摘 要：
乳牙牙髓干细胞(stem cells from human exfoliated deciduous teeth, SHEDs)是一种牙源性间充质干细胞，来源易获取，扩增效率高，可以分化成多种细胞，并形成不同组织，还能分泌多种功能性细胞活性因子，具有调节免疫、抗细胞凋亡、促进组织修复和再生等多种功能。随着对SHEDs的研究的不断深入，发现SHEDs在治疗难治性疾病中具有一定的潜能，被认为是组织工程和干细胞治疗中颇具应用前景的种子细胞之一。本文主要阐述SHEDs的生物学特性和优势，并对其在口腔颌面部疾病中的应用及研究进展展开论述。
关键词:乳牙牙髓干细胞;口腔疾病;组织再生;
Application of Stem Cells from Human Exfoliated Deciduous Teeth in the Treatment of
Oral and Maxillofacial Diseases
PAN Lu LIANG Yan
School of Stomatology,Guizhou Medical University
Abstract：
Stem cells from human exfoliated deciduous teeth(SHEDs), a kind of odontogenic mesenchymal stem cells characterized by easy acquisition and high expansion efficiency, can differentiate into a variety of cells, form different tissues, and secrete a range of functional cellular activity factors. They can also regulate immunity, resist apoptosis, and facilitate tissue repair and regeneration. With diversified and intense research, the potential of SHEDs in the treatment of refractory diseases has been established, and SHEDs are now considered as one of the promising seed cells in tissue engineering and stem cell therapy. This study aims to elaborate the biological characteristics and advantages of SHEDs, and discuss their use in oral-maxillofacial diseases and research progress.
Keyword：
stem cells from human exfoliated deciduous teeth; oral diseases; tissue regeneration;
利用细胞治疗技术对损伤或病变的组织、器官进行修复是一种新的治疗方案。在可以用于细胞疗法的各种细胞类型中，间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs) 已被应用于组织工程和多种疾病的临床治疗。MSCs 是一种多能干细胞，可以从成人的骨髓、脂肪、脐带、牙髓等组织中获得，其中从乳牙牙髓中获取的乳牙牙髓干细胞(stem cells from human exfoliated deciduous teeth, SHEDs)也被研究用于干预和治疗疾病。
1 SHEDs 的生物学特性和优势
SHEDs由儿童正常脱落的健康乳牙牙髓中分离出来，具有MSCs的基础特征，包括似成纤维细胞的形态，细胞增殖能力和多向分化潜能。表达与MSCs相似的标志物，如CD90、CD105、CD73、CD146、CD166、Stro-1等外，还表达神经外胚层干细胞、未分化胚胎干细胞的特异性标志物，是一种相对比较原始、低分化的细胞[1]。
干细胞的增殖和分化能力是目前干细胞应用学科的关键研究方向，尤其是干细胞的定向分化能力为细胞广泛应用于生物医学研究提供了重要的基础。SHEDs在这些方面具有一定的优势，相比较恒牙牙髓来源的干细胞和骨髓间充质干细胞(bone marrow derived mesenchymal stem cells, BMMSCs),SHEDs具有更强的增殖能力和骨形成能力[2,3]。与中胚层来源的MSCs不同的是，SHEDs 起源于发育期的颅神经嵴，不仅可以分化为成骨细胞、肌细胞、成牙本质细胞、血管内皮细胞等，在特定条件下也可以向外胚层来源的神经细胞[4]以及内胚层来源的肝细胞[5]和胰腺细胞[6]分化。无论是将干细胞直接移植至损伤区域附近，还是经静脉输注干细胞进行治疗，细胞在体内均能有目的迁移至损伤的组织周围，这归属于细胞的“归巢能力”。SHEDs也一样能够准确定位机体损伤部位的信号，快速聚集并发挥修复功能[7]。SHEDs还具有良好的免疫调节特性，这点在相关疾病的研究中已得到充分证实，凭借自身较低的免疫原性和对固有免疫和获得性免疫的调节，实现机体免疫系统的动态平衡[8]。
最近的研究还表明，SHEDs可以通过旁分泌机制将营养物质和调节性生物活性因子释放到周围环境中调节组织稳态，如将SHEDs的条件培养基(stem cells from human exfoliated deciduous teeth conditioned medium, SHEDs-CM)或SHEDs衍生的外泌体(stem cells from human exfoliated deciduous teeth derived exosome, SHEDs-EXO)输送至受损区域发挥积极的治疗作用[9,10]。细胞因子具有非常广泛的生物学活性，包括促进靶细胞的增殖和分化，增强抗感染效应， 促进或抑制其它细胞因子的表达，影响细胞代谢等功效[11]。SHEDs 的这些细胞生物学特性表明其可能在生物医学领域中极具应用价值。此外，SHEDs的组织样本来源属于医疗废弃物，且易于分离和提取，即使经过冷冻保存后仍能保留较高的细胞干性和功能性，具有长期的基因组稳定性[12],是一种独特且极具潜力的干细胞群体。
2 SHEDs 在口腔颌面部疾病治疗中的应用
2.1 牙髓根尖周病
牙髓根尖周病变是常见的口腔疾病，目前的临床治疗方法正处在难以突破的瓶颈期，促使坏死的牙髓再生是更为理想的治疗方法。SHEDs作为牙源性MSCs, 早期的研究表明它能够形成牙本质样组织或牙髓样组织，而不是完整的牙本质-牙髓样复合物[1,13]。而 Wu等[14]近期发现单独使用SHEDs聚集体或联合SHEDs-EXO引入牙齿中并皮下移植到小鼠背部，能促使牙本质-牙髓复合体再生，并且联合治疗组中血管生成标记物CD31的表达水平要高于单独使用SHEDs聚集体的处理组，该研究为SHEDs进一步应用于牙髓根尖周病的治疗提供了新的理论基础。再生的牙髓能正常行使功能这点非常重要，Guo等[15]在全长根管内形成的牙髓组织中发现了伴行的血管和神经，还检测到降钙素基因相关肽和血清辣椒素受体的表达，表明再生的组织可能具有感觉神经，或许能与正常牙髓一样可以感受外界传来的刺激。多项临床试验研究同样也证实了SHEDs的治疗潜能。在外伤后的恒切牙中注入SHEDs, 12个月后观察到了具有成牙本质细胞层、结缔组织和血管神经的三维牙髓样组织再生，在恢复牙髓功能的同时，增加了牙根长度和管壁厚度，使根尖孔闭合。并且在为期两年的随访观察中，没有观察到任何不良并发症[16]。Ghana Shyam Prasad等[17]同期将SHEDs植入患牙的根管内和根尖病变区，术后 4 月在根管内出现再生的牙髓组织，影像学上观察到根尖低密度影完全消失。还有研究报道SHEDs在进入根管后1个月就观察到根尖周病变愈合[18],明显比常规根管治疗后病变愈合的速度加快。
2.2 牙周炎
牙周炎是由菌斑引起的慢性感染性疾病，牙槽骨吸收是其典型的临床表现之一。当牙周炎发生时，牙周组织内M1型促炎巨噬细胞与M2型抗炎巨噬细胞的比例明显升高[19]。研究表明，间歇性多剂量注射SHEDs可诱导巨噬细胞从M1表型向M2表型转化，调节局部牙周炎症环境，改善牙龈出血和牙槽骨症状[20]。另一项研究也证实，SHEDs局部给药后能减少T淋巴细胞、肿瘤坏死因子、干扰素-γ等炎性细胞和细胞因子在小鼠牙周组织中的浸润，并在三维成像系统上观察到部分新骨生成[21]。提示SHEDs可以通过免疫调节机制发挥骨修复功能。Yang等[22]通过研究SHEDs在再生牙周膜-牙槽骨复合体中的作用，结果显示，SHEDs移植治疗不仅能使牙周纤维束、牙槽骨和血管再生，更重要的是，再生的纤维是垂直嵌入牙本质基质中，这与正常牙周纤维的排列方式一样，表明SHEDs有生成类似正常牙周膜韧带的作用。同时，很多研究也关注SHEDs-EXO对牙周炎造成牙槽骨吸收的治疗潜能。将SHEDs-EXO荷载在β-磷酸三钙支架中植入牙周炎小鼠颌骨缺损处后，能促进新生血管和新骨生成，而单纯使用支架的治疗效果不理想，但结合了具有良好促血管生成能力和骨诱导能力的SHEDs-EXO后可以弥补纯材料的短缺[23]。Wei等[24]发现经SHEDs-EXO治疗后牙槽骨的体积几乎能恢复到健康状态时的水平，但SHEDs-EXO和SHEDs的治疗效果相比并没有大的差异，且牙槽骨呈垂直吸收型的治疗效果比水平吸收型更好，因为在垂直吸收的骨袋内注射物更容易储存，这与临床上进行牙周植骨手术的适应证一致。
2.3 拔牙术后牙槽骨缺损
拔牙后造成不可逆的牙槽骨吸收和软组织塌陷，可能会影响牙科修复体的功能和美观效果，因此拔牙后牙槽骨位点保存十分必要。目前SHEDs治疗拔牙术后牙槽骨缺损的主要方法是将支架负载细胞后植入缺损区。在小鼠下颌前牙拔牙创内植入SHEDs联合碳酸磷灰石支架的复合物比单独植入该支架的治疗效果更好，复合体植入后，成骨细胞被激活，而破骨细胞被抑制[25]。这种方法还可促进牙槽骨缺损区域骨形态发生蛋白-2和骨形态发生蛋白-7的表达，抑制基质金属蛋白-8的表达，从而刺激并加速骨再生[26]。
2.4 唾液腺功能障碍
干燥综合征是一种自身免疫性疾病，免疫功能失衡是其主要的致病因素，唾液腺内因淋巴细胞浸润出现功能障碍，唾液分泌减少，引起口腔干燥。Yang等[27]通过研究SHEDs和BMMSCs在干燥综合征中的治疗作用，发现两组细胞经小鼠尾静脉注射后均可定植在颌下腺和脾脏内，通过上调机体调节性T细胞和辅助性T细胞17的比值，减少颌下腺中淋巴细胞的浸润，修复受损的腺体并恢复其分泌功能，并且SHEDs展现出比BMMSCs更好的治疗效果。Du等[28]却观察到 SHEDs 移植后主要聚集在小鼠肝脏和脾脏中，而颌下腺中未见细胞信号。尽管颌下腺中缺乏SHEDs表达，但细胞可能通过增加脾脏内调节性T细胞的数量从而影响腺体的炎性微环境，腺体内细胞凋亡和自噬数量减少，小鼠唾液流量增加，且在发病后期的治疗效果更为明显。
2.5 颞下颌关节骨关节炎
SHEDs-EXO和SHEDs-CM都具有减轻软骨细胞炎症的能力。Luo等[29]发现，SHEDs-EXO影响软骨细胞炎症变化的能力与其内富含的miR-100-5p的炎症调节能力相关，SHEDs-EXO给药后能抑制颞下颌骨关节内多种炎症相关因子的表达，起到抑制炎症发展的作用。同样，SHEDs-CM在进入颞下颌关节后，小鼠髁突软骨的骨形态得以恢复，咀嚼肌疼痛得以缓解，并促进软骨生成， 能恢复机械性破坏的颞下颌关节的稳态[30]。
2.6 颌面部神经损伤
颌面部神经管理着面部感觉和运动，神经损伤后若得不到有效的治疗，会出现不同程度的运动和感觉异常，严重影响患者的身心健康。将SHEDs荷载在聚乙醇酸导管上，整合大鼠面神经的下颌支进行自体移植，发现SHEDs在植入后能定植存活并分化为Schwann细胞，促进大鼠横断的面神经下颌支再生[31]。而SHEDs-CM内包含的一组新的抗炎M2巨噬细胞诱导物，包括单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)和分泌的唾液酸结合的免疫球蛋白样凝集素-9(sSiglec-9)因子，通过改善炎症在面神经的功能恢复和组织修复中起到了重要的作用[32]。SHEDs除了具有保护神经和调节免疫功能外，还在缓解疼痛方面有一定的效果。Bai等[33]证实通过全身/局部给药方式均可使 SHEDs 定位迁移至损伤侧的三叉神经节附近，减少损伤神经的炎性细胞浸润，抑制瞬时受体电位香草酸亚型1这种与疼痛有关因子的表达，起到明显的阵痛作用。
3 总结与展望
口腔颌面部疾病的治疗仍存在许多有待攻克的医学难题。SHEDs这种牙源性的成体干细胞拥有高度增殖、多向分化潜能，具有优越的免疫调节和组织修复甚至组织再生的能力，为建立多种疾病治疗策略带来了巨大的希望。但单纯移植SHEDs细胞在体内的存活率和发挥作用的时限不确定，而利用细胞释放的各种活性因子虽然也能发挥干细胞的积极功能，但这些因子收集过程工序复杂，含量和浓度往往较低，如何促进SHEDs及其分泌组的治疗作用是未来应该聚焦研究的方向。此外，进一步开展更大规模的临床研究，反复验证最佳给药途径、药物载体、用药剂量、频率以及相关的作用机制等，提供有力的证据证明SHEDs的治疗疗效和安全性，使SHEDs能成为临床级的干细胞，在口腔颌面部疾病治疗及组织再生中发挥更好的作用。
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