文摘
干细胞从人类脱落乳牙(棚)是高度增殖的多能细胞可以从乳牙检索。尽管摆脱孤立于牙髓,其分化潜力并不局限于成。事实上,可以分化成多种细胞类型包括神经元,成骨细胞、脂肪细胞和内皮细胞。高可塑性使了一个有趣的干细胞研究模型在一些生物医学领域。本文将讨论表征和分化的重要发现了成成,神经元,激素分泌细胞(如肝细胞和胰岛细胞总量)。这里给出的结果的研究支持multipotency棚和他们潜在的用于组织工程学疗法。
1。介绍
牙髓是一种高度血管结缔组织封装在由牙釉质矿化结构,象牙质和牙骨质。它负责牙齿器官的内稳态和作为传感器来检测不健康的刺激1]。不同人群的牙髓是一个来源的干细胞,如牙髓干细胞(DPSC)恒牙和人类脱落乳牙干细胞(棚)2]。后者是乳牙隔绝,唯一的自然一次性和可存取的产后人体组织3]。事实上,流可以被孤立甚至从牙齿腐烂的落叶4]。此外,有非常有限的道德或法律的担忧这些细胞的使用,因此增加了兴趣了组织工程研究(3]。
摆脱第一次被孤立在2003年从人类落叶门牙脱落。获得的细胞的特征,和随后的研究表明,摆脱目前积极表达一组胚胎干细胞标记(OCT4和NANOG), stage-specific胚胎抗原(SSEA-3和SSEA-4),间充质干细胞标记(STRO-1和CD146)和肿瘤识别抗原(TRA-1-60和交易- 1 - 81),但负面的表达造血标记,如CD45 CD11b / c, HLADR [5- - - - - -8]。
落叶和恒牙是相当不同的在他们的开发方面,形态特征和生理过程。因此,预计流不同于DPSC增殖率较高,sphere-like细胞团形成,和分化能力(5,7,9- - - - - -14]。例如,摆脱目前的骨钙素水平生产和碱性磷酸酶活性高于DPSC在成骨分化(10]。同样,神经源性刺激后,出现高表达β蛋白质酪氨酸羟化酶,III-tubulin microtubule-associated 2,巢蛋白与DPSC (15]。
流可以跨越血统的界限和分化成几种类型的细胞,如脂肪细胞、内皮细胞和神经元7,12]。还可以进行成骨分化和骨生成在活的有机体内这些细胞,使一个有趣的模型骨组织再生(7,16]。这一项研究一直在强调混合β磷酸三钙载体能够促进骨再生的下巴缺陷在猪承运人没有细胞未能引起相同的(17]。同样,摆脱与富含血小板血浆混合能够促进血管成熟骨缺陷的形成创造了下颌骨的狗8周后(18]。,这些发现扩展的潜力减少用于组织工程学治疗涉及大量的组织。
2。对牙髓组织工程
尽管引入新材料、药品和工具对牙髓疾病的临床管理,根管治疗的原则已经明显没有进化出消毒和闭塞的范例。这种行之有效的方法提出了高水平的成功在日常诊所,但是它仅仅是基于与合成有机组织的替代,在许多情况下,惰性材料(11]。这通常限制完成根发展不成熟的牙齿(19]。因此,临床上平易近人技术的发展,使再生的功能能够存款牙髓组织和矿化矩阵是极大的兴趣(3,20.]。转向再生牙髓学会导致牙齿可行性的救援和根结构的进一步发展。
第一个证据表明了可用于牙髓组织再生中提出了具有里程碑意义的三浦等人于2003年发表的论文。那里,摆脱被混入了羟基磷灰石/磷酸三钙和植入皮下免疫缺陷小鼠的空间。8周后,从单个或多个殖民地支架内生存和增殖能力,形成dentin-like组织(7]。
摆脱固有的潜在诱导牙髓的形成在活的有机体内在2008年晚些时候获得了势头。那一年,Cordeiro和合作者播种在可生物降解poly-L-lactic酸碱度支架准备在人类牙片1毫米厚度,随后被植入老鼠。四个星期后,pulp-like组织血管网络成立于空间的脚手架。此外,牙质的内皮细胞表面形态类似成呈现偏极化位置核的基底细胞的一部分身体和积极的蛋白表达对牙本质涎蛋白(DSP) (21]。
流的能力分化成成全功能能够沉淀与牙本质矿化结构在活的有机体内以后观察。类似于之前的研究,摆脱被播种在支架铸造牙片和植入皮下注射到小鼠的背。植入后32天,牙科pulp-like组织向心地髓室中形成的牙片。摆脱了积极的表达所形成的组织等odontoblastic分化的标志牙质sialophosphoprotein (DSPP)和牙本质基质蛋白1 (DMP-1)。在实验中,小鼠接受定期注射盐酸四环素沉积引起的矿化矩阵。值得一提的是,定义良好的荧光线起源于新沉积的钙离子螯合牙质提供的证据可以分化成成全功能在活的有机体内(12]。
翻译的牙髓组织工程临床要求的再生牙髓内完整的根管的长度。摆脱被证明能够附着牙根内部的牙质墙壁和增殖在体外(22]。2013年,摆脱与注射移植到完整的牙根支架能够增殖odontoblastic根管和表达的标记内的分化(DSPP DMP-1, MEPE)后28天在体外。此外,有一代的功能全部牙髓牙根长度在活的有机体内当根部脱落在皮下植入老鼠(图的空间1)。值得注意的是,从植入28天之后,人类pulp-like组织占据大部分空间的根管不管注射脚手架使用的类型。工程牙髓是能够存放新牙质四环素注射的速度大约10所证实的那样μ米/天(23]。增长速度范围内观察到的是初级牙质的报道,根据不同的发展阶段和年龄牙齿(4到15μ米/天)24]。虽然这些发现令人兴奋,但他们都与异位组织的形成。未来的研究必须评估执行流的能力来生成功能在口腔环境中牙髓。
(一)
(b)
3所示。神经组织工程
神经退行性疾病的特点是神经元的损失或变性,导致功能障碍。尽管他们中的一些人,比如帕金森和阿尔茨海默病,主要影响老年人,他们不是自然衰老过程的一部分。帕金森病影响9.7到13.8每100000人口,而阿尔茨海默氏症已成为一个主要公共卫生问题,成为全球人口老龄化(25,26]。除了这些疾病,大约有五百万人生活在创伤性脑残疾仅在美国(27]。其他伤害,如中风、周围神经损伤、脊髓损伤也对社会造成巨大的负担。由于神经系统再生能力有限,干细胞疗法已成为治疗选项。牙髓神经嵴细胞起源的使得神经元组织再生了一个有趣的细胞模型研究[28]。
摆脱nonneuronal诱导条件下表达巢蛋白、胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)、doublecortin神经元细胞核(NeuN),和其他基因和蛋白质含量(7,8,29日- - - - - -31日]。虽然在他们的未分化状态,摆脱目前的神经特征这些细胞都容易接受神经源性分化在体外和在活的有机体内(7,32- - - - - -34]。流处理培养基补充表皮生长因子(EGF)和纤维母细胞生长因子(FGF)提出了高蛋白质表达的神经元标记包括βIII-tubulin谷氨酸脱羧酶(GAD)和NeuN后四个星期。尽管如此,没有巢蛋白的表达增加,GFAP,神经丝M NFM (7]。类似的趋势在分化了的另一项研究表明积极的表达和神经胶质神经元标记后21天。这里,一些分化细胞呈现存款antimyelin碱性蛋白在大多数细胞显示出积极的表达神经元标记βIII-tubulin。此外,分化剥离了积极的载脂蛋白E (Apo E)的表达,这是目前在汽车周围的神经胶质和感觉神经元周围神经系统。分化细胞也呈阳性中间丝peripherin和Brn3a32]。首先是一种蛋白质出现在周围神经系统,而后者是一种转录因子,调节外周感觉神经元分化(32,35]。
神经发育的潜力在活的有机体内证明了三浦和他的同事们通过注入了老鼠的海马齿状回。提供的细胞环境中幸存下来并继续表达神经标记(NFM等十多天7]。
摆脱接受神经源性分化的潜力在活的有机体内打开渠道使用这些细胞作为替代模型治疗不同neuron-related条件如局灶性脑缺血,脊髓损伤,阿尔茨海默病等。
局灶性脑缺血时没有足够的氧气供应,由于有限的血液流向大脑的特定区域,它可能导致脑梗死或缺血性中风36,37]。流可以分泌化合物对经济复苏产生积极影响的这种类型的病变。有局灶性脑缺血的老鼠大脑中动脉闭塞引起的永久出现显著减少电动机残疾得分当受到鼻内政府的上层清液中用于文化流相比,杜尔贝科修改鹰的介质(DMEM)或骨髓干细胞条件DMEM用作控制。此外,有显著减少梗塞体积从大约140毫米3DMEM 50 mm3当使用条件培养基。此外,动物流处理条件媒体有更多的积极的信号对神经核,神经丝H, doublecortin,鼠内皮细胞抗原peri-infarct地区相比,DMEM用作控制(38]。
脊髓损伤是一种life-disrupting条件触发不可逆损失的运动和感觉功能39]。据估计,每年有500000人患有脊髓损伤,一些严重的类型(例如,C4或更高的病变)可能影响呼吸因为病变影响自主控制系统(40]。摆脱有非凡的neuroregenerative活动,能促进脊髓损伤后功能恢复。老鼠接受了创造的空间内完成横断在9日到11日胸椎骨水平表现出更高的分数在低音部,比蒂,Bresnahan运动量表相比移植骨髓基质细胞和成纤维细胞。拯救后肢运动功能的老鼠也更高了。这些动物能够移动三个后肢关节协调和行走,与骨髓基质细胞治疗时只允许微妙的一个或两个关节的运动。相关的改进与棚可以观察到其分化成成熟的少突胶质细胞,补充流失的细胞和再生的轴突(图分开2)[8]。
增强的再生与流不仅适用于病变观察中枢神经系统,但在周围神经损伤也被观察到。可以促进大鼠坐骨神经缺陷的再生治疗病变的媒体。轴突密度和数量的再生有髓纤维剥离条件治疗组中观察到媒体类似于自体用作控制(41]。
这些有前途的结果有关的神经元分化潜力在几个在体外设置和动物模型增加的利益利用这些细胞替代治疗不同的神经疾病和伤痛。
4所示。摆脱对激素分泌细胞分化
除了在牙髓治疗使用,本次裁员也有可能用于治疗肝脏疾病和糖尿病。
器官移植可能的选择治疗患有致命的肝疾病如肝硬化和肝细胞癌。然而,稀缺的捐助者鼓励替代疗法的发展。最近的研究提供证据表明棚可以分化成肝细胞谱系(42- - - - - -45]。在适当的刺激下,摆脱表达一组肝肝核4等标记α,α胎蛋白和胰岛素样生长因子- 1。值得注意的是,90%的肝细胞获得阳性血清蛋白的表达。此外,尿素的浓度有显著增加的媒体和大量的细胞质分化后细胞内糖原存储(43]。分化的水平,可以进一步增强添加甘草或当归提取物的培养基46]或处理硫化氢(H2S) (47]。棚的移植到小鼠的肝脏纤维化四氯化碳引起的显示,细胞可以通过直接参与肝复苏(组织替代)和间接(antifibrotic和抗炎作用)集成(48]。
糖尿病是最常见的一种慢性内分泌疾病与胰腺的破坏和功能障碍有关β肽。流可以区分在体外胰岛细胞总量(ICA),他们成为另一种对细胞替代治疗糖尿病(49,50]。它已经表明,SHED-originated ICA可以释放胰岛素和c -肽glucose-dependent方式在体外(49]。MIN6孵化(鼠标胰腺β细胞线)与流条件培养液增强胰岛素分泌葡萄糖浓度的方式(51]。链脲霉素引起的小鼠糖尿病患者,移植胰岛细胞来源于棚逆转糖尿病和恢复了normoglycemia后3 - 4周(50]。
5。结论
流可以从自然获得“一次性”组织没有明显的发病率主机和有限的道德问题,他们提出了牙科的另一个机会为组织工程的发展。几项研究提供证据表明棚可以分化成成,神经细胞,肝细胞,内皮细胞,β肽等。这各种各样的细胞类型的使用创造了大量的机会在组织再生过程。尽管如此,仍有必要深化的理解机制分化过程之前SHED-based疗法可以成为临床现实。
相互竞争的利益
作者宣称没有利益冲突。
确认
维尼罗莎支持由国家医学研究理事会,新加坡(NMRC / CNIG / 1107/2013),国立大学健康系统(NUHSRO / 2014/017 / B2B / 02)。Kyung-San分钟承认基础科学研究项目通过韩国国家研究基金会由教育部、科学技术(2013 - r1a1a4a01006389)。