体外培养牙周膜干细胞促进其增殖的研究进展

吴玲

【摘 要】牙周膜干细胞因高度自我更新能力和多向分化潜能能形成类似于天然牙骨质牙周膜复合体的结构，使其在临床上具有广泛应用前景 ，目前在牙周组织工程方面的应用研究已取得一些进展，被认为是牙周组织工程的首选种子细胞，但是牙周膜组织中干细胞含量非常少，如何用成体干细胞替代牙源性干细胞，从而获得大量种子细胞。本文就目前体外培养牙周膜干细胞促进其增殖的研究做一综述。

【关键词】牙周膜干细胞；增殖；细胞因子

【中图分类号】R748 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7484（2014）02-0534-02

牙周炎是一种侵犯牙周组织（牙龈、牙周膜、牙骨质和牙槽骨）的慢性炎症性疾病，是由于细菌侵犯牙龈和牙周组织而引起的牙龈发炎肿胀，牙周袋形成、牙槽骨丢失，最终导致牙齿松动脱落病变，牙周炎是成年人牙齿丧失的主要原因之一。全球重度牙周炎患病率为5-20%。本文就目前体外培养牙周膜干细胞促进其增殖的研究做一综述。

1.1 釉基质蛋白（EMP）由上皮根鞘内层的成釉细胞分泌，主要成分是釉原蛋白（amelogenin，Am）和非釉原蛋白（non-amelogenin）。众多实验都已证实EMP对牙周膜干细胞和骨髓基质干细胞[7]有明显的促增殖作用，可以提高干细胞总蛋白的合成，碱性磷酸酶（ALP）的活性以及矿化结节的形成，并且作用的效果呈时间和质量浓度依赖性。刘兰宁等用不同浓度的EMPs诱导牙周膜干细胞，得出EMPs在一定浓度下可以促进人PDLCs增殖，以100mg/L浓度最佳。

1.2 骨形成蛋白（BMP）除BMP-1外其余均属于转化生长因子-β超家族成员，在胚胎发育期间由多种上皮和间叶组织产生，诱导间叶细胞分化为软骨细胞和成骨细胞，参与软骨与骨发育，参与四肢形成及肺、肝、肾等软组织发育，与交感神经元分化有关。在BMPs中，BMP-2的诱骨作用最强，是发现的唯一能单独诱导成骨的骨形成蛋白，存在于具有成骨潜质的细胞的细胞质中，可以诱导未分化的间充质细胞向成骨细胞和成牙骨质细胞分化，促进牙周组织新骨的形成。研究表明，BMP-2等因子可以影响牙周膜成纤维细胞（PDLFs）碱性磷酸酶的活性，调高与矿化相关的蛋白如骨钙素和骨桥蛋白等的基因表达，促进PDLFs向成骨细胞表型的分化。

1.3 碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）属于成纤维细胞生长因子家族， 能诱导神经外胚层和中胚层来源的细胞分裂和分化， 它没有种属特异性，可促多种细胞分裂和调节细胞分化与代谢， 并能促进创伤修复和促进成骨[1] ，刘晓勇等[2]用不同浓度（0.1-10 ng/ ml）的bFGF 作用于牙周膜细胞（ PDLCs），检测第24、48和72小时牙周膜细胞的增殖，得出的结果是5ng/ml和10ng/ml的bFGF可促进人PDLCs的生长和分化。吉建新等[3]用bFGF 和IGF-1单独或联合应用于人PDL细胞的实验结果显示bFGF 和IGF-1单独应用时均可明显促进PDL细胞增殖，bFGF最佳效应浓度为10 ng/ml，IGF-1最佳效应浓度为100ng/ml，两者联合应用对PDL细胞的增殖有协同作用。

1.4 胰岛素样生长因子（IGF）-1主要由肝脏合成， 大部分存在于血液中， IGF- 1和胰島素不仅结构相似， 功能也相似，都能产生快速的代谢作用和慢速的促生长作用，胰岛素的主要功能是调节碳水化合物的代谢，IGF-1的主要功能是调节机体出生后的生长[4]。郑巍等[5]（IGF-1对人牙周膜干细胞增殖能力的影响）的研究表明IGF-1具有促进牙周膜干细胞增殖的作用。他们推测IGF-1对人牙周膜干细胞增殖能力的影响可能是由于IGF-1诱导的细胞比正常细胞具有更强的有丝分裂能力。

1.5 血小板衍化生长因子（PDGF）是一种刺激结缔组织常见的多肽类调节因子，最初从血小板分离，后又证实存在于成纤维细胞、星形角质细胞、角质化细胞、上皮细胞等多种细胞中，并可由许多细胞合成并释放[6]。PDGF具有强烈的促进有丝分裂及细胞趋化作用，可以刺激多种细胞的分裂和增殖在牙周组织再生过程中，血小板衍化生长因子-β可能参与调控牙周膜细胞的增殖和分化等生物学活动。王金生等[7]通过不同浓度的PDGF-β作用于体外培养的人PDLCs，发现PDGF-β在一定浓度范围内可促进离体人PDLCs 的增殖，具有浓度效应。吉建新等[8]发现PDGF-β对HPDLFs 促增殖效应在1-50 μg/L，在5d范围内呈浓度-时间依赖关系，最佳效应时间为3d，最佳质量浓度为10μg/L。Tsuyoshi-Fujita等[9]用3H-TdR掺入法测定PDGF-β对HPDLFs DNA合成的影响，从而测定其它增殖效应，结果发现10 μg/L的PDGF-β比对照组能明显促进HPDLFs增殖。武云霞等[10]研究发现在一定条件下，NGF 和PDGF-BB 联合应用对HPDLCs 的生长具有协同促进作用。舒丹等[11]发现PDGF-BB 和bFGF 联合能更显著促进人PDLCs 的增殖并且具有明显的协同效应。

1.6 牙骨质附着蛋白（CAP）是一组从牙骨质中提取获得的，是一种牙骨质特异性分子，对矿化的牙根表面具有高度的亲和力，并能显著促进牙周膜细胞和牙龈细胞附着于牙根表面，因而被称为牙骨质附着蛋白。它是目前已被公认的、与牙骨质表面已发现的其它胶原分子及附着蛋白无关的牙骨质特异性胶原性附着蛋白。谢玉峰等[12]通过在人牙周膜细胞培养液中分别加入不同浓度的CAP，发现CAP对hPDLCs的促增殖作用呈浓度和时间依赖性， 0.5-2.0μg /mL 的CAP均能显著促进hPDLC s的增殖。

种子细胞、细胞生长调节因子与支架材料是牙周组织工程的三大基本要素，首先我们要解决的是如何获得足够的牙周膜干细胞。目前，大量实验室研究通过不同因素包括细胞因子，中药制剂等促使牙周膜干细胞的增殖，已取得一定的成效。然而，人体是一个复杂的结构，我们在实验里培养的牙周膜干细胞受到的干扰因素比较少，不能完全模拟人体内的复杂环境，年龄，炎症，机体的免疫状态等多种因素都对牙周膜干细胞起作用。因此，接下来我们要做的是如何使牙周膜干细胞在如此复杂的环境中增殖、分化，并保持稳定的性能，以此来促进牙周组织的再生，达到我们理想中的牙周组织的完全再生，真正意义上的治愈牙周病。虽然牙周膜干细胞的研究和临床应用已取得了许多突破，但其仍处于起步阶段，若要成功应用于临床，实现真正意义上的组织再生，仍有许多理论机制尚待研究，许多技术操作问题尚待克服。总之，牙周组织工程需要多学科、跨专业的共同协作，最终实现由基础实验到临床应用的转变。

参考文献：

[1]孙卫民，王惠琴，编著.细胞因子研究方法学.第一版.北京：人民卫生出版社，1999： 714-722.

[2]刘晓勇，张海燕，吕婴，李卫红.碱性成纤维细胞生长因子对人牙周膜细胞增殖与ALP活性表达的影响[J].北京口腔医学.2001年第9卷第2期.

[3]吉建新，廖伟娇，邱志辉，潘广祠，张婷.碱性成纤维细胞生长因子和胰岛素样生长因子-1对牙周膜细胞增殖的影响[J].GuangdongMedical Journal May.2005，Vol.26，No.5.

[4]Kurto luS，Ko ndolotM，Mazicio luMM，eta.l Growth hormone，insulin likegrowth factor- 1，and insulin- like growth factor-binding protein-3 levels in the neonatal period：a preliminarystudy.JPediatrEndocrinolMetab，2010，23（9）：885-889.

[5]郑巍，王石.IGF-1对人牙周膜干细胞增殖能力的影响[J].口腔医学研究2012年1月第28卷1期

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[7]王金生，周瑛.血小板衍化生長因子β对体外人牙周膜细胞增殖分化的影响[J].贵阳医学院学报2003.28（1）.

[8]吉建新，廖伟娇，邱志辉，潘广祠，张婷.血小板衍生生长因子-BB和转化生长因子-β对人牙周膜细胞增殖的影响[J].热带医学杂志2005年4月第5卷第2期.

[9]Tsuyoshi-Fujitaa B，Hideki S，Thomas E，et al.Differential effects of growth factors and cytokines on the synthesis of SPARC，DNA，fibronectin and alkaline phosphatase activity in human periodontal ligament cells.Cell Biology Intern，2004，28：281-286.

[10]武云霞，石瑾，孙晓军，聂瑞.神经生长因子和血小板衍化生长因子对人牙周膜细胞增殖 的影响[J].中国药物与临床2009年3月第9 卷第3期.

[11]舒丹，杨四维.血小板衍化生长因子和碱性成纤维细胞生长因子对人牙周膜细胞增殖的影响[J].国际口腔医学杂志 第36卷第6期2009年11月.

[12]谢玉峰，束蓉，宋忠臣，孙颖，罗敏，张秀丽.牙骨质附着蛋白对牙周膜细胞黏附、伸展及增殖的影响[J].上海交通大学学报 Vo.l 27No.6 Jun.2007.