人根尖乳头干细胞与牙周膜干细胞体外生物学特性的比较研究
作者单位：南方医科大学
学位级别：硕士
导师姓名：陈柯
授予年度：2013年
学科分类：1003[医学-口腔医学] 100302[医学-口腔临床医学] 10[医学]
摘 要：背景和目的 近年来一些病例报告显示：患有根尖周炎或根尖脓肿的年轻恒牙,经治疗后牙根尖持续发育成形。传统观点认为：根尖周炎伴发瘘管及根尖透射影像,牙髓活力测试阴性时牙髓已全部坏死,牙根将停止发育,显然,传统知识难于解释此现象。学者推测根管内及附近组织中一定还存在能促使牙根继续发育成形的因素。由此提出“血管重建假说,并认为：年轻恒牙宽大的根尖提供了从根管腔到根尖周组织的良好通路,当仅有部分牙髓感染时,可能引发根尖周疾病;然而由于通畅的血液循环,牙髓和根尖乳头中的干细胞也许仍存活于有感染的组织中,并可发生牙髓再生及根尖成形。2006年,Sonoyama[8]从阻生智齿的根尖乳头中分离得到具有高度增殖能力和多向分化潜能的干细胞,将其命名为根尖乳头干细胞(stem cells from apical papilla,SCAP)。研究表明,与牙髓干细胞相比(dental pulp stem cells, DPSCs), SCAP表现出更高的溴脱氧尿苷吸收率、数量倍增能力,更强的细胞迁移能力以及更多的细胞阳性表达STRO-1(间充质干细胞表面标志)。SCAP经成骨、成脂和神经方向诱导后,具有向成骨细胞、脂肪细胞和神经细胞分化的能力。体外扩增的SCAP以羟基磷灰石/磷酸三钙(hydroxyapatite/tricalcium phosphate,HA/TCP)为载体,在免疫缺陷小鼠体内能形成牙髓牙本质样复合体。Huang以聚乙丙交酯(poly-D,L-lactide and glycolide, PLG)为载体,将SCAP接种于载体上,利用根管片段模型进行牙髓再生的实验,结果显示不仅有含血管的牙髓样组织生成,更重要的是,原有牙本质和MTA表面有一层连续均匀的牙本质样组织生成。表明人SCAP分化为成牙本质样细胞后,进而形成牙本质。患有根尖周炎或根尖脓肿的年轻恒牙中存活的SCAP可能具有促使病变根尖周组织继续发育成形的作用。 哺乳动物的牙根发育是一个长期的过程,包括牙根发育启动、牙根延长并建立牙周附着关系、牙齿萌出直至咬合关系建立、最后牙根发育完成、根尖孔闭合。在这一过程中,牙根进一步发育同时伴有牙周组织形成及牙周附着的建立,从而使牙根及牙周组织形成一个功能单位被锚定在颌骨上。牙根及牙周组织共同的发育依赖于发育期牙根的根端组织持续增殖并分化。在结构上,发育期牙根的根端组织包含双层上皮细胞构成的鞘样结构,即Hertwig上皮根鞘(Hertwig’s epithelial root sheath,HERS),上皮根鞘将其下方的外胚间充质组织划分为牙乳头及牙囊。以往的研究表明牙囊可分化形成牙周膜、牙骨质和牙槽骨等牙周组织,而牙乳头形成牙本质及牙髓,Hertwig上皮根鞘则作为牙根形成的诱导者和调节者,调节牙根大小、形状和牙根数。学者发现调节牙根及牙周组织发育的信号分子,如BMP、同源异型盒基因家族Msx和Shh、FGF、 GDF均定位于发育期的根端组织。推测可能通过细胞-细胞及细胞-基质间的相互作用并由此产生的信号分子使牙根和牙周组织形成细胞的前体细胞分化,从而促成牙根和牙周组织的形态发生。牙齿萌出前,牙囊包围着成釉器与牙乳头组织。然而在牙齿萌出后,牙囊仅居于发育期牙根根端,与牙乳头相连,两种组织间失去了牙胚发育早期所存在的组织学分界。考虑到牙根、牙周组织在发育上的同步性以及二者功能上的完整性,学者将发育期的牙根根端组织命名为“根端发育复合体(developing apical complex, DAC)。学者将SD大鼠DAC与陶瓷化骨混合后,移植到大鼠肾包膜下,4W后可见牙本质、牙骨质、牙周膜及骨样组织形成。由此推测DAC在牙根发育时期,不仅继续形成牙根,同时也形成牙周组织,以建立结构完整的牙根／牙周复合体,从而行使咀嚼功能。学者利用小型猪动物模型,外科手术去除牙根发育初期的牙乳头后,尽管牙髓组织完整,但牙根停止发育;相比之下,含有牙乳头的其它牙根生长和发育均正常。由此推测牙乳头在牙根发育中起着重要作用。牙乳头作为“根端发育复合体的一部分,其单独作用,是否也能形成牙周组织呢? 本课题从人未发育完全的年轻恒牙中分离培养SCAP和牙周膜干细胞(periodontal ligament stem cells,PDLSCs),并分别测定其克隆形成率、细胞增殖能力,并于体外诱导培养条件下,观察其矿化和向脂肪细胞分化的能力,以及测定其在体外是否表达牙周膜相关标志,观察SCAP在体外是否表现牙周特性。旨在探索来自发育中组织的SCAP,是否与根尖区牙周组织的形成有密切联系,为牙根及牙周组织共同发育机制提供一定的依据。 方法 1、SCAP与PDLSCs的收集和培养 选取16-20岁健康患者牙根未发育完全(牙根发育2/3)的阻生智齿,依据Tanaka等的实验方法,
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