有效地促進(jìn)牙周組織再生。人類齒齦最易于組織活檢,并被以為是一種理想的干細(xì)胞來源。牙齦干細(xì)胞最大的優(yōu)點(diǎn)是來源廣泛并能夠大量獲得,而不需要?dú)难浪?、牙周膜或牙囊。牙齦干細(xì)胞固然來源于成纖維細(xì)胞,但能夠向牙周膜及牙槽骨方向分化,能夠彌補(bǔ)牙周膜干細(xì)胞來源有限、取材困難的缺點(diǎn),有望更安全高效地應(yīng)用于臨床牙周組織再生。2、小結(jié)間充質(zhì)來源的成體干細(xì)胞一般都是通太多向分化潛能(成骨、成軟骨、成脂)及STRO-1、CD44、CD146、CD166等外表標(biāo)記物表示出進(jìn)行鑒定。造血干細(xì)胞一般通過CD34、CD133標(biāo)記物進(jìn)行鑒定。通過外表標(biāo)記物鑒定的方式方法固然被廣泛使用,但到當(dāng)前為止還不能肯定地講只要相關(guān)標(biāo)記物表示出陽性就能夠100%確定為干細(xì)胞,更不能作為鑒定不同來源干細(xì)胞的唯一標(biāo)準(zhǔn)。BMSCs被廣泛應(yīng)用于組織修復(fù)再生的研究,但僅停留于實驗室及初級臨床研究階段,尚未到達(dá)安全、穩(wěn)定、廣泛地臨床應(yīng)用階段。一項醫(yī)學(xué)新技術(shù)必須經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的臨床實驗才可能被大規(guī)模推廣應(yīng)用,相信經(jīng)過廣大學(xué)者的不斷努力,干細(xì)胞治療各種疾病的臨床應(yīng)用時代很快就會到來。組織工程里支架和種子細(xì)胞是兩個重要因素,當(dāng)然還有生長環(huán)境的刺激,如生長因子的潛在促進(jìn)作用。生長因子的局部應(yīng)用對于口腔組織再生也具有非常重要的意義,但當(dāng)前口腔組織再生的研究以干細(xì)胞加支架材料的形式比擬多,同時加載生長因子的研究還比擬少。如富含血小板血漿,能夠由病人本身提取并富含多種生長因子,既避免了穿插感染又可通太多種生長因子的協(xié)同作用促進(jìn)口腔組織再生。釉基質(zhì)蛋白是從牙胚的成釉器中提取的牙源性蛋白,能夠誘導(dǎo)多能干細(xì)胞系細(xì)胞向成骨細(xì)胞轉(zhuǎn)化,并能促進(jìn)成骨細(xì)胞系的增殖和分化,還能夠促進(jìn)牙周缺損部位牙根外表無細(xì)胞牙骨質(zhì)及牙周膜成纖維細(xì)胞生成。將干細(xì)胞和生長因子聯(lián)合應(yīng)用于口腔再生是今后的一個發(fā)展方向。上海第九人民醫(yī)院研究團(tuán)隊將基因轉(zhuǎn)染技術(shù)應(yīng)用于組織工程的研究。CHANG等將血管內(nèi)皮生長因子-165基因轉(zhuǎn)染入BMSCs,并與游離的脂肪組織混合后注射入大鼠皮下,術(shù)后30~90d與對照組相比,血管內(nèi)皮生長因子-165的轉(zhuǎn)染促進(jìn)了移植脂肪組織的生存及更多微血管的再生。JIANG等構(gòu)建骨構(gòu)成蛋白-4基因質(zhì)粒并轉(zhuǎn)染兔骨髓基質(zhì)干細(xì)胞,結(jié)合組織工程技術(shù)修復(fù)兔的下頜骨缺損,獲得了良好的骨再生效果。成體干細(xì)胞作為口腔組織再生的種子細(xì)胞已經(jīng)在諸多基礎(chǔ)實驗及臨床應(yīng)用上進(jìn)行了初步研究和討論,但基本上都是單獨(dú)以一種干細(xì)胞作為種子細(xì)胞,復(fù)合于各種支架材料中促進(jìn)口腔組織再生,再生的效果仍不理想。將兩種或多種干細(xì)胞共同培養(yǎng),再復(fù)適宜當(dāng)?shù)闹Ъ懿牧?促進(jìn)口腔再生可能是今后的一個研究方向。如將DPSCs、SCAP與DFSCs按牙齒的構(gòu)成順序進(jìn)行培養(yǎng)并復(fù)合于適