探究牙髓干细胞在软组织再生和修复中的应用

肖静雯，施素萍，殷巍巍

（1.海门市人民医院口腔科，江苏 南通 226100；2.南通市口腔医院，江苏 南通 226001）

牙髓干细胞是一种具有较强克隆形成能力的软组织，位于牙髓腔内，具有自我更新能力，其免疫表型与骨髓间充质干细胞极为相似。由于牙髓干细胞具备多向分化能力，在特定环境下，可实现软骨、肌细胞、骨及神经样细胞等组织的有效分化。

1 牙髓干细胞的涵义与研究发展

1.1 牙髓干细胞涵义

干细胞的概念最初是由Maksimov在1909年发现并提出的，它主要是指具有自我更新与分化成特定组织器官能力的未充分分化的细胞。干细胞不仅能在发育过程进行再生，还能在后天疾病与损伤中进行再生，它主要是指已分化的细胞来源。随人们对干细胞开展了越来越多的研究，人们已充分认识到干细胞治疗对提升患者生活质量的重要意义，这些患者所患疾病一般包括心肌缺血、阿尔茨海默病及牙齿丧失等。

1.2 牙髓干细胞研究发展

随干细胞研究的不断深入，诸多证据表明干细胞主要存在于龛，其含有的干细胞明显多于其他组织。牙髓作为间充质干细胞的主要来源，其较为适用于组织工程。牙髓干细胞主要是指位于牙髓内，可快速增殖，并具有克隆能力的牙髓细胞，其是由Gronthos等学者在2000年提出的，其所具有的免疫表型与骨髓间充质干细胞较为相似。牙髓干细胞在不同环境下，可培养出Oct-4、Sox-2、Lin-28及NANOG四种多能标记物。牙髓干细胞主要来源于脱落的智齿、乳牙及正畸牙，由于其来源较为丰富，基本上不涉及伦理问题，所以其在再生医学领域，具有广泛的应用前景。牙髓干细胞可分化成成牙本质细胞、成骨细胞、神经祖细胞、软骨细胞及脂肪细胞多种细胞类型。同时，牙髓干细胞还具有高度增殖特性，使其不仅便于细胞的体外扩增，还能有效提升其分化潜能。

2 牙髓干细胞的优势

2.1 牙髓干细胞所具有的优势：

（1）牙髓干细胞来源较为广泛。

牙髓干细胞来源较为广泛，一般包括脱落的乳牙、多生牙、拔除的第三磨牙、正畸减数牙及龋坏的乳牙等。牙髓干细胞的牙细胞来源较为广泛，目前已被广泛应用于再生医学的研究与临床中。由于牙髓干细胞具有较强的多向分化潜能，能定向分化成牙本质细胞，并形成修复性的牙本质。牙齿再生是以替代人工种植体，再生出具有生物活性组织工程牙齿为最终目标的。

（2）牙髓干细胞分离方法较为简单。

牙髓干细胞多分离于拔除的牙齿，患者拔牙术后并发症也较低，对人体损伤较小，且通常无伦理道德方面争议，随牙髓干细胞分离、培养技术的日益成熟，其在再生医学中应用广泛，其中牙齿再生是具有复杂多学科性质的。

（3）牙髓干细胞具有良好的分化潜能。

牙髓干细胞相较于人体骨髓间充质干细胞，其分化潜力较好，可分化为成骨细胞或脂肪细胞等中胚层或外胚层来源细胞，用途也较为广泛，可通过定向分化成为成牙本质细胞，对牙本质具有一定的修复作用。由组织胚胎发育过程可知，头面部中多数结缔组织均来源于神经嵴细胞，而头面部组织包括骨、软骨、牙骨质、牙本质、牙周膜及牙髓等组织，因此，牙髓干细胞也主要源自神经嵴细胞。由于牙髓干细胞具有神经嵴细胞的部分特性，经正常条件培养，则可表达为神经巢蛋白与胶质纤维酸性蛋白物质。由恒牙牙髓中提取的牙髓干细胞，其形态相似于成纤维细胞形态，所以，牙髓干细胞可表达SH4、SH2、CD44等多种间充质细胞具有的抗原标记物，但其对CD14、CD45及CD34等造血系统具有的抗原标记物并不表达，这说明牙髓干细胞具有较为良好的多向分化潜能。

3 牙髓干细胞（DPSCs）应用于各软组织的再生与修复

3.1 牙髓干细胞应用于神经组织

牙髓干细胞由于其胚胎起源于神经嵴，即便未对神经元分化进行诱导，仍能对神经嵴某些标志物进行高表达。牙髓干细胞与其他间充质干细胞相比，其对神经系统的病理性改变主要表现为对神经的支持与保护作用[2]。医学研究人员通过不同方法研究牙髓干细胞在神经疾病中的再生与修复潜能，以神经元变性为病理特征的帕金森与阿尔茨海默病等神经退行性及神经损伤性疾病的改善效果较为明显。

帕金森是指由中脑黑质多巴胺能神经元变性死亡，引发纹状体（DA）含量呈显著性减少引起的疾病，是以静止性震颤、肌强质、运动迟缓、姿势步态障碍及非运动等症状为临床表现。在神经分化诱导条件下，以免疫细胞化学、形态学及流式细胞术，通过定量聚合酶链式反应、酶联免疫吸附实验有效正实了牙髓干细胞（DPSCs）可分化为多巴胺神经元的作用。由牙髓干细胞分化的星形胶质细胞以旁分泌BDNF和自分泌方式，对避免多巴胺神经元（DA）遭受6-羟基多巴胺毒性具有重要保护作用，有利于多巴胺神经元（DA）的再生与修复。

3.2 牙髓干细胞应用于血管组织

通过对牙髓干细胞（DPSCs）施加剪切力，借助Notch-EphrinB2等信号作用，显著上调了对血管内皮生长因子及其受体-2、等动脉标志物基因的表达水平，对静脉标记物与蛋白质的表达水平具有一定下调作用，这说明牙髓干细胞（DPSCs）的血管分化能力较强。部分血管生成因子对血管内皮细胞再生与修复作用显著，如白细胞介素-8、内皮素-1、胰岛素样生长因素结合蛋白-3及血管生成素等。

3.3 牙髓干细胞应用于角膜组织

视网膜神经节细胞（RGCs）是指以视神经纤维为轴索、处于视网膜最终段的神经细胞。多数视网膜退行性疾病患者，多是由视网膜神经节细胞损伤引发的病理改变。为实现角膜再生，加强视网膜神经节细胞（RGCs）的活力与功能是势在必行的。在天然视网膜组织的3D纤维蛋白网络的模仿实验中，从大鼠断牙中分离出来的牙髓干细胞，具有视网膜神经节细胞（RGCs）样细胞的分化潜能。在成年大鼠视网膜神经节细胞（RGCs）轴突切断的玻璃体中植入牙髓干细胞，利用神经营养因子的介导作用，不仅对视网膜神经节具有存活作用，还对轴突具有再生功效。

3.4 牙髓干细胞应用于肝细胞组织

部分治疗难度较大的肝脏疾病，临床治疗最有效的方法就是肝移植，但受肝源紧张、经济负担过重、术后并发症较多及道德伦理分歧等问题，明显限制了肝脏移植的顺利开展。对肝纤维化的小鼠模型进行四氯化碳诱导，经脾脏将牙髓干细胞移植至小鼠体内，通过生物化学、光学、免疫学及组织学等学科进行测定，移植的牙髓干细胞对小鼠的肝功能障碍改善作用明显。牙髓干细胞可作为肝细胞组织再生的一种细胞来源。

3.5 牙髓干细胞应用于胰岛组织

糖尿病作为一种常见的代谢性慢性疾病，以高血糖为主要特征，患者的高血糖症状是受生物作用受损或胰岛素分泌缺陷引起的内分泌疾病。临床治疗糖尿病多以胰岛细胞移植来治疗的。通过对患有糖尿病的小鼠植入牙髓干细胞，可明显观察到小鼠血糖与尿糖水平显著降低。因此，牙髓干细胞作为自体干细胞组织来源，对糖尿病的治疗作用显著。

4 总 结

由于牙髓干细胞（DPSCs）来源较为充足，其在软组织的再生与修复中的应用前景较为广阔。