牙髓干細胞的研究進展

趙越

摘 要：牙髓干細胞是從牙髓組織中分離出的成纖維狀細胞，其存在多種特點，如高度增殖、自我更新、多向分化、來源豐富、副作用小等，在牙髓修復、牙齒再生中具有良好的作用。本文以多角度分析牙髓干細胞，進一步了解牙髓干細胞的應用現狀。

關鍵詞：牙髓組織；牙髓干細胞；分化

中圖分類號：R329.2 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.02.001

文章編號：1006-1959（2018）02-0001-03

Abstract：Dental pulp stem cells are fibroblast cells isolated from dental pulp tissue，which have many characteristics，such as highly proliferative， self-renewal，multi-directional differentiation，rich source，less side effects and so on，in the pulp repair，tooth regeneration has good effect.This paper analyzes dental pulp stem cells from multiple perspectives to further understand the current status of dental pulp stem cells.

Key words：Pulp tissue；Dental pulp stem cells；Differentiation

牙髓組織屬于牙體組織的唯一軟組織，位于牙齒內部的牙髓腔內。2000年，牙髓干細胞（Dental Pulp Stem Cells，DPSCs）被發現，其免疫表型、形成礦化結節能力極其類似于骨髓間充質干細胞，呈梭形形態，具有較強的克隆能力，同時還具有自行更新、多向分化等潛能，與其他組織成體肝細胞的生物學特性十分相似[1-2]?；谏鲜鍪聦?，本次研究對牙髓干細胞的培養、分選、生物學特點、非人化誘導因素等方面進行如下綜述。

1 牙髓干細胞

干細胞（stem cells-SC）是一類多潛能細胞，具有自我復制能力，同時屬于一種未充分分化，尚不成熟的細胞，具有再生各種組織器官和人體的潛在功能，醫學界稱為“萬用細胞”[3]。根據肝細胞所處的發育階段可分為兩種，即成體肝細胞（somatic stem cell）和胚胎干細胞（embryonic stem cell，ES細胞），前者為新的干細胞、分化形成新的功能細胞，便于維持組織、器官的生長、衰退動態平衡，存在于骨髓、脂肪、血液、神經、肝臟等；后者可在體外培養，但由于多種因素的存在，使其應用受限。在牙齒形成后，一旦牙本質細胞受到輕度刺激，便會出現牙本質再生、修復，但成牙本質細胞一經分化，便不能再分裂，這種修復能力的發生是由于牙髓干細胞所致[4-5]。王曉航， 巴景斌[6]指出牙髓干細胞可以有效消除感染、保留患牙等作用；張曉莉[7]以新西蘭大白兔制作動物模型、兔損傷面神經標本為例，結果顯示出牙髓干細胞、TGF-β3的再生室修復，有助于損傷面神經再生，提示牙髓干細胞通過自身定向分化能力可轉變成神經干細胞，對面神經的修復具有明顯的促進作用，利于為面神經損傷的臨床治療提供可參考依據。

2 牙髓干細胞定位、分離以及鑒定情況的分析

據報道，DPSCs可能存在于它們起源組織的微脈管中，并且脈管抗原、平滑肌抗原、毛細血管抗原標志和骨髓基質干細胞相同[8]。并且Gronthos等[9]以免疫組化技術對牙髓干細胞表面分子標記進行研究，并與骨髓基質干細胞比較，結果顯示，均表達與平滑肌細胞、內皮細胞、骨細胞、成纖維細胞等有關的分子標記，其中骨髓基質細胞不表達骨涎蛋白、骨基質蛋白，而牙髓干細胞可低水平表達。LiuH等[10]指出，牙髓干細胞分化期間，初始階段膠原代謝相關基因、Runx2、TGFβ相關基因均上調且堿性磷酸酶活性增強，后期均降低。此外，細胞外基質磷糖蛋白是牙髓干細胞分化期間唯一降低標記物。筆者認為，細胞外基質磷糖蛋白屬于礦化的抑制劑，其可以作為牙髓干細胞分化時下調的重要檢測指標。劉少華等[11]在相關研究中以人根髓、冠髓細胞為觀察對象，分別提供組織塊法培養，結果顯示，根髓細胞的培養成功率較冠髓細胞高，并且其貼壁率、細胞活性、相同的增殖活性均較冠髓細胞優，根髓細胞形態較冠髓細胞更加原始性，易誘導礦化。充分體現出牙髓干細胞存在全部牙髓中的可能性極高，牙髓干細胞根髓中的密度較冠髓中高。郭俊等[12]選用犬磨牙獲取牙髓，以組織塊法、酶消法取原代牙髓細胞，分析流式法、免疫熒光鑒定細胞蛋白表達，進行牙本質、成脂誘導，結果顯示，兩組檢驗法法均可獲取貼壁、集落生長的梭形細胞并穩定增殖，成牙本質誘導可見礦化結節，ALP、DSP陽性，說明犬健康年輕磨牙牙髓組織中可以穩定分離出具有克隆能力的牙髓干細胞。

3 牙髓干細胞的生物學特性情況分析

目前，和干細胞存在明確聯系的分子標記較少，因此缺少干細胞的特異性標記，致使直接篩選干細胞的難度較高，加上髓干細胞的特異性分子標志也較少，所以，多采用高度增殖與自我更新能力、多向分化能力等相關生物學特性對牙髓干細胞進行確認[13-15]。

3.1高度增殖與自我更新能力 高度增殖能力是指牙髓干細胞在體外培養中的增殖率較骨髓基質干細胞高，同時牙髓干細胞在傳代中同樣具有較高的增殖能力[16]。黃琬雪等[17]分析體外人乳牙牙髓干細胞與其聯合IL-6抗體對干燥綜合征患者外周血活化的CD4+T細胞免疫抑制效應，結果顯示出IL-6抗體的添加，有助于降低CD4+T細胞內Th2比例，由此可知，體外人乳牙牙髓干細胞的應用效果顯著，利于阻斷干燥綜合征患者CD4+T細胞的增殖；自我更新能力是指干細胞通過對稱或者不對稱分裂產生至少一個保留干細胞特性子細胞的過程，有助于維持干細胞的多分化潛能[18]。牙髓干細胞具有多向分化的潛能，在形成礦化結節能力的同時也可以在不同細胞因子誘導下能夠分化成多種細胞系類型，如肝、神經、骨、肌肉等，其有助于改善兔眼角膜缺損處，加速傷口愈合速度，也可替代受損肝細胞發揮抗炎、抗纖維化等功效，利于肝功能的恢復等[19]。劉南霞[20]等人以克隆化傳代法對犬牙髓干細胞進行培養，獲取多克隆來源細胞，同時檢驗其克隆形成率，然后選用流式法對干細胞表面標志物予以鑒定，并在擴大培養后進一步檢測細胞自我更新能力、多向分化能力，結果顯示，克隆化傳代法的應用，可以獲取犬牙髓干細胞（呈集落生長），克隆形成率在20%～35%。此外，流式法鑒定結果得出STRO-1陽性率為（14.7%）、 CD34為陽性率（0.7%）、CD45陽性率為（0.8%）。充分體現出克隆化分離培養的犬牙髓干細胞具有較強的自我更新能力、多向分化潛能。endprint

3.2多向分化能力 牙髓干細胞在不同因子誘導下可分化為中胚層細胞（成骨細胞、成牙本質細胞等）、外胚層細胞（角膜上皮細胞、神經細胞等），具體分析如下：①向成骨細胞分化：史欣[21]等以礦化液培養DPSCs為觀察組、在此基礎上加入適量濃度OPN為對照組，均行茜素紅染色法，測定礦化結節的形成，分析骨源性基因（BSP、Runx-2、OCN、Col-1等）表達情況。結果得出，茜素紅染色法發現誘導培養28 d后，觀察組出現的礦化結節數量、大小均較對照組高（P<0.05）。并且在OPN誘導培養7 d后，兩組DPSCs骨源性基因表達呈陽性，同時OPN組的骨源性基因（BSP、Runx-2、Col-1、OCN等）表達水平較對照組高（P<0.05），說明骨橋蛋白可以促進礦化液誘導DPSCs成骨分化能力的增強；②向成牙本質細胞分化：孫佳琦[22]等以體外培養人牙髓干細胞，分別和硅化膠原、膠原材料進行復合，建立細胞-支架復合體，加以礦化誘導液、常規培養液培養，分析培養48 h、14 d、3周時在兩種膠原支架材料中人牙髓干細胞的生長，同時使用半定量PCR、實時定量PCR法分析兩種材料中DSPP、DMP-1、OCNmRNA表達水平。結果顯示，人牙髓干細胞在硅化膠原支架材料上的生長情況類似于膠原材料，并且經過硅化處理膠原支架材料，便于提高牙本質再生相關基因（OCN、DSPP、DMP-1等）的表達水平，體現出膠原支架材料經過硅化處理，利于人牙髓干細胞向成牙本質細胞分化；③向脂肪細胞分化：Lee[23-24]等人研究指出，病毒轉染的肽基脯氨?；樂串悩嬅窹INI對DPSCs向脂肪細胞分化起到促進作用，結果顯示，隨著脂滴的增多，成脂分化相關基因（過氧化物酶增生激活受體、脂肪酶和脂肪酸結合蛋白基因）表達水平也隨之增強，兩者呈正相關；④向神經細胞分化：李雙月[25]等人以大鼠骨髓間充質干細胞（BMSCs）為研究對象，采用全骨髓貼壁法對其進行分離、培養、鑒定，觀察其細胞形態、生長增殖情況；以流式鑒定細胞表面標志物；對第3代細胞提供RA、bF-GF、EGF聯合誘導，加以細胞免疫化學染色測定神經細胞標志物神經元特異性烯醇化酶（NSE）表達。結果顯示，體外培養BMSCs呈成纖維細胞樣， 經誘導后分化為神經細胞，可以明顯表達神經細胞標志NSE，說明BMSCs在誘導下可分化為神經細胞，便于為日后移植治療神經系統損傷提供依據。

4 總結

經過上述內容分析，牙髓干細胞具有良好的分化潛能、自我更新能力、高度增殖能力等生物活性。此外，牙髓干細胞還具備良好的牙髓、牙本質再生能力，所以，牙髓干細胞可以作為組織工程學中極具潛力的種子細胞?？梢?，牙髓干細胞在組織生物學、再生醫學等方面取得了明顯的進步，應用前景十分廣闊。但是牙髓干細胞仍然面臨諸多問題，如牙髓干細胞的高效率定向分化存在一定程度的困難；牙髓干細胞尚無特異性細胞表面標志物；牙髓干細胞存在形成腫瘤的風險；牙髓干細胞隨著年齡的增長，其組織修復能力降低；牙髓干細胞相關研究多數為人體外實驗/動物實驗，需要進一步研究牙髓干細胞在疾病治療方面的影響等。相信隨著當前臨床實踐研究的不斷深入，牙髓干細胞在今后組織工程領域得以發揮重大作用。

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收稿日期：2017-10-30；修回日期：2017-11-14

編輯/成森endprint