组织工程化牙齿的再生与发育(2010年7期)

 发布者:YangZQZBS  发布时间:2010年1月25日 
 
来源:crter

   组织工程牙是指以天然或人工合成的可降解的、有一定空间结构的生物材料为载体,将从成牙组织中分离、培养的一定量的生物活性细胞“种植”到载体支架上,并提供细胞增殖和分化,在体外或植入体内形成有活性的牙齿样的结构和牙齿。其目的是模拟体内细胞生长微环境,再造人工组织或器官。
      现行的实验手段可初略归为3类:一是将牙源性细胞复合支架材料进行体内移植;二是借鉴胚层重组方法,由上皮细胞成分提供牙齿发生信号,诱导牙源性或非牙源性细胞进行组织工程尝试,复合到支架材料上,形成比较完整的牙胚组织;三是细胞团组织工程,是将牙源性上皮细胞团与间充质细胞重新复合,或直接用牙胚细胞团经过适当处理后形成外植体,通过体外培养或直接移植至体内,进一步发育成组织工程化牙齿。
本期专题反映了近年来国内在组织工程化牙胚、釉质、牙髓细胞培养、牙周膜的构建等方面进行的学术研究热点。文章1~4主要探讨了牙胚组织培养、牙髓细胞增殖分化方面的研究;文章5~6集中进行了组织工程牙周膜细胞的培养增殖活性的相关研究;文章7进行了牙龈成纤维细胞的体外培养研究;文章8研究了牙周膜成纤维细胞钙离子通道与牙齿移动的关系;文章9从釉基质蛋白对牙周组织和细胞的作用方面进行了探讨。
这些文章在方法或技术上均有一定的独到之处,故推荐给小同行阅读,内容详见本刊1272页。

1  体外培养人牙髓细胞增殖分化与骨碎补的干预

许彦枝(河北医科大学第四医院口腔科,石家庄市  050011)
河北省中医药管理局课题(05050)

牙髓细胞来源鉴定角蛋白染色阳性

    推荐理由:体外培养人牙髓细胞难度很大,成功培养出人牙髓细胞对于研究牙髓细胞的生物学特性以及作用于牙髓组织药物的筛选建立了技术平台。在国内外已有生长因子对体外培养牙髓细胞增殖分化作用的研究,而中药对体外培养牙髓细胞的研究未见报道。探讨中药骨碎补对体外培养的人牙髓细胞增殖分化的影响对于开发中药作为盖髄剂促进牙髄组织的修复再生具有重要意义。
    创新要点:①选题新颖,未见有中药提取液对体外培养的牙髓细胞作用的报道。②技术方法,牙髓组织体外培养难度大,本研究成功地进行了牙髓细胞培养。由于牙髓组织存在的特殊性,需要取生活着的牙髓,必须拔除牙齿劈开牙体硬组织,而且不损伤活着的牙髓组织,一颗牙齿的牙髓组织量很少,这给牙髓细胞的体外培养带来困难。③研究结果表明骨碎补对体外培养的人牙髓细胞有明显的促增值作用。
    新闻来源:来源于《中国组织工程研究与临床康复》2009年2期第324页许彦枝等的文章“骨碎补对体外培养的人牙髓细胞增殖分化的影响”。

2    组织块法培养人牙髓细胞的增殖与分化

姜新朋(吉林大学口腔医学院牙体牙髓病科,吉林省长春市  130041)
吉林省科技厅基金资助课题(200705351) ;长春市科技局基金资助课题(2008109)


培养牙髓细胞呈明显波形丝蛋白阳性 (×100)  

    推荐理由:牙髓细胞的健康状态可以反映牙髓年龄和活力,抵御外来有害刺激的潜能,牙髓创伤和切除后,在无菌条件下会形成牙本质桥,牙髓自体移植,牙髓细胞可以分化成造牙本质细胞、成骨细胞、成软骨细胞、成纤维细胞,但其确切机制仍不清楚。细胞的表面分子表达作为鉴定牙髓细胞的标志之一。角蛋白Ⅰ型胶原是构成牙本质基质的主要胶原;碱性磷酸酶参与骨等钙化组织代谢和再生的一种功能性标志酶,也常作为鉴定该细胞标志之一。
    实验选用易于组织块贴壁的生物膜培养瓶,经过这样的预处理细胞贴壁率、细胞所得率明显增高,传代后细胞生长良好。可为后续的其他实验操作提供大量细胞。
    实验培养牙髓细胞呈明显波形丝蛋白阳性,胞浆内染色的波形丝分布均匀,胞核无着色,角蛋白染色呈阴性,胞浆无着色,不同波形蛋白是中间丝蛋白的一种,主要表达于非终末分化细胞,角蛋白阴性,各组碱性磷酸酶均呈阳性表达,分泌碱性磷酸酶其活性随培养时间的延长而升高,提示细胞来源于中胚层,无上皮细胞混杂。体外培养所获得的人牙髓细胞对于牙髓生物学研究都有着极其重要的意义。
    新闻来源:来源于《中国组织工程研究与临床康复》2009年28期第5416页姜新朋等的文章“组织块法培养成体人牙髓细胞的增殖及分化状态”。

3  在裸鼠肾囊膜培养模式下人牙胚组织的成牙能力

胡雪峰(福建师范大学生命科学学院,福建省福州市   350007)
福建省教育厅项目资助(JB060 88)

  

  完整人牙胚在裸鼠肾囊膜下生长8周后的结构。完整人牙胚在裸鼠肾囊膜下生长8周后,前成釉质细胞和前牙本质细胞的极化变得更加明显,已变成高柱状,成为成釉质细胞和成牙本质细胞,在未来牙尖区域可以发现成牙本质已经开始分泌少量牙本质(箭头)(Azon染色,×100)

    推荐理由:揭示人类牙齿发育的组织学特点是当前牙体生物工程组学的热点课题,该课题将提供人类人体牙齿组织学再生和修复的重要手段,并最终解决牙体缺失的生物工程治疗。
    课题应用已经发育到一定时期的人磨牙牙胚植入到裸鼠肾囊膜下,在不同的时期观察人牙胚在非牙源环境的成牙情况,探讨人牙齿在裸鼠肾囊膜下培养的可行性。方法简单易行,结果明确可靠,可为更深入进行相关的生物工程学研究建立参考。
    牙胚通过此途径可以获得足够支持细胞生长和分化的营养,但难以获得足够的钙质使分泌的牙釉质与牙本质钙化,因而其生成的牙齿结构硬度较低。那么,如何在培养的过程中如何得到更多的钙质,促进牙齿的钙化,有待进一步研究。
    新闻来源:来源于《中国组织工程研究与临床康复》2009年7期第1224页胡雪峰等的文章“人牙胚组织在裸鼠肾囊膜培养模式下的成牙能力”。

4  人乳牙牙髓基质细胞的分离培养

闫征斌(大庆油田总医院口腔科,黑龙江省大庆市  163001)

牙髓细胞经过诱导后,牙本质涎磷蛋白染色见大多数细胞胞浆呈棕色,胞核淡蓝色(×100)

    推荐理由:在牙再生的研究中,国内外众多学者一直在寻找合适的种子细胞。干细胞因有多向分化特性,目前定向诱导生成所需的细胞是干细胞研究运用领域的重点,牙髓干细胞的发现及概念的确立有助于从细胞水平上认识牙齿发育和再生修复机制,并使人们认识到利用组织工程实现牙齿再造可能性。脱落乳牙的牙髓属于废用组织,相对于恒牙牙髓取材简便、不易污染、便于实现自体移植,临床应用前景优于恒牙牙髓组织。
    实验结果表明,乳牙牙髓基质细胞具有极强的增殖活力,可以在短期内获得组织工程需要的细胞量,而且在矿化诱导之后,大部分细胞出现了牙本质涎磷蛋白表达阳性,有可能形成牙本质样的结构,可以作为牙组织工程的种子细胞。因此对于乳牙牙髓基质细胞的培养和研究为牙再生研究提供了新的种子细胞来源。
    实验初步解决了乳牙牙髓细胞的原代培养、鉴定和矿化诱导的条件,但是对于诱导液的成分、诱导时间、细胞分化机制以及诱导后细胞在三维支架上形成牙本质样结构等方面还需要进一步的研究和探索。
    新闻来源:来源于《中国组织工程研究与临床康复》2009年27期第5305页闫征斌等的文章“人乳牙牙髓基质细胞的分离培养与牙再生能力”。 

5  体外构建组织工程化牙周膜

常秀梅(广东医学院附属医院口腔科,广东省湛江市   524001)
国家“八六三“计划基金资助项目(2002AA205041)*;广东医学院面上项目(XK0729)

扫描电镜下细胞增殖和生长良好有大量基质分泌(×500)

    推荐理由:再生医学中干细胞和组织工程是促进组织再生和修复重建的两大技术平台,目前牙齿组织工程研究已取得可喜的成果,利用牙髓干细胞,牙囊前体细胞,牙周膜干细胞等成体干细胞及适宜支架材料重建受损牙髓牙本质复合体,牙周膜牙骨质复合体已成为可能。
    牙周组织再生是牙齿再生研究的一个部分,利用牙周膜干细胞的高增殖活性和多向分化潜能形成牙周组织,而牙周膜干细胞的增殖和分化方向受到局部环境复杂网络的调控,其中细胞外基质支架材料不但提供了细胞附着的支架,对细胞的增殖和分化也具有一定的调控作用。实验以Ⅰ型冻干胶原膜为支架是为利用其多孔性、可吸收性和诱导性等特点,观察两者的相容性,为体内完整意义的牙周组织再生提供实验基础。
    文章针对临床牙周韧带缺失问题,利用牙周膜干细胞的多向分化的特性,用其和冻干胶原膜在体外成功构建了具有纤维状结构的组织工程牙周膜,为进一步利用工程化牙周膜促进牙周组织再生提供了可靠的理论和实验依据。培养1周组织切片观察发现细胞深入支架材料深层,数目密集,排列整齐,基本具备牙周膜的膜状结构。为进一步体内移植提供了实验依据。不足之处:实验为体外初步研究,尚无法证实其应用价值,建议做深一步研究。
    新闻来源:来源于《中国组织工程研究与临床康复》2009年20期第3890页常秀梅等的文章“组织工程牙周膜的体外构建”。 

6  体外培养人牙周膜细胞增殖活性与双黄补的干预

许彦枝(河北医科大学第四医院口腔科,河北省石家庄市 050011)
国家自然科学基金面上项目(30873289)

人牙周膜细胞波形丝蛋白染色阳性(免疫组织化学,×200)

    推荐理由:牙周膜细胞在牙周组织再生过程中起重要作用,它是牙周组织再生的主要细胞来源。深入研究牙周膜细胞的生物学特性对于牙周疾病的防治具有重要意义。课题以中医理论为指导,紧密结合临床实践,利用组织工程技术等进行中药双黄补三维培养研究是突破创新,并已有较好的前期研究基础。
    目前的研究大多为单味中药或单一中药成分对体外培养细胞的影响,而中药组方提取液对体外培养的人牙周膜细胞的影响研究较少,实验创新性的将中药复方提取液应用于体外培养的牙周膜细胞,将成为继牙周再生术后的具有中国中医特色的新治疗方法,有广泛的应用前景。
    新闻来源:来源于《中国组织工程研究与临床康复》2009年11期第2147页许彦枝等的文章“中药双黄补对体外培养人牙周膜细胞增殖活性的影响”。

7  犬牙龈成纤维细胞的体外分离培养

钟  泉(福建医科大学口腔医学院,福建省福州市  350004)
国家自然科学基金资助项目(30471892)*;福建医科大学学科带头人基金资助项目[闽]医大(2003)文135号 

组织块边缘上皮细胞少,牙龈成纤维细胞游出(×10)

    推荐理由:Beagle犬遗传背景明确,其牙周结构与人类相似,是国际上研究牙周疾病的常见动物模型之一。但与人牙龈成纤维细胞的培养不同,Beagle犬的牙龈成纤维细胞培养十分困难,主要存在以下难点:①标本来源少,重复性低。另外麻醉安全也是干扰手术重复性的因素之一。②犬的生活特性导致了其牙龈高度角化,角化上皮细胞多,且增殖能力强,通过多种手段都很难将其一次去除,这也增大了培养、纯化的难度。③污染和炎症比较严重。④实验中采用国产血清培养的成功率非常之低。由于组织块少,作为种子的细胞也少,尽管能够游出,衰老现象也十分严重。实验在克服上述困难基础上,成功培养出牙龈成纤维细胞,具有一定的创新性。
    成纤维细胞的鉴定主要依靠波形丝蛋白和角蛋白免疫细胞化学染色,本文进行了以下鉴定:①所取组织块通过切片和染色,证实确有牙龈成纤维细胞。②波形丝蛋白染色阳性,角蛋白染色阴性,证实细胞来源于中胚层,为成纤维样的细胞。③碱性磷酸酶表达水平较低,与牙龈成纤维细胞特性相符,排除了另外2种成纤维样细胞——牙周膜细胞和骨膜细胞。因此尽管没有进行成纤维细胞表面标记鉴定,但基于上述3点,可以认定所取细胞为牙龈成纤维细胞。
    新闻来源:来源于《中国组织工程研究与临床康复》见2008年50期第9801页钟泉等的文章“Beagle犬牙龈成纤维细胞的体外分离培养”。


8  机械牵张人牙周膜钙离子通道的变化

孙  苗(哈尔滨医科大学附属口腔医院口腔正畸科,黑龙江省哈尔滨市  150001)
黑龙江省研究生创新科研项目(YJSCX2007-0328HCJ)


    推荐理由:正畸基础理论的研究工作中关于钙离子通道与牙齿移动之间的关系,国外研究较多,国内研究较少。目前研究钙离子通道与牙齿移动之间关系的实验手段多采取体外实验,对于人体只有类推作用而缺乏既定作用,并且有关钙离子通道与牙齿移动之间关系研究的热点为钙离子浓度的变化、钙离子通道的激活以及钙离子信号在细胞黏附中的作用等,而未涉及钙离子通道对牙周重建过程是如何发挥调节作用的,本实验致力于探索钙离子通道的功能状态。
    偏倚或不足:实验关于L-型钙离子通道和机械牵张性钙离子通道在机械牵张成纤维细胞时在钙离子通道中作用于所存在的差异没有进一步探索。
    新闻来源:来源于《中国组织工程研究与临床康复》见2009年33期第6523页孙苗等的文章“机械牵张人牙周膜成纤维细胞钙离子通道的变化”。

9  釉基质蛋白促进牙周组织再生

林维龙(辽宁医学院,辽宁省锦州市   121000)
 
    推荐理由:釉基质蛋白是一组来自上皮根鞘的釉质特异性蛋白,主要位于胚胎发育时期的釉质中,其作用与釉质的形成和矿化有关。Slavkin等在1975年首次提出釉基质蛋白可诱导牙根部无细胞性牙骨质形成,近年来随着研究的深入其更多的功能被相继发现,国外已有将相关产品应用于临床的报道,对其研究已经达到较深层次,釉基质蛋白已成为众多学者研究的热点之一。文章就釉基质蛋白对牙周组织和细胞的作用及其在口腔科的临床应用概况进行了归纳总结。
    新闻来源:来源于《中国组织工程研究与临床康复》2008年1期第326页林维龙等的文章“釉基质蛋白促进牙周组织再生及在口腔科的临床应用”。

 

 

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