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干细胞移植在口腔医学中的研究与应用进展

作者:牙易网 出处:临床口腔医学杂志 关键词干细胞移植 牙齿再生 

责编:admin 发布2018/1/9 20:25:52 [评论] [推荐] [打印] [关闭]

作者:吴宁,蒋生,徐晓刚,解放军第二军医大学附属长海医院
 
创伤、先天畸形、头颈肿瘤手术等原因造成的口腔和颌面缺损,严重影响患者的生理、心理及美观。全球近乎85%的人口都存在着不同程度的口腔软硬组织疾病,需进行替换或再生修复。组织工程治疗的一个重要研究领域即细胞治疗技术,而各类干细胞应用是主要的核心技术和方向。干细胞具有较强的增值能力、多向分化潜能和免疫调节等功能,用于进行修复或替代缺损的各类组织和器官。
 
根据干细胞的组织来源的不同分为胚胎干细胞和成体干细胞,由于胚胎干细胞具有伦理争议性,研究应用范围较狭窄。骨髓、皮肤、脂肪、脑、肝脏等组织器官中均发现成体干细胞的存在,具有组织来源广和免疫排斥反应低等优点,成为近年来的研究热点。随着干细胞分离提纯与鉴定技术不断提高,牙髓、牙周膜、牙龈、牙囊、脱落乳牙、根尖乳头等牙源性成体干细胞广泛应用于口腔医学并得到认可。
 
1.干细胞与牙齿的再生
 
恒牙由于创伤、牙周病、龋齿等原因出现缺损甚至缺失,种植牙、填充材料、固定桥修复和可摘活动性义齿等传统的修复方法具有无生物功能、舒适度差等缺点,影响治疗效果。Chai Y和林云峰先后提出干细胞可应用于牙齿损伤修复以及再生的设想,为其在牙再生的应用提供了理论基础。Sonoyama W等首次成功将人根尖乳头干细胞和牙周韧带干细胞移植到迷你猪牙损伤模型,成功产生牙根/牙周复合体,加速牙齿恢复。此后,干细胞移植在比格犬和小鼠等牙齿缺损模型的具体证据和作用机制相关研究不断开展。研究发现小鼠移植牙髓干细胞复合羟基磷灰石/磷酸三钙后,可在体内形成明显的牙质/牙髓样复合体。
 
有研究表明,尽管人牙囊细胞和人牙乳头细胞在体外有明显的特异蛋白表达不同,但两种干细胞移植进入裸鼠体内后均能促进牙质和牙髓样组织的再生。近年来,干细胞在牙齿再生方面的动物实验研究已经相对成熟,人们逐步开始探索干细胞联合新疗法。IoharaK等研究发现将牙髓干细胞和粒细胞集落刺激因子联合移植治疗牙髓切除比格犬模型,与单纯的牙髓干细胞治疗相比能够更有效的促进牙本质和牙髓再生。随着干细胞技术的不断发展,各种干细胞联合治疗手段逐渐走入人们的视野,这将加快牙齿损伤修复及再生速度。
 
2.干细胞与牙周组织再生
 
牙周组织疾病可破坏牙质骨、牙周膜、牙龈和牙槽骨等牙周组织。IglhautJ等观察到干细胞可迁移至猕猴受损的牙周组织并继续进行有丝分裂,为干细胞治疗牙周组织损伤提供理论依据。刘宏伟等将分离获得的犬骨髓基质干细胞以胶原膜为移植载体自体移植到下颌后牙的缺损中,发现骨髓基质干细胞可加快牙槽骨的再生。脐带间充质干细胞和牙龈间质干细胞等多种成体干细胞均可作为牙周组织修复再生的种子细胞,其中目前在口腔医学应用比较成熟的种子细胞是牙周膜干细胞和骨髓间充质干细胞,广泛应用于治疗各种牙周损伤的应用研究。
 
近年来,联合多种干细胞如牙周膜干细胞-牙囊干细胞治疗牙周组织缺损逐渐取代单一干细胞移植,备受科研工作者的关注。目前,干细胞移植的动物实验研究表明能够安全有效地对牙周组织损伤进行修复再生,为其进入临床打下了坚实的理论和实践基础。陈发明等使用自体牙周膜干细胞移植辅助治疗牙周缺损的30名患者,直接证明了干细胞移植治疗具有较高的安全性和有效性,为干细胞移植在再生牙科中的可行性和功效提供了临床依据。
 
3.干细胞与颌面骨修复
 
意外创伤、肿瘤切除以及火器伤等是现代社会颌面部骨缺损的主要原因,目前传统的颌面骨修复治疗方法主要是自体组织和人工材料移植,尚不能达到完全修复的作用。干细胞移植在骨和肌肉等损伤修复中应用广泛,可完全修复骨缺损并加速其修复过程。郑有华等将干细胞应用于兔颌面骨缺损修复,6周后即观察到有明显的成骨现象,12周后骨缺损被完全修复。近年来,骨髓基质干细胞移植在羊和微型猪颌面骨缺损模型进行治疗,发现干细胞可使颌骨损伤提前修复,甚至达到完全修复的程度,表明干细胞在颌面骨修复中具有极大的临床应用潜力。
 
随着我国的中医和中草药深入研究,干细胞联合中药尤其是淫羊藿苷治疗也逐渐应用到口腔医学上。李春梅等发现淫羊藿苷可以加强大鼠颌骨骨髓基质细胞成骨能力,同时有研究表明淫羊藿苷联合骨髓间充质干细胞可提高骨修复的质量,为大体积骨缺损的临床修复提供了新策略。
 
4.干细胞与血管再生
 
创伤和口腔疾病易破坏颌面部和牙周血管,造成损伤延迟愈合甚至不愈合,危害人类健康。研究表明,人胎盘间充质干细胞、牙髓干细胞和内皮干细胞等可以通过旁分泌和自分泌多种细胞因子,促进新血管和神经的生成。牙髓干细胞能分泌包括血管生成素、内皮素1、白介素8、胰岛素样生长因子结合蛋白-3等多种蛋白分子,促进内皮细胞增殖、迁移以及基质的黏附作用,刺激VEGF介导血管生成作用,加强血管的稳定性。张坡探索干细胞与血管再生的关系,研究发现骨髓间充质干细胞体外诱导分化成血管内皮细胞和参与缺血组织新生血管再生。此后干细胞移植应用于治疗心肌梗死和软骨损伤等疾病,促进骨、软骨和心肌等多种组织结构血运重建,并逐渐应用于牙髓和颅面骨损伤修复等口腔医学领域。Zizka R等利用干细胞促进血运重建和血管再生的作用来治疗幼齿牙髓坏死,并对目前临床治疗方案进行研究总结,为干细胞在口腔医学的应用提供了临床依据。
 
从牙齿种植到口腔组织修复和再生,生物技术和组织工程材料的应用将成为未来重要的治疗策略,在控释药物递送、仿生和人工模拟等方面发挥巨大作用。干细胞作为组织工程技术,由于其多向分化潜能、分泌作用和免疫排斥小等优点,成为各类组织再生和修复的首选技术。多元化生物材料的开发、生物技术药物和蛋白的广泛应用、纳米生物科技与医药材料的进一步融合,都将进一步促进生命科技与口腔医学的深入结合与成果应用,干细胞与生物材料联合必将是未来科技创新的热点领域和重要方向。
 
来源:吴宁,蒋生,徐晓刚. 干细胞移植在口腔医学中的研究与应用进展[J]. 临床口腔医学杂志,2017,33(08):505-507.

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