年轻恒牙牙髓再生治疗的研究进展 ①

高碧云

(广西医科大学口腔医学院儿童牙病科，广西 南宁 530021)

年轻恒牙牙髓感染的治疗是一项极其复杂而艰巨的任务，是儿童口腔医学研究的难点和热点。对于牙髓感染或坏死的根尖孔未闭合的年轻恒牙，临床上传统的治疗选择是使用氢氧化钙(calcium hydroxide)进行根尖诱导成形术(Apexification)[1]。根尖诱导成形术在过去的几十年里一直是罹患牙髓病和根尖周病的年轻恒牙的常规治疗方法，其治疗特点是通过加强根管消毒并利用药物的诱导作用，恢复根尖部牙髓或牙乳头活力，使根尖继续发育和根端闭合。但它也有许多缺点：治疗周期长；需多次就诊；临时修复材料脱落或封闭性不佳会导致根管内再感染；由于长期使用氢氧化钙制剂还会增加患牙根折风险。这种治疗方法仅仅是使根尖原位关闭，髓腔内无血管化的活性组织生成，牙齿无感觉及防御等功能，无牙本质继续形成，空虚的根管仍需要进行充填，无法改变管腔过大、管壁过薄状况[2]。

近年来，学者们一直探索着新的治疗方法以避免上述弊端，尝试着以生物学为基础的方法治疗牙髓感染的年轻恒牙，期望产生功能性的牙髓牙本质复合体来修复患牙。“牙髓血运重建”这个概念是在2001年1waya等[3]描述1例牙髓坏死伴根尖周脓肿的年轻恒牙的根尖周炎症愈合和牙根继续形成时首次使用。有学者认为“牙髓血运重建”不能确切描述这些病例中根尖周炎症愈合和修复过程，越来越多的学者使用“牙髓再生治疗”(regenerative endodontic treatment/procedure，RET/REP)这一名词[4]。

1 牙髓再生治疗的提出和发展

牙髓再生治疗是最近几年兴起的一种新的治疗方法，包括消毒根管，形成血凝块和封闭冠部通路。再生治疗在消除了根管感染之后，只需复诊1次即可完成治疗，节省了治疗时间和费用；治疗结束后不需要根管充填；可避免发生根折；再生的硬组织不但可以沉积在根尖形成正常的根尖封闭，还可以沉积在根管侧壁，增加管壁厚度，增强牙体抗性[5]。

20世纪70年代，学者开始探索感染年轻恒牙的再生治疗。Iwaya等[3]报道了1例13岁未发育完成的第二前磨牙因根尖周炎伴瘘管就诊的病例，与传统的根管治疗术不同，此病例在彻底去除了根管内感染物之后，根管内置复合抗菌药物并封闭冠部，15个月复诊发现新生组织生成，电测有反应。术后30个月追踪随访发现，牙根继续发育，根管壁明显增厚，根尖完全闭合，分析认为，尽管大部分牙髓坏死并严重感染，粗大的根尖孔处可能有微量牙髓存活，这些残髓组织在感染消除后，可以向冠部生长，促进牙根发育。

Banchs等[6]对坏死感染的年轻恒牙用复合抗菌药物进行彻底消毒，以患牙根管内的血凝块作为基质充盈根管，严密封闭冠方，促使血管再生，术后24个月随访发现，治愈后的牙根得以继续发育，根尖闭合，根管长度增加，管壁增厚，而且牙髓活力冷测出现反应。基于牙根发育完成的事实，推测新生组织为拥有成牙本质细胞功能牙髓，而血凝块则充当新生组织长入的支架。

然后，有学者对患根尖周炎或根尖脓肿的年轻恒牙进行保守治疗，开髓后，次氯酸钠和双氧水冲洗根管。吸干，封入CH，并定期复诊更换CH。整个治疗过程中，不对根管进行任何机械预备。术前术后对比X线表明，病例牙根尖均发育完成：根长增加，管壁增厚。推测，当牙髓完全坏死时根管内的新生组织是牙骨质，牙周膜和骨组织，使管壁增厚的是牙骨质；年轻恒牙根管粗大血运良好，部分牙髓可耐受根尖脓肿而存活并形成牙本质，与长入的牙骨质混合[7-8]。

最初的学者使用三联抗生素糊剂(甲硝唑、米诺环素、盐酸环丙沙星)进行根管消毒，却意外地发现其能够促进牙根继续生长。动物模型中的结果表明，使用抗生素糊剂治疗的年轻恒牙43.9%根管壁增厚，54.9%出现根尖封闭，64.6%根尖暗影消失或减小[9]。Shah等[10]的临床研究中对存在根尖周炎的年轻恒牙使用抗生素糊剂进行治疗后，93%的牙齿根尖暗影吸收，57%的牙齿牙本质壁增厚，71%的牙齿牙根长度增长至接近同名牙。该方法的具体机制并不明确，可能为抗生素使牙本质中的胶原纤维暴露，导致生长因子含量增加，提高了宿主牙本质细胞的生长速率[10]。

2 牙髓再生的组织学要素

组织学的三大要素：干细胞、生长因子和生物支架，这三者在牙髓血管再生中起协调作用。最近也有新的学说提出，即生物微环境是组织学不可或缺的第4个因素，在干细胞体内存活情况中起着重要的作用[11]。

2.1 干细胞

干细胞具有多向分化的潜能，是牙髓血管再生的生物学基础。2000年，Gronthos等[12]首次自成人牙髓组织中分离出干细胞，并将其命名为牙髓干细胞(DPSC)，为组织学的应用奠定了基础。迄今为止，学者已成功分离出的牙齿干细胞包括牙髓干细胞(DPSC)、根尖乳头干细胞(SCAP)、乳牙牙髓干细胞(SHED)及牙周膜干细胞(PDLSCs)[13]。

但是干细胞应用中仍面临着巨大的挑战，干细胞的来源和数量是我们需要考虑的问题。非本体来源的干细胞移植存在着免疫排斥和感染的风险，且符合提取要求的干细胞能被成功提取后也所剩不多。解决这些问题只能是寻求更多的干细胞来源。如已有学者通过实验发现炎症牙髓组织也可分离出牙组织，非牙源性组织也能刺激牙源性再生反应[14]。有学者研究了将内源性细胞归巢技术应用于牙髓再生，证明了干细胞移植可被利用自身体内细胞进行组织再生的方法替代[15]。

2.2 生物支架

生物支架可为干细胞的增殖分化提供生长空间，可为血管和神经的再生起支持作用。作为牙髓组织再生的支架材料首先应具有以下的基本特点： 必须有良好的生物相容性和无毒性； 在体内必须有可降解性，植入机体内的支架材料应能被周围组织吸收而不需要二次手术取出，其降解率宜与组织的形成速率保持一致，以便新形成的组织能及时取代原有支架的机械负载功能；应有合适的孔隙率，以便于细胞在其中进行渗透和生长并传递各种营养物质、氧气和新陈代谢产物； 应具有合适的物理机械性能，便于进行各种特殊的模型构建。目前，在牙髓组织工程中应用最为广泛的生物材料有两类： 一类是人工合成的高分子聚合物(如： 聚乳酸、聚乙醇酸及二者共聚物)； 另一类是从生物资源里提取的基质(如： 重组胶原、藻酸盐)[16]。

外源性材料的植入有可能引发机体炎症反应等问题，且细胞外基质是一个复杂的、动态的微环境，其中包含多种不同功能的生长因子参与细胞相关活动的调控，而外源性支架材料形成相似环境的能力十分有限。利用细胞或机体本身所具备的能力来构建一种生长因子及细胞的载体或微环境，可有效解决这些问题[14]。

2.3 生物因子

生物因子的应用，对牙髓血管再生治疗的成功起着关键作用。生物因子包括内源性生物因子和外源性生物因子。其中，内源性生物因子主要来源于牙本质、根管内血凝块等。这些生物因子通过根管预备和冲洗释放到根管内的方式，与靶细胞的受体相结合，在细胞增殖分化过程中起调控作用，进一步促进血管和神经的形成[17-18]。

不同生物因子的生物学作用不同，若想实现特定的分化，则需用不同的生物因子诱导不同来源的干细胞。只有熟悉各类生物因子的生物学特性和其与干细胞的关系，才能确保牙髓再生治疗术的治疗效果[19]。

生物因子稳定性差，体内半衰期短，分解速度快，直接使用很快被稀释代谢，大剂量使用则会导致不良反应，成本高等缺点，限制了其临床应用。因此如何建立有效的缓释系统，保护生物因子在体内的活性，维持其有效的生物学浓度是临床上极具挑战性的问题。

3 牙髓再生的新思路

3.1 组织工程方法可以实现牙髓组织的再生

组织工程是研究和开发具有修复和改善损伤组织功能的生物替代物的一门科学，其原理和方法是先在体外将细胞种植于具有良好生物相容性、可被人体吸收的生物材料上形成细胞生物材料复合支架，并将该支架植入机体组织、器官病损部位，以达到修复创伤和重建功能的目的。年轻恒牙开放的根尖孔与相对短小的牙根能保证新生组织充足的血供，是组织工程最佳的适应证。

组织工程所用的支架材料，除了要有一定的机械强度和较高的孔隙率、比表面积外，还应具备：良好的生物相容性，在体内不会引起炎症或致畸反应；适当的生物可降解性，在细胞生长繁殖的同时支架材料同步降解；易加工成所需要的形状。在牙髓组织再生的动物模型中，Hung等[20]利用兔的牙髓干细胞负载于胶原支架材料上，回植入兔的牙槽窝内，发现类牙齿样组织。Zheng等[21]将猪乳牙牙髓干细胞与β-TCP负载后回植于猪下颌骨缺损部位，可观察到类骨样结构生成。体外培养的DPSCs在聚乙醇酸(PGA)支架上生长良好，将其置于根管内并植入裸鼠皮下培养一段时间后通过牙齿切片可以观察到血管化良好的类牙髓样组织，并有连续的牙本质样物质沉积。

3.2 干细胞在组织工程中作为种子细胞

干细胞治疗的理念是利用干细胞替代、修复和加强受损的组织与器官的生物学功能，达到组织再生或修复的目的。获得合适的干细胞来源是干细胞治疗的重要部分。乳牙牙髓干细胞(stem cells from human exfoliated deciduous teeth，SHED)是早期外胚叶间充质组织头部的神经嵴细胞迁移衍生出的牙髓间充质干细胞。2003年，Miura等[22]在7～8岁儿童的脱落乳牙牙髓中分离出具有高度的单克隆能力、增殖能力、体内成骨等能力的多能干细胞，并命名为SHED。之后，多项研究进一步表明SHED具有成骨分化、成脂分化、神经细胞方向分化等多向分化潜能，而且乳牙牙髓被视为生物废弃物，数量可观，符合伦理要求，因而渐渐成为干细胞领域的研究热点。

年轻恒牙牙髓再生旨在通过DPSC分化为成牙本质细胞和血管内皮细胞，形成新生牙本质、血管及神经，促进牙髓活力恢复及牙根的继续发育，是治疗年轻恒牙牙髓病变的新思路。近年来，学者们广泛研究了SHED、根尖周牙乳头干细胞(stem cells from apical papilla，SCAP)和DPSC在牙本质-牙髓组织工程再生中的作用。在体内，SHED不仅可存活、增殖并形成牙本质样结构，还可分化为牙本质细胞样细胞和内皮样细胞并形成含血管网的类似生理性牙髓样结构[23]。研究证实，SHED可分化为成牙本质细胞和血管内皮细胞，前者可分泌牙本质涎磷蛋白与牙本质基质蛋白，并形成管状牙本质，后者可形成和宿主脉管相连的功能性血管[24]。在组织工程牙髓再生的研究中，将SHED和生物支架(PuramatrixTM或 rhCollagentypeⅠ)置入全长根管后移植到裸鼠背部皮下，发现SHED可分化成具有分泌功能的成牙本质细胞，并形成和正常牙髓的细胞、血管组分类似的功能性牙髓和管状牙本质[25]。这些都是异位牙髓再生的研究，目前还需要进一步探索SHED在口腔环境中介导牙髓-牙本质再生能力。

4 牙髓再生存在的问题与展望

对牙髓坏死的年轻恒牙，临床上可以通过根尖诱导成形术使其得以保存，但还是有很多牙齿即使经过牙髓治疗，依然没有机会保存下来。而组织工程有可能使患牙恢复结构的完整性。即通过体外诱导成牙本质细胞再生结合支架形成三维组织结构(或整合入血管、神经等)，移植到体内并为其提供血运重建和神经再生的诱导微环境，从而保证移植组织生存并发挥功能。这是一种理想的牙髓再生过程。然而不管哪一方面的突破都是非常困难的，甚至有些还只是理论上的猜想，或者处于发展的早期。在牙髓再生学的发展中，最富挑战性的就是怎样使各个组成过程最优化并融为一个整体，最终实现牙髓-牙本质复合体再生。