牙髓細胞研究發展

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干細胞是一類具有自我復制能力和一定分化潛能的細胞，在一定條件下，它可以分化成多種具有不同功能的細胞。根據干細胞所處的發育階段及其功能學特性，可將其進一步分為胚胎干細胞和成體干細胞。因此，干細胞在組織工程、再生醫學中有著重要的應用價值。目前，牙齒缺損等牙源性疾病在中老年人中發病率較高。牙髓干細胞(dentalpulpstemcell，DPSC)是牙髓組織中的一類成體干細胞，具有一定的分化潛能和增殖能力，在牙齒再生、牙髓修復方面有著重要的應用價值，特別是隨著相關組織工程技術的發展，DPSC具備了成為一種新型種子細胞的潛能〔1〕。

1DPSC的定義和基本生物學性質

成牙本質細胞是一種終末細胞，不具備進一步分化的能力，因此，一般認為成牙本質細胞在遭受損傷后，牙髓內的某些具有分化功能的前體細胞可進一步分化為成牙本質細胞，并分泌相關細胞基質，修復受損組織，這種前體細胞即為DPSC。DPSC具有較強的增殖能力和較高的分化潛能，正是這兩種生物學性質，決定了DPSC在牙源組織修復和骨性修復方面具有重要的作用〔2〕。Gronthos等〔3〕在2000年首次正式提出了DPSC的概念，把牙髓內可以快速增殖并且具有一定克隆形成能力的牙髓細胞命名為DPSC，研究人員應用酶消化法對成人第三磨牙的牙髓細胞進行培養，并與骨髓間充質干細胞進行比較，結果顯示:這兩種細胞具有極為相似的免疫學特性，并且，該研究進一步證實DP-SC經體外誘導后，可形成高密度的鈣化小結，將DPSC與羥基磷灰石/磷酸三鈣(HA/TCP)支架復合后移植到小鼠背側皮下，經過一段時間后，能觀察到類似于牙本質-牙髓復合體樣的結構。

2DPSC的多向分化潛能

作為一種成體干細胞，DPSC具備多向分化的潛能，這種潛能不僅僅局限在骨性分化方面，研究人員在成脂分化、神經分化等方面均取得了一定的研究成果，在再生醫學研究領域有著重要的指導意義。

2.1DPSC的骨性分化DPSC的骨性分化是關于DPSC定向分化研究較早的一項內容，近些年來，又有了進一步的發展。Mori等〔4〕采用成骨分化培養基進行對DPSC的骨性誘導分化，結果發現，某些典型成骨細胞基因，如:堿性磷酸酶、I型膠原、骨橋蛋白等均大量表達;應用微陣列及RT-PCR技術進一步研究發現，在成骨分化過程中，胰島素樣生長因子結合蛋白5基因(IGFBP-5)、JunB原癌基因(JUNB)和核受體相關基因(NURR1)均發生表達上調現象，這一機制在成骨分化過程中有著重要的意義。D''''Alimonte等〔5〕在人源DPSC正常成骨誘導過程中，加入血管內皮生長因子，結果顯示:這種方法可以刺激DPSC的增殖分裂的速度加快，而且促進了成骨分化的進程。

2.2DPSC的神經分化DPSC來源于胚胎時期的神經脊，在神經分化方面具備一定的潛能。Király等〔6〕采用低溫損傷的方法制備3日齡Wistar大鼠腦缺損模型，于顱內注入DPSC進行修復，研究發現:DPSC趨向分布于室下區、胼胝體下區等神經系統祖細胞區，并表達微管蛋白(N-tubulin)、膠質原纖維酸性蛋白(GFAP)等神經細胞標志，對損傷部位有一定的修復作用，并且具有神經系統相關細胞的電壓依從性。因此，該結果進一步顯示，DPSC在腦損傷體內修復方面，可以作為一種有效的修復細胞。Karaz等〔7〕研究表明:DPSC不僅可以分化為神經干細胞，而且在分化能力方面，高于傳統的骨髓間充質干細胞。

2.3DPSC的成脂分化除成骨分化、神經分化方面，成脂分化也是DPSC的一項重要潛能。Nozaki等〔8〕于成脂培養基中加入胰島素、地塞米松等誘導成脂，經過一段時間的作用，可見細胞中有脂滴的形成，并且在分化過程中多能性標記轉錄因子(Oct3/4、Sox2)均呈現下調趨勢，Nanog基因無顯著變化;通過基因微陣列分析，研究人員進一步發現:過氧化物酶體增生物激活受體信號通路的多種組分，均發生變化。所以，對這些基因的調控，在細胞成脂分化過程中有著重要意義。

3DPSC的分化誘導因素

在細胞分化的過程中，分化方向、分化程度、分化速度均會受到一系列物化因素、生物因素的影響，協調各方面因素對控制細胞定向分化有著重要意義。Ito等〔9〕將犬類的DPSC與不同的支架材料相結合，并用這種結合物治療骨缺損，結果發現不同的支架材料，修復效果會有較大差異，其中DPSC/富血小板血漿(PRP)復合物具備較好的修復效果。Galler等〔10〕將DP-SC接種于水凝膠支架上，并將復合物移植到經過次氯酸鈉(NaClO)、乙二胺四乙酸(EDTA)處理過的牙本質內部，培養6w后，發現經NaClO處理的牙本質與復合物結合較好，接觸面形成大量細胞陷窩;經乙二胺四乙酸(EDTA)處理的牙本質可以誘導進一步DPSC向成牙質細胞分化，進一步表達牙本質涎蛋白，提高牙本質的修復速度。Yang等〔11〕以大鼠DPSC為研究對象，在常規成骨分化培養基中添加白細胞介素β(IL-1β)，結果顯示，細胞的骨唾液蛋白、牙本質基質蛋白等礦化物質的表達均上調，體內實驗也得到了相似結果，可見，IL-1β在成骨礦化過程中有一定的促進作用。骨形態發生蛋白在誘導成骨方面有著重要作用，Liu等〔12〕分離擴增家兔DPSC后，將這種種子細胞接種在羥基磷灰石、膠原等支架材料上，并用骨形態發生蛋白II進行刺激處理，結果成骨速度明顯提高，最后制備的復合物更有利于體內移植和組織修復。

4DPSC的重編程與再分化

2006年，Takahashi等〔13〕將4個轉錄因子(Oct4，Sox2，cMyc和Klf4)導入已處于終末分化狀態的小鼠成纖維細胞中，從而獲得了一種類似于胚胎干細胞的多能性細胞，稱為“誘導性多能干細胞”(inducedpluripotentstemcells，iPScells)。這種方法可以非常穩定的制造多能干細胞，引起了極大的關注。繼此之后，人類體細胞被成功誘導為iPS的報道〔14〕和老年人皮膚成纖維細胞被誘導為iPS細胞亞群的報道〔15〕相繼出現，這種細胞被認為是一種極具前景的干細胞。體細胞通過一定誘導方式，轉變為iPS細胞亞群的過程稱為“重編程”;iPS經過定向誘導，再次分化為其他種類細胞的過程，稱為“再分化”。DPSC作為一種可以快速自我更新的成體干細胞，同樣具備重編程和再分化的潛能。Yan等〔16〕采用逆轉錄病毒介導法，將4個因子(Lin28/Nanog/Oct4/Sox2或c-Myc/Klf4/Oct4/Sox2)導入DPSC中，將DPSC重編程為iPS細胞亞群。DPSC來源的iPS細胞亞群表達階段特異性胚胎抗原-4(SSEA-4)、腫瘤壞死因子受體相關蛋白(TRA)-1-60、TRA-1-80、TRA-2-49、Nanog、Oct4、Sox2等表面標記，具備多向分化的潛能，可分化成3個胚層的組織，而且可被定向誘導分化為神經干細胞和神經元。Tamaoki等〔17〕對多株DPSC進行重編程誘導，結果顯示不同株的DPSC在重編程效率方面會有很大差別，不同株DPSC來源的iPS細胞亞群的再分化能力也有較大不同。因此，建立一種高效安全的重編程模式和再分化方法，仍是干細胞領域的研究熱點。

5展望

在口腔醫學研究領域，DPSC的分離提取較為方便，常常可以通過分離某些牙源廢物的髓質成分獲得。因此，該細胞在分離培養方面的便宜性以及本身具有的多向分化潛能、自我更新能力，均在很大程度上決定了該細胞在再生醫學中的廣泛應用前景。但是，關于DPSC諸多方面的研究尚處于起步階段，特別是在體內應用性研究方面，仍需進一步探索。所以，只有建立一種高效穩定、安全可靠的DPSC的應用模式，這種成體干細胞才能真正走進臨床，服務于人類。