牙髓干细胞应用进展摘取
2000年,Gronthos首次在第三磨牙牙髓中分离出具有克隆性质的成体干细胞,并命名为牙髓干细胞(DPSC)。
2003年,Miura 首次分离出乳牙牙髓干细胞(SHED)。
牙髓干细胞在临床应用研究中的部分进展:
牙髓干细胞具有间充质干细胞表面标记物,来源丰富,主要从脱落的乳牙、智齿、正畸牙中获取,在再生医学领域的应用前景广阔。
牙髓再生研究进展 临床转化的挑战与展望,田卫东等
牙再生
牙再生是利用干细胞的增殖分化能力,重新生成受损或缺失的牙,包括了牙髓再生、牙本质再生和牙周组织再生。
牙髓再生有两个途径:一是立足于外源性细胞移植,一是立足于内源性细胞归巢。
2014年,日本科学家Nakashima等利用患者自己的牙髓干细胞,成功取代了感染的牙髓组织,牙髓活力恢复。2018年,空军军医大学金岩教授等人利用脱落乳牙牙髓干细胞,成功实现全牙髓组织的功能性再生,并已治疗近50位患者,有效率超过95%。
神经再生
神经系统的再生修复能力有限,一旦受到损伤,神经细胞凋亡并形成纤维胶质瘢痕,阻碍细胞与轴突的再生。在神经系统疾病的治疗上,药物和手术治疗遇到瓶颈,而干细胞疗法则显示出特有的潜力。
Sakai等发现,牙髓干细胞能诱发脊髓损伤后的神经再生。de Almeida等采用小鼠挤压神经损伤模型也支持这一结论。Apel 等在阿尔茨海默病和帕金森病体外模型中将大鼠牙髓干细胞加入至原代神经元培养,2天后加入神经毒素,发现牙髓干细胞可以减弱毒素的毒性,保护原代神经元。Chang等人发现,牙髓干细胞可以向成熟的多巴胺能神经元分化,从而用于帕金森病的治疗。
骨再生
牙髓干细胞有很好的成骨分化能力,除了在骨再生过程中参与骨组织再生及重塑,同时也替换凋亡细胞,促进血管再生,并且在骨免疫过程发挥一定作用。
Petridis 等将牙髓干细胞联合细胞外基质支架三维复合体,移植至临界颅骨缺损大鼠模型,结果显示可以有效促进大鼠颅骨愈合。
d’Aquino等分离提取人第三磨牙内牙髓干细胞,扩增后黏附于胶原蛋白海绵支架,填充于由于骨吸收造成的自体下颌骨的骨缺损处,3个月后临床、X射线及组织学检测表明骨组织完全再生,1年后再生骨组织功能达到最佳,提示牙髓干细胞可以完全恢复人类下颌骨缺损。
血管再生
牙髓干细胞促进血管再生,可能有两种机制:① 旁分泌效应,分泌多种促血管生成与抗凋亡因子;② 细胞分化,牙髓干细胞在损伤部位分化为内皮细胞,参与血管重建。
Iohara 等将DPSCs移植入后肢缺血小鼠模型体内,通过表达促血管生成因子,促进毛细血管生成。Nishino等将DPSCs移植入裸鼠全层皮肤缺损模型,发现皮肤组织加速愈合,缺损区域有人类Ⅰ型胶原的形成。
肝脏疾病
据报告,牙髓干细胞和乳牙干细胞可分化为肝细胞样细胞。Ishkitiev等将由乳牙牙髓干细胞分化的肝细胞注射到肝硬化大鼠的肝脏中,发现改善了大鼠的肝功能,并提高了存活率。
Ishkitiev:SHED的免疫细胞化学染色
Yamaza报道,移植的牙髓干细胞改善了四氯化碳诱导的肝纤维化模型小鼠的肝功能障碍,改善了炎症和纤维化。这些研究再次证明,牙髓干细胞治疗肝脏疾病确有一定功效。
肺部疾病
日本名古屋大学首次尝试利用乳牙牙髓干细胞或条件培养液治疗博来霉素诱导的小鼠急性肺损伤,结果表明单次静脉内给药可以减轻博来霉素诱导的小鼠的肺损伤和减少体重的下降,并提高其存活率。
牙髓干细胞的治疗主要通过旁分泌途径,诱导M2型巨噬细胞发挥抗炎作用。这项研究为牙源干细胞治疗急性呼吸窘迫综合征开辟新的途径。
肾脏疾病
有研究者发现骨髓干细胞分泌的细胞因子,可以改善急性肾小管损伤后的肾功能。而后,Hattori等发现,乳牙牙髓干细胞也能治疗急性肾损伤,并且它的治疗作用归功于抗炎作用、抗细胞凋亡作用和旁分泌作用。
Michele等研究发现年轻牙髓干细胞移植治疗急性肾功能衰竭的大鼠体内,发现细胞主要归巢于肾脏,表现肾样和周细胞样特征,加速了肾小管上皮细胞的再生,有助于恢复在实验大鼠中的肾小管结构。
两种方法证明了大鼠肾脏中的IDPSC归巢
免疫系统疾病
乳牙牙髓干细胞具有低免疫原性和免疫调节功能,在抗自身免疫反应、抗炎和肿瘤治疗等领域有广泛应用的潜能。
给系统性红斑狼疮小鼠静脉注射SHED,可以改善小鼠的SLE紊乱症,如降低自身抗体水平,改善肾脏功能指标。将冻存牙髓中分离的干细胞进行体内实验也得到类似结果。用乳牙牙髓干细胞 - 条件培养基治疗实验性自身免疫性脑脊髓炎鼠,可见到疾病症状的明显改善,脊髓中神经脱髓鞘和轴突损伤减轻,炎症性细胞浸润和促炎细胞因子分泌减少
糖尿病
模型小鼠在移植了来源于牙髓干细胞和乳牙干细胞的胰岛样细胞团后,其血糖恢复到了正常水平。牙髓干细胞减少了胰腺损伤,改善了肾功能和疼痛性糖尿病神经病变。Lv等在研究乳牙牙髓干细胞治疗糖尿病足溃疡大鼠模型时发现,SHEDs给药类似于间充质干细胞,可以加速伤口愈合,促进血管生成并抑制糖尿病溃疡大鼠模型的炎症反应。
Lv:细胞移植后3、7和14*天,SHED和MSC组中VEGF、MMP9的表达显著上调。
随着再生医学的快速发展,干细胞疗法作为一种修复机体无法自愈的损伤细胞、组织和器官的新方法受到广泛关注,并且在世界各地多项研究中证实了其安全性和有效性。
牙髓干细胞因其来源丰富、取材安全方便、免疫源性低、尚无伦理限制等优点,有望成为重要的再生医学种子细胞。