文摘
在过去的十年中,牙科领域受益于最近发现在干细胞生物学和组织工程,阐述了小说思想和概念牙齿再生的组织或整个新牙齿。特别是,干细胞再生方法非常有前途的因为他们瞄准丢失或受损组织的修复,确保它们的功能。这些治疗方法已经成功地应用在诊所其他器官的再生和干细胞包括操纵和管理病人。干细胞有可能自我更新和产生不同的细胞类型,确保组织修复和再生的生活。在过去的几十年里,一些成年干细胞数量已经从牙齿和牙周组织,分离的特征,在再生牙科和测试他们的潜在的应用。这里我们简要介绍各种干细胞的治疗方法和策略,可以翻译在牙科实践和革新牙科。
1。介绍
修复的牙髓和牙周组织仍然是一个巨大的临床挑战因为人类牙齿再生能力非常有限(1]。目前在牙科治疗干预是基于复杂的生物材料和植入物仍然可疑的功效和耐久性2- - - - - -5]。此外,这些疗法并不总是允许适当的牙齿器官的生理功能。因此,有一个巨大的未满足的需要创新的方法使平衡新的牙科组织形成和改变牙齿器官的生理功能(6,7]。
为了重建这样的自然结构,我们需要有一个深入了解与牙发生的细胞和分子事件。经典的实验表明,牙齿形成的顺序和相互之间的交互的口腔上皮和神经嵴细胞间质(8]。上皮细胞分化成enamel-forming造釉细胞,间质细胞引起牙髓,成dentin-secreting和牙周韧带细胞锚牙周围牙槽骨(8,9]。牙髓形式传达形成血管的结缔组织,神经支配和主机干细胞能够再生的这个组织,以及牙质[1]。感觉神经的三叉神经节(TG)和上颈神经节交感神经的刺激活动成人牙齿(10- - - - - -12]。牙发生期间,神经纤维来自TG项目逐步向发展中牙细菌和周围没有进入牙髓。第一轴突穿透牙髓成区分和搪瓷沉积开始。牙髓神经支配完成牙爆发后不久进入口腔(10),这一过程与根系生长相伴,牙骨质基质沉积,形成牙周膜(7]。
牙科实践中的一个常见问题是牙髓的感染和随后的毁灭。因为结构和细胞在牙髓提供营养支持,感觉,和防御各种病原体,衰亡的牙齿(例如,在牙髓学的经典疗法)受到严重的并发症导致牙齿脆弱和断裂13]。就这样明显,牙髓活力的维护至关重要,因此新的再生方法已经开始尝试在牙髓学的诊所在过去的几年里14]。这些新的再生技术也适用于其他牙科学科,在目前的治疗方案是基于数量不断增加的牙科生物材料和植入物1- - - - - -4]。例如,牙齿脱落造成严重的创伤受伤后,牙周炎(即。,a severe inflammation of the periodontium), advanced carious lesions, age-related alternations, or cancer [6,7,15- - - - - -19)可以通过全新的解决牙齿再生。
2。干细胞再生牙科
再生涉及更换的病理组织,以及重建缺失或失去了组织,由一个新的,可以确保其生物功能(20.]。再生方法是基于潜在的人类干细胞自我更新和产生细胞类型的多样性在适当的条件下(21]。一生中,成体干细胞支持组织内稳态和修复损伤(6,22,23]。因此,成人干细胞来自不同组织分离,特征,检测他们的潜在的应用在再生医学(20.]。特别是,间充质干细胞(msc)因其可访问性和强烈的主题调查他们潜在的区分chondrogenic,成骨、脂肪形成的,肌原性的,和神经性的血统24]。
不同的干细胞数量已经从人类分离成人牙齿(图1)。第三磨牙的牙髓是最常见的牙间充质干细胞来源,所谓的牙髓干细胞(DPSCs) [25]。人类DPSCs能够分化成成,成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞和其他细胞类型在体外和在活的有机体内(26- - - - - -28]。牙科msc(即其他人群。,SHEDs) have been isolated from dental pulp of exfoliated deciduous teeth and from the apical part of the papilla (i.e., SCAPs), similar to the DPSCs differentiation potential [29日- - - - - -31日]。牙科msc一直也从牙周韧带(即隔离。,periodontal ligament stem cells, PDLSCs) that have the capacity to give rise to cementum/PDL-like tissue在活的有机体内(32,33]。
干细胞是强烈的行为和性能受到周边环境的影响,所谓的干细胞利基(24,34,35]。这个特定的微环境结合的细胞,细胞外基质和生长因子影响下的机械和化学压力(24]。利基市场维护和调节干细胞自我更新和分化之间的平衡35]。在这种背景下,产生相当大的努力了解细分市场调节干细胞的不同组件的功能。在这些演员,神经支配可能发挥重要作用在干细胞的命运和功能36- - - - - -42),从而影响再生的事件。例如,最近的研究表明,交感神经祖细胞调节和发展是必要的和再生的唾液腺(37,39]。同样,它已经表明,神经支配是必不可少的味蕾的开发和维护43- - - - - -46]。虽然在启动神经支配的作用,发展和再生牙齿仍然是极具争议的34,47- - - - - -49),它最近表明,感觉神经调节msc在鼠标门齿(42]。因此,重要的是要更好地研究神经支配牙再生的作用,特别是其牙齿干细胞数量的作用。同时,它是同等重要的,以确保适当的神经移植再生牙齿的组织。牙齿再生的血管化是另一个关键方面。牙髓血管丰富,和牙齿取决于血液供给营养和氧气运输。此外,允许系统信号的传输和血管炎症和其他循环细胞的招募到细分市场,可以强烈影响干细胞功能(35]。髓内血管与所谓的血管周的干细胞利基市场。这些利基主机msc导致体内平衡和牙髓再生的42,50]。血管和神经的生长通常收益同时,共享相同的路径通过组织(51]。牙齿特有的器官,神经支配和血管化显示非常不同的时机。而血管的纸浆中发现牙细菌在早期发展阶段,建立神经支配只有在牙发生的后期阶段6,52]。作为牙神经支配和血管化都是基本的生理学和病理学、识别机制,调节这两个过程的基本的部分(例如,牙髓再生)或全部牙齿再生。
几个在活的有机体内和在体外研究提供了重要的信息模式的神经支配牙科组织在不同的动物模型以及所涉及的主要分子神经营养支持,排斥力和吸引力10,53- - - - - -56]。到目前为止,信息几乎没有有关神经支配的影响人类牙齿干细胞(57]。Cocultures已经使用并构成一个有价值的调查方法和操作的神经纤维之间的相互作用和目标组织控制和孤立的环境中人类起源(图2)[57,58]。这些和其他的使用最先进的技术,结合在活的有机体内方法在动物模型中,将允许获得基础知识有关神经支配的角色驱动牙神经移植干细胞行为和机制(6]。到目前为止,只有很少的研究调查恢复神经支配的可能性损坏牙齿进行(59]。
牙髓血管再生目前用作其再生方法在没有完全发达的牙齿(59]。在这种方法中,牙髓血管再生是填充空的根管引起的血凝块。虽然已经在临床实践中,该方法的特点是低效率和异位纸浆内矿化(59]。此外,一个主要问题,伴随这些血管再生的方法是循环系统的连接59]。组织工程学方法,利用功能化的组合支架和牙科干细胞提供有前景的结果,确保变量度的纸浆再生和血管化在活的有机体内在动物模型60- - - - - -62年]。在这些研究中,良好的血管化与循环系统观察和连接,从而表明这种方法可以确保适当的营养支持再生牙齿组织(60,61年]。
3所示。临床意义:如何从这些方法可以获得的知识
干细胞治疗是很有前途的长期改变的牙科,因为他们可以提供完整的恢复牙齿组织保持结构完整性,生理和功能的完整的牙齿。在活的有机体内对动物的研究已经证明了不同牙齿干细胞的潜在人群特定牙齿再生的组织,如牙质,纸浆,牙周组织,甚至整个牙齿器官(59,60,63年- - - - - -66年)(图3)。这些再生方法已经成功测试了在动物模型中可能也适用于人类。很明显,这些治疗将需要足够数量的特定的干细胞数量将移植到受损和病理牙科网站,单独或连同支架。
(一)
(b)
(c)
(d)
值得注意的是,干细胞的方法已经开始被应用与其他医学学科的成功(67年- - - - - -70年]。在牙科,几个专业利用领域的最新进展干细胞生物学和组织工程和开发创新策略恢复特定的全部功能和生理牙科组织。例如,再生牙髓学侧重于重建牙髓活力和新的牙质形成使用DPSCs / scap结合支架富含生物活性分子(26,71年- - - - - -75年]。这些新的程序允许移植干细胞分化成纸浆纤维母细胞和成牙髓切除术后,逐步填补空髓室或牙髓摘除术,从而使根系生长在没有完全发达的牙齿(63年,71年,76年- - - - - -78年)(图3)。几个临床尝试基于止血技术和集中在牙髓再生已经成功地应用于不成熟牙髓坏死和成熟的牙齿顶端病变(71年,78年- - - - - -80年]。在这个过程中,血凝块作为支架,提供干细胞进入空的根管。
尽管使用干细胞技术已经开始应用于牙髓学的诊所,这些方法仍处于动物实验在牙周病学等其他牙科专业水平。例如,尽管人类PDLSCs或其他干细胞的潜力人群对牙周组织再生已经在动物模型证明(81年- - - - - -84年),在诊所没有等效试验(图3)。
同样,尽管尝试整个全新的牙齿的再生已经成功执行过去几年在小动物模型(85年,86年牙科植入物仍然垄断并提供牙齿脱落后,诊所的治疗方案。然而,很明显,理想的治疗后牙齿脱落是整个牙齿的再生,因此应该产生一个更大的努力对这些革命性的干细胞的方法。这些新的技术在老鼠身上测试表明,牙间充质和上皮干细胞结合胶原蛋白下降或支架在体外允许牙细菌的形成,此后可以移植到牙槽骨,牙细菌将开发,爆发,最后成为整个功能的牙齿85年,86年)(图3)。这种技术的应用在人类有一些局限性。最大的挑战是人类牙齿再生所需的时间,因为牙发生在人类的整个过程需要7年以上1,17]。这可能代表一个沮丧的病人寻找快速替换丢失的牙齿。
4所示。结论
干细胞疗法代表成功再生的最有前途的替代受损或病理牙科组织甚至整个牙后牙齿脱落。因此基本理解潜在的确切机制的各种牙齿干细胞的数量以及他们的行为在异位移植后网站。神经支配和调节血管化发挥根本性作用的干细胞龛内稳态,从而影响干细胞的命运和行为(34,87年]。因此,这将是极大的兴趣在这些过程进一步研究神经支配的作用。干细胞方法只在牙科开始出现,巨大的挑战和搪瓷和整个牙齿再生等问题应该克服。上面提到的实验尝试的多数是只在小动物模型,因此他们不能直接翻译成诊所。然而,干细胞再生方法是牙科的未来,全球数以百万计的患者受益。
相互竞争的利益
作者宣称没有利益冲突。
作者的贡献
所有作者同样导致了计划、写作本文的批判阅读和编辑。
确认
这项工作是由苏黎世大学的资金支持。