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干细胞在口腔医学中的研究与应用特点
摘要背景：牙髓干细胞、骨髓基质干细胞和牙周膜干细胞属于口腔中的成体干细胞，具有成体干细胞的两大特征：较强的自我更新能力和分化潜能。通过对口腔中多种干细胞的深入研究，有助于人类更加深入地揭示牙齿硬组织形成过程与诱导机制，进而指导临床相关治疗与预防。目的：总结各类口腔成体干细胞的特点及在临床中的应用前景。结果与结论：随着研究的深入，口腔特有的成体干细胞将会逐渐被发现，从而建立完整的干细胞库，为口腔各组织的组织工程研究提供可能的细胞来源。
关键词：干细胞;牙髓干细胞;骨髓基质干细胞;牙周膜干细胞;口腔医学;综述文献
0 引言
干细胞根据其来源不同可以分为4种[1]：①成体干细胞：在胎儿、儿童和成人组织中存在的多能干细胞统称为“成体干细胞”。成体干细胞是指那些组织或器官特异性干细胞，主要用于保持细胞功能的稳态。②胚胎干细胞：是指在受精卵植入子宫壁之前取自于囊胚内细胞团的胚胎干细胞，胚胎干细胞具有多向分化能力，能自我复制，但这项研究会引起伦理上的争议。③胎儿干细胞：妊娠大约3个月时胎儿器官形成，妊娠6个月时胎儿器官逐渐增大并可独立于胎盘行使的能力，胎儿生长迅速，所以包括脑在内的所有组织中均含有干细胞，同样对于胎儿干细胞的研究也存在着强烈的伦理争议。④核移植干细胞：核移植干细胞与成体干细胞具有的遗传信息完全相同，而且能够产生身体所有组织的替代细胞。相当于自体移植，因而避免了干细胞在移植中的免疫排斥问题。
目前，成体干细胞是干细胞领域研究的新热点。近来有研究表明，皮肤、乳腺、肌肉、甚至神经组织等成熟组织器官中都存在成体干细胞[2-4]。因此，本文就口腔中各类成体干细胞的特点及应用前景做一综述。
1 资料和方法
1.1 资料来源
由第一作者于2008-01/2009-05进行检索。检索时限为1999-01/2009-04。检索
1.2 入选标准
纳入标准：干细胞在口腔医学领域里的基础研究及临床应用方面的文献。
排除标准：①较陈旧的文献。②重复研究。
1.3 数据的提取
共收集到80篇关于各种口腔干细胞的特点及其临床应用方面的文献，排除发表时间较早、重复及类似研究，纳入19篇符合标准的文献。
2 结果
恒牙因各种原因出现缺损缺失，需要以人工修复体来恢复口腔功能和面容美观。目前治疗措施有填充材料、种植牙、烤瓷牙等，但所有这些都不是最理想的治疗方法，干细胞的研究将有利于改善这些情况。以下将描述几种干细胞在口腔医学中的应用。
2.1 牙髓干细胞(dental pulp stem cells, DPSCs)
牙髓干细胞是一类来源于成年机体牙髓组织，具有自我更新和多向分化潜能的未分化细胞，2000年Gronthos等[5]首次提出这一概念，为颅颌牙科研究开创了新领域。正常情况下，DPSCs处于静息状态，维持牙髓中细胞的新老交替和功能的稳定，当牙髓组织受到外界刺激或损伤时，该细胞能分化为成牙本质细胞，参与牙髓的修复重建。目前，对牙髓干细胞的研究，主要通过体外诱导牙髓细胞，通过检测牙本质特异性蛋白(DSPP)、碱性磷酸酶活性等相关标记物的变化，可鉴定其分化能力。同时，DPSCs表达基质细胞抗原和CD146这两种早期间充质干细胞的表面标志[6-7]。通过研究表明牙髓干细胞在未分化状态下，不表达牙本质特异性蛋白，在牙髓中牙本质特异性蛋白被认为是成牙本质细胞特有的标志物, 而牙髓干细胞在矿化诱导液的作用下，牙本质特异性蛋白明显表达[8]。这说明牙髓干细胞在矿化诱导液的作用下，具有向成牙本质细胞分化的功能。刘宏胜等[9]从人类的年轻恒牙中分离、培养得到牙髓间充质细胞，此细胞具有较高的增殖能力和间充质干细胞表面特征,在体外诱导下能分化为成骨细胞、脂肪细胞和神经元, 具有多向分化的潜能。Gluhak等[10]的研究，证实细胞外基质磷酸糖蛋白与细胞分化相关, 当DPSCs分化后，DSP上调，细胞外基质磷酸糖蛋白下调，细胞外基质磷酸糖蛋白是矿化的抑制剂。这一研究表明在研究成牙本质分化时，细胞外基质磷酸糖蛋白也可以作为监测DPSCs的指标。但对牙髓干细胞的来源、鉴定、定位尚缺乏明确认识。在乳牙牙髓干细胞体外诱导成骨细胞的实验研究中，得出人的牙髓干细胞呈集落状生长，有细胞克隆形成, 细胞表型呈现多样性[11]。cDNA微降分析结果表明，在超过4 000个已知的人类基因，DPSCs和骨髓基质干细胞有相似的基因表达水平。但在某些与矿化相关蛋白的基因表达上也存在差异，说明DPSCs和骨髓基质干细胞这两种前体细胞在形成矿化基因表达模式上是不相同的。Iohara等[12]将狗的DPSCs联合骨形成蛋白2回植到己行牙髓切断术的牙后，有修复性牙本质形成。这些实验初步展示了，在牙髓里一大群定向分化的前体细胞中可能存在着一小部分具有高度增殖能力，能够自我更新的多能干细胞即牙髓干细胞[13]。
2.2 骨髓基质干细胞
骨髓基质干细胞是成体干细胞的一种，具有来源丰富、取材容易、体外培养增殖稳定、能表达成骨细胞的表型、植入机体内能快速进行成骨活动等特点。在特定的条件下可以形成多种间充质细胞，包括成骨细胞、成纤维细胞、软骨细胞、脂肪细施、肌肉细胞及内皮细胞等。Modino等[14]的研究表明，成体骨髓基质干细胞可作为牙间充质的替代物，与胚胎牙上皮细胞作用形成牙胚，是目前惟一被证明可以被用于牙组织工程的非牙源性细胞。同时该细胞由于其多分化潜能和体外可大量扩增的特性，将成为颌骨组织工程最有前景的种子细胞。
2.3 脱落乳牙牙髓干细胞 2003年Miura等[15]
从脱落乳牙的牙髓组织中发现并分离出具有高分化潜能的单克隆干细胞--人脱落乳牙干细胞(sem cell from human exfoliatedducidonsteeth, SHED)，这是首次从人类自然可替换的器官乳牙获得干细胞，并发现这种干细胞与血液中干细胞相似。在体外SHED显示出比骨髓基质干细胞更强的增殖、克隆形成率和倍增率，基质细胞抗原和CD146(MUC18)表达阴性，也主要分布在微血管周围，体外培养具有分化为神经细胞、脂肪细胞和成牙本质细胞特性，表达间充质和血管相关的标记，经矿化诱导或骨形成蛋白4刺激后，SHED在体外也能形成钙化结节，并且与钙化成骨，成牙本质相关的蛋白表达增加，体内实验可在免疫缺陷小鼠皮下成骨和产生牙本质样物质，在小鼠脑内表达神经细胞的标记物逐渐失去了纤维细胞样形态，表现出胶质细胞的特征。目前，对于脱落乳牙牙髓干细胞在临床中的应用，有待于进一步研究。
2.4 牙周膜干细胞(periodontalligament stem cells ，PDLSCs)
2004年Seo等[16]采用酶消法将健康成年人牙周膜组织制成单细胞悬液进行体外培养，首次分离出牙周膜干细胞。同时发现体外培养的牙周膜干细胞具有比骨髓基质干细胞、牙髓干细胞更强的增殖率。有学者采用胶原酶和Dispase酶联合消化法培养人牙周膜干细胞，该方法分离的人牙周膜干细胞具有干细胞的超微结构、细胞周期及表型特点[17]。还有研究学者利用家犬下前牙牙周膜作为组织来源，消化法获得牙周膜细胞，采用细胞克隆分离培养的方式，成功分离培养了犬牙周膜干细胞，该细胞具有很强的克隆形成能力和多向分化潜能。自体牙周膜细胞可作为牙周组织工程的种子细胞[18]，但在牙周病损部位，牙周膜细胞来源非常有限。
不同牙周膜干细胞克隆珠有不同的分化潜能。PDLSCs经诱导也可在体外形成矿化结节，表达碱性磷酸酶或骨唾液蛋白，当将其移植至免疫缺陷的小鼠，PDLSCs能产生沿牙周膜结缔组织方向走行的牙骨质样结构。经过4~6 个月冻存后的牙周组织中也可以分离培养出PDLSCs，这些干细胞的性质与从新鲜组织中分离培养出PDLSCs没有显著差异。因此，牙周膜干细胞的克隆能力、高增殖能力及其形成牙骨质牙周膜样结构的特性都再次表明了其作为一种新的干细胞的独特性。牙周膜干细胞作为一种新发现的干细胞，以其独特的性能和与牙周组织密切相关的特点，为能够实现真正意义上牙周组织的再生与重建发挥了重要的作用。
2.5 根尖乳头干细胞
正在萌出的根尖部有一特殊的的组织--根尖牙乳头。与相邻的牙髓组织相比，根尖牙乳头质地较韧，血管较少从其中分离的干细胞一根尖牙乳头干细胞(stem cell from apical papilla，SCAP)比牙髓干细胞具有更高的增殖活性，在体外SCAP也可横向分化为牙本质细胞和脂肪细胞，并能产生比牙髓干细胞更多的牙髓-牙本质复合物，CD24是SCAP较特异的表面标志物，当SCAP转化为牙本质细胞后，CD24的表达水平降低，因此，SCAP的高增殖潜能和分化能力使之被认为是牙组织工程中较有潜力的种子来源[19]。学者以利用SCAP进行生物牙根再生。
2.6 唾液腺干细胞
目前有关唾液腺干细胞的研究较少，而且存在争论，处于未知状态，对于其来源存在着两种不同观点：一种观点认为，导管上皮是主要来源;另一种观点认为，具有增殖分裂活性，停留在腺泡，间质中的前体细胞都可能成为组织损伤修复时干细胞的来源。经研究表明，唾液腺内存在具有多向分化潜能的干细胞。学者们认为，唾液腺干细胞与同样起源于内胚层的肝脏干细胞，胰腺干细胞，在组织定位、特异标志物、分化潜能、分化调节等方面均有相似之处，这为唾液腺干细胞的研究提供了方向。
3 讨论
目前口腔干细胞相对于其他组织干细胞的研究尚有很大差距，对其分离-培养条件鉴定及横向分化条件等还知之甚少。随着研究的深入，可能还不断会有新的口腔干细胞被发现，从而建立完整的干细胞库，为口腔各组织的组织工程研究提供可能的组织来源，相信口腔医学必定会随着干细胞邻域的突破获得飞跃式的进步。
参考文献
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