牙源性干细胞在口腔疾病中的研究进展

牙源性干细胞（dental stem cell，DSC）是一类来源于口腔组织的干细胞，具有自我更新、多向分化、低免疫原性等特点，在再生医学领域具有广阔应用前景。

再生医学的核心目标旨在修复或再生受损的细胞、组织及器官，恢复其正常生理功能，从而达到治疗目的。干细胞作为该领域的种子细胞，一直是研究热点。间充质干细胞（mesenchymal stem/stromal cell，MSC）作为干细胞中的重要分支，其特性及应用潜力吸引了大量研究者关注，也是目前研究和用于干细胞药物申报最多的类型。MSC可以从骨髓、脂肪及牙髓等多种组织中分离得到。在这些多样组织来源中，牙源性组织衍生的干细胞因其独特神经外胚层起源，成为近年来口腔和神经疾病治疗研究的焦点之一。

早在2000年，Gronthos等首次从成人牙髓中分离出具有干细胞特性的细胞，命名为牙髓干细胞（dental pulp stem cell，DPSC）， 围绕其生物学特性、分化潜能及临床应用展开了多维度探索。这一发现不仅为DPSC的研究奠定了基础，也激发了后续对口腔其他组织来源干细胞的探索。随后，Miura等在2003年成功从脱落的乳牙中分离出一种具有更高增殖能力的干细胞群体，其增殖速度比骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cell，BMSC）约快3倍，命名为脱落乳牙干细胞（stem cells from human exfoliated deciduous teeth，SHED），鉴于SHED具备优越潜能，且乳牙脱落属于正常生理过程，国内外已陆续涌现出现收集与储存SHED的机构。Seo等在2004年从牙周膜中分离出牙周膜干细胞（periodontal ligament stem cells，PDLSC），研究表明PDLSC可分化为成牙骨质细胞样细胞、脂肪细胞及胶原形成细胞。将其移植到免疫缺陷啮齿动物体内后，牙周韧带干细胞显示出形成牙骨质/牙周膜样结构的能力，并有助于牙周组织修复。2005年，Morsczeck首次从智齿的牙囊组织中成功分离牙囊干细胞（dental follicle stem cells，DFSC）。牙囊组织在体内发育成为牙槽骨、牙骨质及牙周膜组织，对牙齿的萌出、稳定及功能发挥至关重要。DFSC是唯一一类从未萌出牙胚组织中分离而来的干细胞类型，凭借在组织量与生物特性上的突出优势，其展现出良好的成药性潜力。2006年，有研究从未完全闭合的牙根尖乳头区域分离出根尖牙乳头干细胞（stem cells from the apical papilla，SCAP），这类细胞在牙根发育中发挥了关键作用，同时其牙本质再生能力优于DPSC。2009年，Zhang等从人牙龈组织中分离出具有MSC特性的细胞群，命名为牙龈间充质干细胞（gingival mesenchymal stem cells，GMSC）。GMSC表现出自我更新能力、多向分化潜能及免疫调节等特性，可显著减轻动物模型结肠炎症的临床及病理严重程度。主要的DSC类型如图1所示。

图1 DSC的主要来源组织示意图

随着细胞生物学、分子生物学及组织工程技术的不断发展，DSC在再生医学和疾病治疗中的研究取得了诸多突破性进展。根据DSC的起源和生物学特性，本文主要概述DSC在口腔疾病治疗中的研究进展，如牙髓再生、牙周组织修复、生物牙根构建、颌面部骨再生。

一、牙髓再生

牙髓坏死是口腔牙体牙髓科常见疾病，当细菌及其毒性成分侵入牙髓时，多种免疫细胞会启动炎症反应以清除入侵的微生物。然而， 持续性炎症对牙髓具有极大破坏性，最终会导致牙髓组织坏死。传统根管治疗虽能清除感染组织，但无法使牙髓组织再生，导致牙齿失去营养供应后变得脆弱易折。牙髓再生旨在通过基于干细胞移植的组织工程技术，重建具有生理功能性的牙髓组织。

SHED和DPSC作为来源于天然牙髓组织的干细胞，通过与不同支架材料复合实现牙髓组织再生。Cordeiro等通过将SHED移植到免疫缺陷小鼠体内的可生物降解支架中，观察到该细胞在体内成功分化为成牙本质细胞样细胞和内皮细胞样细胞。Zhang等利用羟基磷灰石和丝素蛋白的生物相容性、可降解性、理想的力学性能，同时在体内促进DPSC增殖和成骨诱导作用，将上述复合材料作为DPSC 的输送支架，实现了牙髓组织再生。Itoh等则利用温敏水凝胶将DPSC制成片状聚集体。经过长期培养后，结构体内的干细胞仍保持活力。将该结构体填充至人牙根管中并植入免疫缺陷小鼠皮下，6周后在牙根管内形成了富含血管的类牙髓组织，与牙本质接触的DPSC分化成成牙本质样细胞。Xuan等将DPSC聚集体植入人牙根管内，并将其异位植入雌性免疫缺陷小鼠体内8周，观察到DPSC在根管内分化为感觉神经元。将DPSC原位植入雌性小型猪的空根管内，在体内观察到成牙本质细胞层内血管化、有神经支配的组织再生。基于以上的结果，该团队随后开展了自体DPSC用于牙髓再生的临床研究（NCT01814436） 中， 对26例DPSC 植入患者（26颗牙）及10例根尖诱导成形术治疗患者（10颗牙） 进行评估。治疗12个月时，DPSC植入可诱导形成具有血管和感觉神经的牙髓组织，而根尖诱导成形术无此效果。与根尖诱导成形术组相比，DPSC植入显著促进了牙根延长和根尖孔的闭合。

牙髓再生的机制主要包括干细胞的免疫调节、旁分泌作用等，通过分泌多种生物活性物质，促进血管和神经的重建，从而实现牙髓组织的再生。

二、牙周组织修复

牙周炎是一种以牙周组织破坏为特征的慢性炎症性疾病，导致牙龈萎缩、牙周袋形成、牙槽骨吸收，最终引起牙齿松动脱落。现有治疗手段（基础治疗、药物治疗、手术治疗）难以实现生理性牙周组织再生，是口腔医学亟待解决的重大临床难题，基于干细胞的牙周组织再生成为牙周炎治疗的理想途径。

PDLSC作为牙周膜组织的干细胞，已用于牙周组织修复治疗研究。临床前研究表明，将PDLSC与支架材料复合后移植到牙周缺损模型中，可促进牙周膜、牙槽骨及牙骨质的再生，改善附着水平，减少牙周袋深度。如前所述，牙周组织由牙囊发育而来，因此DFSC在牙周组织再生中也展现出独特优势。比较性研究发现DFSC在牙周再生方面的能力强于PDLSC。一项异体DFSC治疗牙周骨缺损的临床研究（ChiCTR2100054134）结果显示，DFSC植入后患者的血液和尿液安全性评价指标均无明显改变，未发生任何与干细胞相关的不良反应，证实牙周局部应用DFSC具有良好的安全性；同时，DFSC促进牙周软组织的恢复，显著抑制牙龈炎症，减小牙周袋深度、临床附着丧失量和骨缺损深度，促进牙槽骨的再生和牙周新附着形成。

DPSC和SHED也被应用于牙周组织修复研究。DPSC和SHED的免疫调节作用和分化潜能，能有效抑制炎症反应，促进牙周组织再生。Hu等将DPSC注射到小型猪牙槽骨缺损部位，发现牙周骨再生和牙组织愈合，采用DPSC 膜片移植治疗牙周炎效果比直接注射DPSC更好。SHED 通过免疫调节作用减少炎症发生并促进骨分化，研究发现经SHED治疗后， 牙周炎大鼠模型牙龈出血状况有所改善，且牙槽骨明显增加。Ferrarotti等将富含DPSC的微移植体与胶原海绵支架结合，用于治疗牙周骨缺损，结果显示干细胞植入组的临床附着水平、牙周袋深度和骨缺损深度改善均优于对照组。

牙周组织修复的机制涉及免疫调节和旁分泌作用等。干细胞可分泌抗炎因子减轻局部炎症，分泌血管生成因子促进血管新生，为牙周组织的再生提供良好的微环境。

三、生物牙根构建

基于组织工程学原理，将牙根状支架与MSC相结合后植入牙槽骨，形成具备生理功能的生物牙根。生物牙根构建是牙再生领域的重要研究方向，旨在利用干细胞和生物材料构建具有功能的生物牙根结构，结合牙冠修复为牙再生奠定基础。

使用DFSC细胞膜片结合牙本质基质支架，在裸鼠皮下移植8 周后，诱导DFSC细胞片形成新的牙本质-牙髓和牙骨质- 牙周膜样组织。在小型猪模型中，将DFSC与聚乳酸- 羟基乙酸共聚物/明胶静电纺丝膜片、天然牙髓细胞外基质及处理的牙本质基质复合，12周后可生成牙根样组织。采用单一干细胞构建的牙根组织，往往缺乏完整的牙周结构，导致其功能完整性受限。为模拟天然牙根所具备的牙本质- 牙髓- 牙周膜复合结构，常采用“功能互补”的干细胞组合。这一策略的核心思路为：借助DPSC或SCAPs实现牙本质- 牙髓复合体的构建，同时依靠PDLSC完成牙周膜再生。如Gao等的研究中，先将DPSC接种于HA/TCP支架形成“牙髓- 牙本质”结构，随后利用维生素C诱导PDLSC形成细胞膜片，并将其包裹于支架表面，最终构建出“HA/TCP-DPSC-PDLSC” 复合体。将该复合体植入小型猪牙槽窝6个月后，再生生物牙根不仅同时具备牙本质样基质与牙周膜样组织，而且其结构和功能均接近于天然牙根。基于上述实验，为了更好地模拟根再生的环境，Guo 等把DFSC与TDM复合后分别植入牙槽窝、大网膜袋及颅窝，4周后发现只有将此复合体植入牙槽窝后才形成根，表明微环境对DFSC分化发挥重要作用。在非人灵长类模型为期2年的功能评估结果显示，恒河猴模型的咬合功能和长期咀嚼功能逐渐得到恢复。生物牙根在解剖和生理特征上与天然牙根高度接近，尤其是牙周组织的“三明治”结构，这充分表明DFSC在牙根再生中具有应用潜力。

Sonoyama等将SCAPs与PDLSC分别加载于HA/TCP和明胶海绵支架，随后将载有干细胞的支架植入小型猪下颌骨牙槽窝并预留桩道，3个月后暴露生物牙根并安装烤瓷冠，该生物牙根能实现正常牙齿功能，且周围形成牙周膜样组织，同时与牙槽骨建立生理性连接，进一步证实了干细胞联合支架策略的可行性。随后的一项研究以HA/TCP 根状支架包裹DPSC和PDLSC，移植到小型猪的颌骨中，同样实现了生物牙根的功能性重建。Huang等通过研究发现，在生物牙根的构建中SCAPs相较于DPSC具备独特优势，SCAPs表达的端粒酶反转录酶活性可维持端粒长度，使其具有更强的增殖能力与抗凋亡特性，在长期体外培养和体内移植后，依然保持较强的牙本质生成能力。

上述研究表明DSC与牙本质基质、HA/TCP等支架材料组合， 在裸鼠、小型猪及非人灵长类模型中能实现牙本质- 牙髓复合体、功能牙根样组织再生，且牙槽窝微环境对激发干细胞根再生潜能很重要。这些研究既证实了相关干细胞在牙根构建中的应用价值，也为后续牙再生技术发展奠定了基础。

五、颌面部骨再生

在口腔颌面外科诊疗中，常见因外伤、肿瘤切除、炎症、先天发育畸形、牙周疾病、感染等因素导致颌骨缺损的情况，需要进行口颌面骨再生。核心目标是修复或重建颌面部受损的骨、软骨、皮肤、肌肉、神经、牙齿等组织，恢复其解剖结构、生理功能及外观形态，最终提升患者生活质量。传统治疗手段如自体组织移植、异体组织移植等有明显的局限性，如供体不足、免疫排斥、术后并发症多等，难以满足临床需求。在此背景下， 借助干细胞的成骨能力，进行组织工程骨再生是修复颌骨缺损的新型治疗策略。牙源性干细胞作为一类来源于牙齿及牙周组织的成体干细胞，因具有来源广泛、取材方便、多向分化潜能及低免疫原性等突出优势，成为颌面部再生领域的研究热点，为该领域的治疗突破、探索更优治疗方案提供了新方向。

DSC与颌面骨、颅骨同源于神经嵴，其成为修复颌面骨、颅骨缺损的理想干细胞来源。研究结果显示，将犬的SHED与富血小板血浆混合后植入犬下颌骨缺损区域，可形成血管化成熟骨组织。此外，SHED条件培养基可促进种植体表面磷酸钙盐和胞外基质蛋白的沉积，促进骨髓基质细胞的黏附；体内实验也表明其可促进种植体周围新骨形成。Jahanbin等研究显示成骨诱导分化后的SHED与胶原蛋白基质支架一起植入大鼠的上颌牙槽骨缺损处，可促进新骨形成，且最终治疗效果和自体髂骨移植相当。d’Aquino团队先拔除将患者上颌第三磨牙，从中提取并培养DPSC且与胶原支架共培养。随后拔除患者下颌的2颗第三磨牙，一侧缺损处利用DPSC复合胶原填充，另一侧则直接用胶原填充， 术后3个月的影像学和组织学分析结果均显示采用DPSC联合胶原治疗的一侧所形成的骨量显著高于单纯胶原支架治疗侧。利用全息断层扫描同步成像技术对治疗效果进行分析，3年的随访研究结果显示，DPSC联合胶原治疗的一侧，骨再生组织不仅更为致密，且血管化分布更趋均一，证明使用DPSC诱导骨再生的长期有效性。

综上， 颌面部骨缺损的传统治疗具有明显局限性，组织工程骨再生成为新的研究热点。牙源性干细胞因来源广、取材易、分化潜能强、低免疫原性且与颌面骨同源等优势，成为颌面部骨再生修复的理想细胞来源，其与支架或血浆等复合后植入缺损处，可有效促进新骨形成与血管化，部分效果媲美自体移植，且具备长期有效性，有望成为颌面部骨再生的新策略。

六、总结和展望

DSC起源于神经外胚层，作为一类极具潜力的MSC，凭借高效增殖能力、多向分化潜能、强大的免疫调节特性及易于获取的优势，在口腔疾病的治疗中展现出良好应用潜能。其作用机制涉及旁分泌、免疫调节及促进血管生成等多个方面。除上述疾病外， 研究人员还在神经退行性和创伤疾病、心肌梗死、肝纤维化、急性呼吸窘迫综合征、急性肾衰竭等疾病领域开展了探索性研究。尽管目前DSC转化研究仍面临诸多挑战，但随着技术优化和机制研究地深入，DSC有望在再生医学领域取得更多进展。未来，通过多学科交叉合作和临床转化研究，DSC 将为多种疾病的治疗提供新的有效手段，为守护人类生命健康提供重要支撑。