無細(xì)胞再生性牙髓治療的現(xiàn)狀及展望

周建 蘇盈盈 王松靈

1.首都醫(yī)科大學(xué)口腔健康北京實(shí)驗(yàn)室，北京100069；2.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京口腔醫(yī)院特診特需科，北京100050；3.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院口腔和全身健康融合與轉(zhuǎn)化研究實(shí)驗(yàn)室，北京100070；4.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院口腔科，北京100070；5.首都醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，北京100069

現(xiàn)代根管治療技術(shù)對于保留患有牙髓病和根尖周病等牙髓感染性疾病的牙齒發(fā)揮了重要作用，并取得了極大的成功，但是由于根管系統(tǒng)解剖的復(fù)雜性和現(xiàn)有根管充填材料的局限性，根管治療的失敗率仍為19.1%～25.3%[1]，而根管治療后的牙齒也因缺乏免疫保護(hù)、感知外界刺激和自身修復(fù)等功能，存在二次感染和牙根縱裂的風(fēng)險(xiǎn)。再生性牙髓治療（regenerativeendodontic therapy，RET）利用組織工程的原理，以實(shí)現(xiàn)牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體的功能性再生和牙根及其周圍組織的繼續(xù)發(fā)育為目的，被認(rèn)為是根管治療理想的替代方案。其策略主要分為兩類：一種是基于外源性干細(xì)胞移植（cell transplantation）原理的有細(xì)胞再生性牙髓治療（cell-based regenerative endodontic therapy）[2]，另一種是基于內(nèi)源性干細(xì)胞歸巢（cell homing）原理的無細(xì)胞再生性牙髓治療（cell-free regenera‐tive endodontic therapy）[3]。

有細(xì)胞再生性牙髓治療利用經(jīng)典的組織工程原理，將干細(xì)胞、支架材料和生長因子放入經(jīng)過預(yù)備的根管內(nèi)，以獲得再生的牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體。過去十幾年來，有大量相關(guān)的體內(nèi)外研究顯示該技術(shù)能夠再生出具有神經(jīng)、血管和成牙本質(zhì)細(xì)胞的牙髓樣組織，是實(shí)現(xiàn)牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體再生的潛在方法。但是，該技術(shù)同時(shí)也面臨一些挑戰(zhàn)，例如干細(xì)胞來源困難、臨床應(yīng)用安全性和有效性有待進(jìn)一步評價(jià)以及臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用投入較高等倫理法規(guī)和產(chǎn)業(yè)化瓶頸[4]。而基于細(xì)胞歸巢原理的無細(xì)胞再生性牙髓治療利用內(nèi)源性干細(xì)胞趨化至根管內(nèi)實(shí)現(xiàn)牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體再生，具有安全性更高、流程簡化和費(fèi)用更低等特點(diǎn)，可能具有更好的臨床轉(zhuǎn)化前景。本文將對無細(xì)胞再生性牙髓治療的研究現(xiàn)狀作一綜述，并對其臨床應(yīng)用前景進(jìn)行討論。

1 無細(xì)胞再生性牙髓治療的發(fā)展

牙髓血運(yùn)重建術(shù)（revascularization procedure）被認(rèn)為是無細(xì)胞再生性牙髓治療的鼻祖。但事實(shí)上，該術(shù)語最早出現(xiàn)在20世紀(jì)50年代，最初指的是外傷牙再植后牙髓組織血運(yùn)的恢復(fù)，尤其是年輕恒牙再植后牙髓組織的活力可以重建。?stby[5]于1961年首次報(bào)道了對于牙髓活力喪失的牙齒，通過擴(kuò)大根尖孔、根管封藥和將根尖區(qū)血液引入根管內(nèi)形成血凝塊，可以促進(jìn)根尖周病變的愈合。這項(xiàng)研究在當(dāng)時(shí)并沒有引起重視，但為后續(xù)的再生性牙髓治療奠定了基礎(chǔ)。2001年，有學(xué)者[6]開始嘗試?yán)醚\(yùn)重建來代替根尖誘導(dǎo)成形術(shù)，報(bào)道了1例被診斷為牙髓壞死的年輕恒牙病例，患牙根管經(jīng)過5%的次氯酸鈉和3%的過氧化氫溶液沖洗、雙聯(lián)抗生素（甲硝唑和環(huán)丙沙星）糊劑根管內(nèi)封藥和永久的冠方修復(fù)，30個(gè)月后隨訪，牙根得以繼續(xù)發(fā)育，根管壁增厚，根尖孔閉合，且牙髓活力測試呈陽性，首次證實(shí)根管內(nèi)血液的引入能夠促進(jìn)牙髓修復(fù)和牙根發(fā)育。隨后，陸續(xù)有更多的病例報(bào)告[7-10]使用不同的化學(xué)沖洗劑和根管內(nèi)藥物，以探索最佳的治療流程。

2011年美國牙科協(xié)會(huì)（American Dental Asso‐ciation，ADA）將牙髓血運(yùn)重建術(shù)納入常規(guī)牙科診療項(xiàng)目，并給出詳細(xì)的臨床操作指南，主要包括根管消毒、刺激根尖出血以及冠方嚴(yán)密封閉等步驟，牙髓血運(yùn)重建術(shù)成為根尖誘導(dǎo)成形術(shù)一個(gè)可選的替代方案（圖1）。

細(xì)胞歸巢最初是指血源性干細(xì)胞穿過血管上皮遷移到目標(biāo)組織并分化為成熟的終末細(xì)胞[3]，目前這一概念已經(jīng)延伸為靶向調(diào)控自體干細(xì)胞定向遷移到特定組織并分化，進(jìn)而發(fā)揮組織再生功能[11]。在牙髓再生過程中主要是將復(fù)合有生長因子的生物支架材料注入無髓根管內(nèi)，以誘導(dǎo)根尖周的內(nèi)源性干細(xì)胞向根管內(nèi)遷移、增殖和分化。細(xì)胞來源可以包括牙髓干細(xì)胞、根尖乳頭干細(xì)胞和骨髓干細(xì)胞等（圖1）。

圖1 無細(xì)胞再生性牙髓治療原理圖Fig 1 Schematic of cell-freeregenerativeendodontic therapy

最近有學(xué)者指出，“血運(yùn)重建”是指為了恢復(fù)由于血管阻塞或被切斷而發(fā)生缺血的組織的血供而進(jìn)行的外科操作，對于牙髓再生來說，牙髓組織因感染而被破壞，因此并不存在恢復(fù)其血供的可能，故“血運(yùn)重建”不是概括牙髓再生過程的最佳術(shù)語，使用“新血管化”（neo-vascularization）更恰當(dāng)[12]。這些學(xué)者由此認(rèn)為，“牙髓血運(yùn)重建術(shù)”實(shí)際上是基于（干）細(xì)胞歸巢的原理，這一術(shù)語并不符合牙髓組織工程的理念，因此建議將其與干細(xì)胞歸巢技術(shù)統(tǒng)一定義為“無細(xì)胞再生性牙髓治療”[3]。本文中的無細(xì)胞再生性牙髓治療包括了所謂的“牙髓血運(yùn)重建術(shù)”和“細(xì)胞歸巢技術(shù)”。

2 無細(xì)胞再生性牙髓治療的適應(yīng)證

無細(xì)胞再生性牙髓治療最初的適應(yīng)證僅包括牙髓壞死的年輕恒牙，美國牙髓病學(xué)會(huì)（Ameri‐can Association of Endodontics，AAE）在2018年發(fā)表的“再生治療的臨床考慮”（AAE Clinical Considerations for a Regenerative Procedure）中也將其適應(yīng)證限定為牙髓壞死且根尖孔未閉的患牙，在相關(guān)領(lǐng)域已有大量的病例報(bào)道、前瞻性和回顧性隊(duì)列研究以及隨機(jī)對照研究[13-16]。2017年，一項(xiàng)meta分析[17]比較了基于牙髓血運(yùn)重建技術(shù)的再生性牙髓治療與礦物三氧化物凝聚體（mineral trioxide aggregate，MTA）根尖封閉的效果，結(jié)果顯示再生性牙髓治療組的牙齒存活率為97.8%（“存活”被定義為隨訪期間牙齒在口腔中存留），MTA根尖封閉組為97.1%；再生性牙髓治療組的成功率為91.3%（“成功”被定義為臨床無癥狀、影像學(xué)上根尖病損完全愈合），MTA根尖封閉組為94.6%；兩組在牙齒存活率和成功率上的差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但是再生性牙髓治療組有79%的病例牙根得到繼續(xù)發(fā)育。另一項(xiàng)meta分析[18]也表明，再生性牙髓治療對牙髓無活力年輕恒牙的治療可獲得較高的牙齒存活率和成功率，但同時(shí)也指出根尖孔的閉合和牙根發(fā)育的程度在各項(xiàng)研究中具有不一致性，表明再生性牙髓治療的效果具有不穩(wěn)定性，而且也缺乏長期隨訪的結(jié)果。

鑒于無細(xì)胞再生性牙髓治療對年輕恒牙的良好治療效果，研究者們正在嘗試將該技術(shù)的適應(yīng)證推廣到成熟恒牙。研究人員將人或豬的離體單根牙經(jīng)根管預(yù)備后，根管內(nèi)植入不加載細(xì)胞的支架材料（如膠原凝膠、膠原海綿和絲素蛋白等）和信號分子（成纖維生長因子、血管內(nèi)皮生長因子、趨化因子和牙本質(zhì)基質(zhì)蛋白等），然后置于嚙齒類動(dòng)物的皮下，探討異位牙髓再生的可能性，組織學(xué)觀察證實(shí)根管內(nèi)再生出具有血管和神經(jīng)纖維的牙髓樣組織[19-21]。迄今為止，僅有2項(xiàng)研究報(bào)道了成功利用細(xì)胞歸巢技術(shù)在原位再生牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體：有研究團(tuán)隊(duì)[22]在比格犬牙根發(fā)育完全的前磨牙上建立根尖周病變，然后進(jìn)行根管預(yù)備和根管消毒，通過輕度超預(yù)備誘導(dǎo)血液進(jìn)入髓腔，再將載有基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1α（stromal cell-de‐rived factor-1α，SDF-1α）的絲素蛋白放入根管內(nèi)，3個(gè)月后根管內(nèi)形成具有新生血管的牙髓樣結(jié)締組織和襯于天然牙本質(zhì)壁表面的牙本質(zhì)樣結(jié)構(gòu)。另一項(xiàng)研究[23]利用Wnt/β-連環(huán)蛋白（catenin）信號通路的重要配體Wnt3a靶向誘導(dǎo)內(nèi)源性干細(xì)胞歸巢，在小型豬下頜切牙根管內(nèi)原位再生功能化牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體，組織學(xué)結(jié)果顯示，干細(xì)胞歸巢到根管后，除分化為成牙本質(zhì)細(xì)胞并形成牙本質(zhì)以外，還分化再生出含血管、神經(jīng)纖維等間質(zhì)組織的血管神經(jīng)化牙髓。這兩項(xiàng)研究提示，SDF-1α和Wnt/β-catenin信號通路可能是調(diào)控干細(xì)胞歸巢、成牙分化以及血管再生的關(guān)鍵分子之一，并證實(shí)了細(xì)胞歸巢技術(shù)原位再生成熟恒牙牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體的可行性。

無細(xì)胞再生性牙髓治療應(yīng)用于成熟恒牙牙髓和根尖周病變治療的臨床數(shù)據(jù)尚十分稀少，到目前為止僅有少數(shù)的病例報(bào)道。有3個(gè)研究團(tuán)隊(duì)[24-26]分別報(bào)道了2例、2例和7例牙髓壞死的成熟恒牙進(jìn)行基于牙髓血運(yùn)重建技術(shù)的再生性牙髓治療，隨訪期為8～26個(gè)月，結(jié)果顯示：在隨訪期內(nèi)所有患牙的癥狀都消失或改善，影像學(xué)上根尖周病變也消失或減輕，但11顆患牙中僅有1顆對溫度刺激和電活力測試有反應(yīng)，表明無細(xì)胞再生性牙髓治療具有應(yīng)用于成熟恒牙的潛能，但效果較年輕恒牙差，其原因與根尖孔的大小、干細(xì)胞數(shù)量和功能狀態(tài)以及局部微環(huán)境等都有關(guān)系。

3 無細(xì)胞再生性牙髓治療的瓶頸和研究方向

根據(jù)AAE 2016年牙髓術(shù)語表中的定義，再生性牙髓治療是指以生物學(xué)為基礎(chǔ)的治療，旨在生理性替換受損的牙齒結(jié)構(gòu)，包括牙本質(zhì)、牙根以及形成牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體。根據(jù)這一定義，牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體再生的終極目標(biāo)是在牙髓受損或失去牙髓的根管內(nèi)實(shí)現(xiàn)牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體的“發(fā)育性”再生，即再生組織應(yīng)該擁有良好的血運(yùn)、具有與正常牙髓相似的細(xì)胞密度、細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)和神經(jīng)分布，以及能夠在根管壁表面分化出新的成牙本質(zhì)細(xì)胞并分泌牙本質(zhì)。然而，現(xiàn)有研究還沒有實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，目前的臨床研究結(jié)果提示，對牙髓壞死/根尖周炎的年輕恒牙的無細(xì)胞再生性牙髓治療只是修復(fù)（repair）過程，而不是再生過程。有研究[27]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對患有不可復(fù)性牙髓炎，保留有完整的上皮根鞘和根尖乳頭的年輕恒牙進(jìn)行再生性牙髓治療時(shí)，牙髓再生是可能的。而對于患有牙髓壞死/根尖周炎的年輕恒牙來說，多數(shù)臨床研究表明經(jīng)無細(xì)胞再生性牙髓治療后根管內(nèi)形成的是異位牙骨質(zhì)、骨樣組織和牙周膜樣結(jié)締組織[28-29]，而且發(fā)生根管內(nèi)鈣化的概率也很高（62.1%）[30]。這樣的組織雖然有可能對牙髓活力測試有反應(yīng)，卻不具備免疫防御和形成修復(fù)性牙本質(zhì)等正常牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體的功能。

以上研究表明，根管內(nèi)感染的嚴(yán)重程度和根尖周組織的再生潛能對于牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體再生具有重要影響。在未來臨床研究方案的制定中，應(yīng)當(dāng)考慮以下幾點(diǎn)：1）根據(jù)不同的牙髓狀態(tài)探索不同的治療方案，比如，對于患有不可復(fù)性牙髓炎的年輕恒牙，采用過去所指的牙髓血運(yùn)重建術(shù)即可能實(shí)現(xiàn)牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體再生；而對于患有牙髓壞死或根尖周炎的年輕恒牙，則需要強(qiáng)調(diào)根管消毒的作用，譬如開發(fā)新的消毒藥物或藥物組合、研發(fā)具有消毒和抗菌功能的支架材料以及使用負(fù)壓灌溉、激光、passive超聲等新技術(shù)，而且在加強(qiáng)消毒效果的同時(shí)需要盡量保護(hù)根尖周組織和根管內(nèi)環(huán)境；2）成熟恒牙根尖孔通常閉合或較小，不利于根尖周組織中的干細(xì)胞進(jìn)入根管內(nèi)，成人患者的干細(xì)胞數(shù)量和活性較年輕患者低，細(xì)胞再生能力相對較差。因此對成熟恒牙應(yīng)采取不同于年輕恒牙的方案，比如：在保證既不破壞根尖屏障，又能方便足夠多的干細(xì)胞歸巢到根管內(nèi)的前提下擴(kuò)大根尖孔；探索干細(xì)胞歸巢、增殖及定向分化的特異性調(diào)控機(jī)制、優(yōu)化生物活性支架材料和生長因子的組合與投遞方式，以增強(qiáng)成熟恒牙根尖周組織中干細(xì)胞的歸巢、增殖和定向分化能力；3）理想的牙髓再生支架材料除了能夠促進(jìn)細(xì)胞附著、遷移、增殖和定向分化，還應(yīng)該具備以下特征：擁有三維空間結(jié)構(gòu)；具有良好的生物相容性；可降解性，且降解速率應(yīng)與組織再生的速率相匹配。目前還沒有任何一種材料具備上述所有特性，在未來的研究中可嘗試將不同的材料相互結(jié)合，以獲得具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、能提供高度仿生的微環(huán)境，并模擬天然的細(xì)胞外基質(zhì)的生物材料。此外，多種材料的連續(xù)生物打印以及含細(xì)胞生物材料等研究熱點(diǎn)代表了新的研究方向；4）開展更多的臨床研究，尤其是設(shè)計(jì)良好的、前瞻性的、能夠長期隨訪的臨床試驗(yàn)。

4 結(jié)論

目前的無細(xì)胞再生性牙髓治療在消除或改善年輕恒牙牙髓和根尖周病變方面與其他治療方法，如MTA屏障技術(shù)相比，成功率無顯著差異，但在促進(jìn)牙根發(fā)育方面更具優(yōu)勢。隨著對牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體發(fā)育與再生機(jī)制的進(jìn)一步了解，無細(xì)胞再生性牙髓治療臨床應(yīng)用的推進(jìn)，牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體再生的希望將會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。