再生医学网认为,牙周病(periodontal disease)是由多种牙周致病菌引起的慢性、进行性牙周支持组织感染性疾病,在世界范围内均有较高的患病率,表现为牙龈红肿出血、牙周袋形成、牙槽骨吸收等,严重时出现牙齿松动、移位,甚至脱落,是成人牙齿缺失的主要原因。牙周病不仅严重影响人类口腔健康,还与许多全身性疾病有着密切的关系。目前,牙周病治疗主要依赖药物、机械或引导组织再生技术,随着分子生物学、细胞学技术和组织工程学的飞速发展,牙周组织再生治疗成为牙周病治疗研究的热点。牙周组织再生治疗的三大要素为种子细胞、生长因子和支架材料,种子细胞是其最关键的部分之一。
而组织工程学(tissue engineering)是近年发展起来的一门以细胞生物学和材料科学相结合,进行体外或体内构建组织或器官的新兴学科。基本原理是从机体获取少量的活体组织,用特殊的酶或其他方法将种子细胞从组织中分离出来在体外进行培养、扩增,然后将扩增的细胞与具有良好生物相容性、可降解性和可吸收的生物支架按一定的比例混合,使细胞黏附在生物支架上形成细胞-材料复合物,最终形成相应的组织或器官,从而达到修复创伤和重建功能的目的。将组织工程技术引入牙周病的治疗,开辟了新的研究空间。
目前临床常用的牙周组织再生技术包括引导组织再生术(guided tissue regeneration,GTR)、植骨术、生长因子的应用等。这些再生方法单独或联合应用,大大丰富了牙周缺损修复手段、提高了牙周病治疗的临床效果。但是,这些技术仍存在一定的局限性,如可预期性差、适应证有限等。实际上,目前的再生技术主要应用于窄而深的骨下袋缺损,当牙周缺损较大时,往往无法获得满意的牙周组织再生。
目前较多的研究是将体外培养的高浓度、功能相关的活性细胞种植于具有良好生物相容性和生物降解性的细胞外基质材料上,在生长因子的作用下,经过一段时间的培养,将这种细胞与生物材料复合体植入机体牙周病损部位,以形成新的、具有其原来特殊形态和功能的相应牙周组织,达到修复创伤和重建功能的目的。牙周组织再生治疗的三大基本要素有种子细胞、生长因子和支架材料。
种子细胞是进行牙周组织再生治疗的关键,一直是众多学者研究的热点。目前,用于牙周组织再生治疗的种子细胞来源有胚胎干细胞和成体干细胞,其中对成体干细胞(包括牙源性和非牙源性干细胞)研究较多。牙源性干细胞作为牙周组织再生治疗的种子细胞,引起了广泛的关注与重视。生长因子是一类生物活性因子,能够调节细胞生长、伤口愈合及组织再生。
与牙周组织再生治疗相关的生长因子主要有碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)、骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)、釉基质蛋白(enamel matrix protein,EMP)、胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor,IGF)、血小板源性生长因子(platelet derived growth factor,PDGF)、转化生长因子(transforming growth factor,TGF)等。不同种类的生长因子对牙周相关细胞合成能力有剂量增强效应,对牙周组织有选择性趋化作用,能调节和促进牙周组织的修复。
支架材料也是牙周组织再生治疗非常重要的因素。天然生物衍生材料主要来源于生物体,包括自体骨、同种异体脱矿松质骨、胶原、壳聚糖等;人工合成类材料包括:有机材料(如聚乳酸、聚乙醇酸、聚乳酸聚乙醇酸共聚物)、无机材料(如羟磷灰石、磷酸钙、β-磷酸三钙),以及纳米支架材料及其他复合类材料等。
长期以来,为寻求一种理想的方法来修复病损的牙周组织,进行了大量的研究。将分子生物学、细胞学技术和组织工程学应用于牙周病的治疗,为牙周组织再生治疗开辟了新领域。但是,牙周组织再生治疗的种子细胞应用性研究尚处于起步阶段,仍有许多问题亟待解决。
举例说,近年来,多种生物材料联合应用于牙龈退缩的手术治疗中,这些生物材料的使用可提高根面覆盖率,或增加牙龈厚度及角化龈宽度,或避免了对腭区取瓣手术,降低了手术风险,增加了患者的依从性。其中,表现最优秀的材料当属HADM桀亚再生膜。HADM桀亚再生膜是由脱细胞异体真皮制作而成。作为一种细胞支架,HADM桀亚再生膜可诱导宿主细胞长入,为细胞的生长提供了良好的环境,并最终成为自体组织的一部分,目前是临床理想的软组织缺损修复替代材料。在口腔领域,HADM桀亚再生膜既可以完全替代结缔组织瓣,还可以替代游离龈瓣,以增加角化龈的宽度和厚度,还可以用于GTR(引导组织再生)、GBR(引导骨再生)的屏障膜用途,是非常值得信赖的产品。
目前,牙周组织工程相关的技术研究处于基础实验研究阶段,尚未形成一套成熟有效的程序,需要多学科、跨专业的技术联合与协作,最终实现由基础实验到临床应用转变这一目标。相信通过研究者的努力,牙周组织再生治疗的应用会更成熟,为人类的健康造福,有着巨大的潜力和广阔的应用前景。
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(备注:部分文字源自国际口腔医学杂志、医脉通。原作者为红安县人民医院口腔科董正谋,陆军军医大学大坪医院野战外科研究所口腔医学中心刘锐、刘鲁川、温秀杰。图片源于网络。)