再生性牙体牙髓治疗-理论篇

【温馨提示】: 再生性治疗是牙体牙髓病学里最热点，也是最前沿的课题，所以文献繁杂，内容较多。以便大家能更系统地理解，本次特意分成了【理论篇】和【临床篇】两部分进行阐述。虽然本篇字多图少、比较抽象，但该理论知识对于临床治疗的指导性不言而喻。如果想对现代再生治疗有更深刻的理解，请各位耐心看完本篇推送

(一) 简介

(i) 起源和发展: 

- 60年代学者Nygaard-?stby认为血凝块形成是受损牙髓组织愈合过程的第一步，因此进行了当时著名的实验(Nygaard-?stby 1961)，就是在根管充填之前故意扩大根尖孔，把血液引至根管内形成血凝块。结果显示所有牙齿的术前症状都消失，根尖区病变也全部愈合，甚至连术前没完成发育的年轻恒牙也出现了根尖孔的闭合。在组织学检查中更惊奇地发现了结缔组织向根管内生长。众所周知牙髓属于结缔组织的一种，所以这就为现代的再生性牙体牙髓治疗打下了理论基础。

- Rule & Winter 1966 首次报道了使用多联抗生素糊剂能达到有效的根管消毒效果，促进牙根发育闭合。除了这两个比较经典的实验，还有一些相关的文献就不继续展开。总之，所有这些数据汇集起来，就构成了今天的再生性牙体牙髓治疗，证明了未完成发育的患牙在适当的根管消毒后重新生长

- 经过30年的研究空白，终于刊登了第一个现代再生治疗的病例报告(Iwaya et al. 2001)。作者对死髓的年轻恒牙只进行根管冲洗(5%次氯酸和3%双氧水)和根管内两联抗生素封药(环丙沙星ciprofloxacin和甲硝唑metronidazole)，没有机械性预备。这是首例证明该方法能促进牙根继续发育，并且在30个月的复诊中患牙对电活力测试呈现阳性。在不久之后，很快就出现了另一个更加经典的病例报告，作者使用5.25%次氯酸冲洗根管后，封三联抗生素(triple antibiotic paste, TAP)28天( 米诺环素minocycline, ciprofloxacin,和metronidazole)，最后刺激根尖出血充满根管，冠部修复材料置于血凝块上(Banchs & Trope 2004)。这个报告同样发现了牙根的继续发育和活力测试呈阳性，而更重要的是这报告中的治疗方式被广泛采用被逐步演变成为现今的REPs

(ii) 关于名称的争议:

- 再生性牙体牙髓治疗(Regenerative Endodontic Procedures, REPs) 是指在生物学基础上，对受损的牙体组织包括牙髓牙本质复合体(pulp-dentin complex)进行修复的一种治疗方式(Murray et al. 2007)。

- 过去常被称为血运重建(revascularization)、再活髓化(revitalization)或者牙体牙髓再生(regenerative endodontics)，然而当前研究还没能定性根管内再生的组织。

- REPs这个名称泛指了一切与牙齿组织修复再生相关的治疗方式，包括日后可能新出现的治疗方式，因此被认为是目前最恰当的命名。下文会统一使用该名称去描述相关的治疗过程。

(iii) 适应证: REPs一直被认为是坏死的年轻恒牙的首选治疗。随着研究的进步，现在开始用于口腔外伤的病例，例如脱位牙齿的再植(replanted avulsed teeth)，通过REPs重新获得牙髓活力和牙根的生长发育(Andreasen et al. 1995; Kling et al. 1986)

 

(iv) REPs的基本特点: 主要包含了对感染牙齿(图A)进行单纯的化学消毒(图B),然后置入可降解的生物支架(图C中的S)和生长因子(图C中的G)，从而有助于根尖周区干细胞向根管内的迁移和分化(图D)。这其中包括了所有生物学工程里面的三大要素，即干细胞(stem cells), 生物支架(scaffolds)和生长因子(growth factors)。这也是本文展开的主要框架

(二) 干细胞(Stem cells)

(i) 人体干细胞大致分为多能(pluripotent)和专能(multipotent)。多能干细胞可分化成不同胚层(germ layers)的细胞，但只存在于发育中的胚胎；而专能干细胞只分化成与该干细胞同一来源胚层内的细胞。基本上所有成年人的干细胞均属于专能干细胞，而来源于颌面部的大部分属于间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)

 

(ii) 口颌面部的干细胞(Egusa et al. 2012; Liao et al. 2011; Hargreaves et al. 2013): 根尖乳头干细胞(stem cells of the apical papilla, SCAP); 根尖周炎症祖细胞(inflammatory periapical progenitor cells, iPAPCs); 牙囊干细胞(dental follicle stem cells, DFSCs); 牙髓干细胞(dental pulp stem cells, DPSCs); 牙周韧带干细胞(periodontal ligament stem cells PDLSCs), 骨髓干细胞(bone marrow stem cells, BMSCs); 牙胚祖细胞(tooth germ progenitor cells, TGPCs); 涎腺干细胞(salivary gland stem cells, SGSCs); 人类脱落乳牙干细胞(stem cells from human exfoliated deciduous teeth, SHED);口腔上皮干细胞(oral epithelial stem cells, OESCs); 牙龈来源的间充质干细胞(gingival-derived mesenchymal stem cells, GMSCs); 骨膜来源的干细胞(periosteal-derived stem cells, PSCs)。

 

(iii) 与REPs相关的干细胞: 在2011年，Lovelace et al. 研究REPs中根尖刺激出血的血液样本，发现该样本表达超过700倍的间充质干细胞标记(如上图)。这些细胞还在显微镜的观察下再次确定为间充质干细胞。从那时起，REPs就被认为是以干细胞为基础的治疗 (stem cell-based therapies)。虽然颌面部大多数组织都被证实含有干细胞成分，但是只有在根尖区的干细胞才会对REPs起作用，那就是SCAP, PDLSCs, BMSCs, iPAPCs和DPSCs (如果有残余的活髓)。

 

- SCAP: 根尖乳头(apical papilla, AP)和其包含的干细胞最早是在2006年被报道(Sonoyama et al. 2006)。AP由Hertwig’s 上皮根鞘(Hertwig’s epithelial root sheath)指导，控制牙根继续发育及形成(Xu et al. 2009)。从上图被拔除的年轻恒牙中可以明显看到AP的存在，而其所在位置正好是REPs中被撕裂引起出血的组织。如今大量文献证明了AP内富含未分化的间充质干细胞(Huang et al. 2008; Ruparel et al. 2013), 因此在治疗过程中引入的血凝块很可能含有SCAP，成为REPs里重要的干细胞来源。

- iPAPCs: Marrelli (2013) 是第一个发现根尖周囊肿内含有间充质干细胞的成分，这也表明在炎症状态下不能排除干细胞存在的可能性。关于病理环境下存活的具体机制还没达到共识，但有些学者认为在炎症物质如内毒素(endotoxin)或低氧环境的作用下能刺激干细胞的增殖、存活和形成血管的潜能(Aranha et al. 2010; Abe et al. 2010) 

(三) 生物支架(Scaffolds)

- 作用: 为细胞生长提供立体的空间; 为细胞分化、繁殖和代谢提供营养和物质交换的场所。合适的支架能选择性地定位和固定包括生长因子在内的细胞，然后逐渐降解。所以这不能简单地理解为用来承放细胞的网格，而应视为生物工程的蓝图

- 分类: 天然的支架，如纤维蛋白(fibrin)、胶原(collagen)、粘多糖(glycosaminoglycans)、透明质酸(hyaluronic acid, HA)等。合成的支架，如生物陶瓷(bioceramic)、磷酸三钙(tricalcium phosphate)、水凝胶(hydrogels)。

- 目前REPs最常用的支架是从根尖部引入的血凝块，虽然这种支架容易获取，不涉及体外操作，但是血凝块缺乏理想生物支架应该具备的特征，如较好的机械性能、可控的降解速度和融入现成的生长因子。另外，血凝块含有大量的造血细胞，这些细胞的死亡会释放出细胞内具有毒性的蛋白酶，影响干细胞的存活。

- 其他方法: 有研究提议使用自体富血小板血浆(platelet-rich plasma, PRP)，因为体外操作时间短、富含生长因子、可自降解、也能形成三维的纤维蛋白网(Anitua et al. 2004, 2006)。但缺点主要是取静脉血增加了治疗难度、生长因子的浓度不能控制、溶解速度不能控制、缺乏机械强度去支持冠部修复材料。

(四) 生长因子(Grow factors)

 

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- 来源: 牙本质的成分主要是1型胶原纤维(90%. Collagen type I)和非胶原基质的分子，如蛋白聚糖(proteoglycans)、磷蛋白(phosphoproteins)和磷脂质(phospholipids)。关于牙本质的研究都针对其基质内含有主导组织生物活性的成分，因此，牙本质被视为是生长因子的储存池(Smith &Lesot 2001)。这些生长因子主要由成牙本质细胞在形成原发性牙本质时分泌，最后在牙本质矿化时被挤压，”石化”在基质内。所以要释放其中的生长因子就要使牙本质脱矿，最常使用的脱矿剂是17% EDTA根管冲洗液。