优秀论文 || 牙髓干细胞的研究进展

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楼主 2020-02-28 02:30:27
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牙髓干细胞的研究进展

赵  越

(天津市口腔医院儿童口腔科,天津  300041)

摘   要:牙髓干细胞是从牙髓组织中分离出的成纤维状细胞,其存在多种特点,如高度增殖、自我更新、多向分化、来源丰富、副作用小等,在牙髓修复、牙齿再生中具有良好的作用。本文以多角度分析牙髓干细胞,进一步了解牙髓干细胞的应用现状。

关键词:牙髓组织;牙髓干细胞;分化

中图分类号:R329.2

文献标识码:A

DOI:10.3969/j.issn.1006-1959.2018.02.001

文章编号:1006-1959(2018)02-0001-03

Research Progress of Dental Pulp Stem Cells

ZHAO Yue

(Department of Stomatology,Tianjin Stomatological Hospital,Tianjin 300041,China)

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

牙髓组织属于牙体组织的唯一软组织,位于牙齿内部的牙髓腔内。2000年,牙髓干细胞(Dental Pulp Stem Cells,DPSCs)被发现,其免疫表型、形成矿化结节能力极其类似于骨髓间充质干细胞,呈梭形形态,具有较强的克隆能力,同时还具有自行更新、多向分化等潜能,与其他组织成体肝细胞的生物学特性十分相似[1-2]。基于上述事实,本次研究对牙髓干细胞的培养、分选、生物学特点、非人化诱导因素等方面进行如下综述。

1 牙髓干细胞

干细胞(stem cells-SC)是一类多潜能细胞,具有自我复制能力,同时属于一种未充分分化,尚不成熟的细胞,具有再生各种组织器官和人体的潜在功能,医学界称为“万用细胞”[3]。根据肝细胞所处的发育阶段可分为两种,即成体肝细胞(somatic stem cell)和胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES细胞),前者为新的干细胞、分化形成新的功能细胞,便于维持组织、器官的生长、衰退动态平衡,存在于骨髓、脂肪、血液、神经、肝脏等;后者可在体外培养,但由于多种因素的存在,使其应用受限。在牙齿形成后,一旦牙本质细胞受到轻度刺激,便会出现牙本质再生、修复,但成牙本质细胞一经分化,便不能再分裂,这种修复能力的发生是由于牙髓干细胞所致[4-5]。王晓航, 巴景斌[6]指出牙髓干细胞可以有效消除感染、保留患牙等作用;张晓莉[7]以新西兰大白兔制作动物模型、兔损伤面神经标本为例,结果显示出牙髓干细胞、TGF-β3的再生室修复,有助于损伤面神经再生,提示牙髓干细胞通过自身定向分化能力可转变成神经干细胞,对面神经的修复具有明显的促进作用,利于为面神经损伤的临床治疗提供可参考依据。

2 牙髓干细胞定位、分离以及鉴定情况的分析

据报道,DPSCs可能存在于它们起源组织的微脉管中,并且脉管抗原、平滑肌抗原、毛细血管抗原标志和骨髓基质干细胞相同[8]。并且Gronthos等[9]以免疫组化技术对牙髓干细胞表面分子标记进行研究,并与骨髓基质干细胞比较,结果显示,均表达与平滑肌细胞、内皮细胞、骨细胞、成纤维细胞等有关的分子标记,其中骨髓基质细胞不表达骨涎蛋白、骨基质蛋白,而牙髓干细胞可低水平表达。LiuH等[10]指出,牙髓干细胞分化期间,初始阶段胶原代谢相关基因、Runx2、TGFβ相关基因均上调且碱性磷酸酶活性增强,后期均降低。此外,细胞外基质磷糖蛋白是牙髓干细胞分化期间唯一降低标记物。笔者认为,细胞外基质磷糖蛋白属于矿化的抑制剂,其可以作为牙髓干细胞分化时下调的重要检测指标。刘少华等[11]在相关研究中以人根髓、冠髓细胞为观察对象,分别提供组织块法培养,结果显示,根髓细胞的培养成功率较冠髓细胞高,并且其贴壁率、细胞活性、相同的增殖活性均较冠髓细胞优,根髓细胞形态较冠髓细胞更加原始性,易诱导矿化。充分体现出牙髓干细胞存在全部牙髓中的可能性极高,牙髓干细胞根髓中的密度较冠髓中高。郭俊等[12]选用犬磨牙获取牙髓,以组织块法、酶消法取原代牙髓细胞,分析流式法、免疫荧光鉴定细胞蛋白表达,进行牙本质、成脂诱导,结果显示,两组检验法法均可获取贴壁、集落生长的梭形细胞并稳定增殖,成牙本质诱导可见矿化结节,ALP、DSP阳性,说明犬健康年轻磨牙牙髓组织中可以稳定分离出具有克隆能力的牙髓干细胞。

3 牙髓干细胞的生物学特性情况分析

目前,和干细胞存在明确联系的分子标记较少,因此缺少干细胞的特异性标记,致使直接筛选干细胞的难度较高,加上髓干细胞的特异性分子标志也较少,所以,多采用高度增殖与自我更新能力、多向分化能力等相关生物学特性对牙髓干细胞进行确认[13-15]。

3.1高度增殖与自我更新能力  高度增殖能力是指牙髓干细胞在体外培养中的增殖率较骨髓基质干细胞高,同时牙髓干细胞在传代中同样具有较高的增殖能力[16]。黄琬雪等[17]分析体外人乳牙牙髓干细胞与其联合IL-6抗体对干燥综合征患者外周血活化的CD4+T细胞免疫抑制效应,结果显示出IL-6抗体的添加,有助于降低CD4+T细胞内Th2比例,由此可知,体外人乳牙牙髓干细胞的应用效果显著,利于阻断干燥综合征患者CD4+T细胞的增殖;自我更新能力是指干细胞通过对称或者不对称分裂产生至少一个保留干细胞特性子细胞的过程,有助于维持干细胞的多分化潜能[18]。牙髓干细胞具有多向分化的潜能,在形成矿化结节能力的同时也可以在不同细胞因子诱导下能够分化成多种细胞系类型,如肝、神经、骨、肌肉等,其有助于改善兔眼角膜缺损处,加速伤口愈合速度,也可替代受损肝细胞发挥抗炎、抗纤维化等功效,利于肝功能的恢复等[19]。刘南霞[20]等人以克隆化传代法对犬牙髓干细胞进行培养,获取多克隆来源细胞,同时检验其克隆形成率,然后选用流式法对干细胞表面标志物予以鉴定,并在扩大培养后进一步检测细胞自我更新能力、多向分化能力,结果显示,克隆化传代法的应用,可以获取犬牙髓干细胞(呈集落生长),克隆形成率在20%~35%。此外,流式法鉴定结果得出STRO-1阳性率为(14.7%)、 CD34为阳性率(0.7%)、CD45阳性率为(0.8%)。充分体现出克隆化分离培养的犬牙髓干细胞具有较强的自我更新能力、多向分化潜能。

3.2多向分化能力  牙髓干细胞在不同因子诱导下可分化为中胚层细胞(成骨细胞、成牙本质细胞等)、外胚层细胞(角膜上皮细胞、神经细胞等),具体分析如下:①向成骨细胞分化:史欣[21]等以矿化液培养DPSCs为观察组、在此基础上加入适量浓度OPN为对照组,均行茜素红染色法,测定矿化结节的形成,分析骨源性基因(BSP、Runx-2、OCN、Col-1等)表达情况。结果得出,茜素红染色法发现诱导培养28 d后,观察组出现的矿化结节数量、大小均较对照组高(P<0.05)。并且在OPN诱导培养7 d后,两组DPSCs骨源性基因表达呈阳性,同时OPN组的骨源性基因(BSP、Runx-2、Col-1、OCN等)表达水平较对照组高(P<0.05),说明骨桥蛋白可以促进矿化液诱导DPSCs成骨分化能力的增强;②向成牙本质细胞分化:孙佳琦[22]等以体外培养人牙髓干细胞,分别和硅化胶原、胶原材料进行复合,建立细胞-支架复合体,加以矿化诱导液、常规培养液培养,分析培养48 h、14 d、3周时在两种胶原支架材料中人牙髓干细胞的生长,同时使用半定量PCR、实时定量PCR法分析两种材料中DSPP、DMP-1、OCNmRNA表达水平。结果显示,人牙髓干细胞在硅化胶原支架材料上的生长情况类似于胶原材料,并且经过硅化处理胶原支架材料,便于提高牙本质再生相关基因(OCN、DSPP、DMP-1等)的表达水平,体现出胶原支架材料经过硅化处理,利于人牙髓干细胞向成牙本质细胞分化;③向脂肪细胞分化:Lee[23-24]等人研究指出,病毒转染的肽基脯氨酰基顺反异构酶PINI对DPSCs向脂肪细胞分化起到促进作用,结果显示,随着脂滴的增多,成脂分化相关基因(过氧化物酶增生激活受体、脂肪酶和脂肪酸结合蛋白基因)表达水平也随之增强,两者呈正相关;④向神经细胞分化:李双月[25]等人以大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)为研究对象,采用全骨髓贴壁法对其进行分离、培养、鉴定,观察其细胞形态、生长增殖情况;以流式鉴定细胞表面标志物;对第3代细胞提供RA、bF-GF、EGF联合诱导,加以细胞免疫化学染色测定神经细胞标志物神经元特异性烯醇化酶(NSE)表达。结果显示,体外培养BMSCs呈成纤维细胞样, 经诱导后分化为神经细胞,可以明显表达神经细胞标志NSE,说明BMSCs在诱导下可分化为神经细胞,便于为日后移植治疗神经系统损伤提供依据。

4 总结

经过上述内容分析,牙髓干细胞具有良好的分化潜能、自我更新能力、高度增殖能力等生物活性。此外,牙髓干细胞还具备良好的牙髓、牙本质再生能力,所以,牙髓干细胞可以作为组织工程学中极具潜力的种子细胞。可见,牙髓干细胞在组织生物学、再生医学等方面取得了明显的进步,应用前景十分广阔。但是牙髓干细胞仍然面临诸多问题,如牙髓干细胞的高效率定向分化存在一定程度的困难;牙髓干细胞尚无特异性细胞表面标志物;牙髓干细胞存在形成肿瘤的风险;牙髓干细胞随着年龄的增长,其组织修复能力降低;牙髓干细胞相关研究多数为人体外实验/动物实验,需要进一步研究牙髓干细胞在疾病治疗方面的影响等。相信随着当前临床实践研究的不断深入,牙髓干细胞在今后组织工程领域得以发挥重大作用。

参考文献:

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收稿日期:2017-10-30;修回日期:2017-11-14

编辑/成森


来源:赵  越.牙髓干细胞的研究进展[J].医学信息,2018,31(2):1-3.

天津市口腔医院儿童口腔科



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