动物模型在根尖周病研究中的应用

杜兴华 综述 申静 审校

综述

动物模型在根尖周病研究中的应用

杜兴华 综述 申静 审校

根尖周病是口腔科常见病,研究这类疾病的发生机制和治疗方法有效方式之一是建立合适的动物模型，本文就根尖周病研究中动物模型选择和具体应用现状做一综述。

根尖周病； 动物模型； 根尖倒充填材料； MTA； 牙髓再生

根尖周病是口腔科的常见病，是由多种因素交互作用、病因机制非常复杂的病损，其发病机制尚不完全清楚，尚未形成成熟的理论。随着新材料设备的不断研发引进，新的治疗方法对治疗根尖周病的应用效果评价也不断被报道。但是由于人类自身条件限制，很多情况下无法直接观察人类根尖周组织解剖和病理学变化，所以选择并建立合适的动物模型，模拟人类口内状况进行相关的实验研究是临床实验最常用的方法。下面就根尖周病动物模型的选择和具体应用进展进行综述。

1 根尖周病动物模型的选择

国内外文献在根尖周病研究中常用的实验动物有猴、大鼠、犬、猪等, 陈兴兴 等[1]总结动物模型的建立时认为，猴的仿真性最好, 但因代价较高且来源有限, 难以广泛应用。大鼠第一磨牙形态和人类磨牙相近, 但由于根管狭小, 不易利用, 故用大鼠根尖病模型进行发病机制的研究较为理想, 但不适合用于观察治疗效果和愈合。犬的牙齿解剖形态、组织结构及生理特点等诸多方面与人的牙齿有着相似之处，且犬牙牙根较长, 牙弓形态与人类类似, 有前后牙区分, 而费用又显著低于灵长类动物, 所以较多应用于根尖周病病因学以及愈合观察。近年来小型猪由于牙齿解剖、生长发育甚至生理结构上均与人有着很大的相似性，且繁殖快，成本较低在口腔研究领域得到越来越广泛的应用；这种应用大多集中于牙髓再生性研究，探讨牙乳头或牙髓干细胞结合不同支架在形成新的牙本质牙髓复合体方面的潜力[2-3]。

2 根尖周病动物模型的应用

2.1 动物根尖周病模型的建立方法及病因学研究

根尖周病是以G-厌氧菌为主的感染性疾病， 大多继发于牙髓感染。快速有效地模拟人类口腔状况，建立起合适的根尖周病模型，可以缩短实验时间，节约成本，为进一步研究发病机制奠定基础。梅陵宣 等[4]将SD鼠磨牙开髓后暴露于口腔环境诱导实验性根尖周炎的产生，通过连续观察X线片和组织病理切片表明根尖周病的急性破坏期为1～3 周，此时根尖周炎及牙槽骨破坏逐渐加重，4 周后根尖周病炎症浸润相对静止。陈兴兴等[1]用8 只犬的上颌第二三前磨牙，下颌第二三四前磨牙，共80 个根管，分别采用4 种不同的方法(混合菌群组，细菌加内毒素组，粪肠球菌组，阴性对照-生理盐水组)研究根尖周病的进展，总结出混合菌群的进展较慢，但是混合菌群一旦出现病变，进展迅速；细菌加内毒素组，出现根尖周病的时间比较短，但是进展较慢，而且炎症比较轻；单一的菌群(粪肠球菌)出现暗影的时间最长；生理盐水组未出现根尖周病。Ferreira 等[5]比较了2 种不同处理方法对根管内微生物种群的影响，A组开髓1 周后用树脂封闭120 d，B组开髓后一直口腔开放，同时处死实验动物后行微生物分离培养，结果显示，在分离的菌属中，A组的绝对厌氧菌占64.9%，革兰阴性菌占55.4%，常见的微生物是普氏菌、梭菌属、消化链球菌属、链球菌、肠球菌、梭状芽孢杆菌； B组的绝对厌氧菌仅占19%，兼性厌氧菌占81%，革兰阳性菌占主导(75.8%)微生物以链球菌、丙酸菌属、葡萄球菌、脑膜炎、普氏菌为主。实验结果证明封闭后的牙齿根管内微生物种群与人类根尖周病的微生物种群相似，而不是一直在口腔内开放的牙齿。研究根尖周病发病机制时，国内外通过对普通小鼠根尖周病模型或者特异性基因敲除鼠模型的研究[6-8]，证明根尖周病的发病涉及多种致病因子，内毒素脂多糖(lipopolysacharide，LPS)是G-菌的主要毒力因子，可以通过CD14、Toll样受体4(Tolllike receptor 4，TLR4)等不同的细胞受体诱发宿主的炎症反应，但是Tang 等[9]指出，卟啉单胞菌属的脂多糖诱导的小鼠成骨细胞RANKL的方式不同于大肠杆菌脂多糖，可能与不同种属的细菌脂多糖作用于细胞内不同的信号通路有关。

2.2 全身因素与根尖周病相互影响

全身因素如微生物感染、维生素缺乏、激素失调、蛋白质缺乏及其他疾病对根尖周病的发生、发展和预后有重要影响。临床研究表明，疱疹病毒，巨细胞病毒、休普氏乳头状瘤病毒、多形瘤病毒，以人类免疫缺陷病毒都会使牙髓造成损伤。Amatyakul 等[10]利用链脲霉素注射禁食的小鼠的尾静脉造成高糖血症小鼠模型，比较了正常鼠+维生素C，高糖血症鼠不加维生素C以及高糖血症鼠+维生素C组在12 周和24 周时牙髓血流量变化，结果显示整个研究阶段高糖血症鼠均有高血糖、高血压以及体重丧失的表现，同时高糖血症鼠在未补充维生素C之前血浆维生素水平显著降低。短期补充维生素C(12 周)后，高糖血症+维生素C鼠的牙髓血流量有所增加，但仍比正常小鼠低。但是在长期补充维生素C后(24 周)，高糖血症+维生素C鼠的牙髓血流量与正常鼠相似，且明显高于不补充维生素C的高糖血症鼠。这可能与维生素C能够在羟化酶的作用下促进体内胶原物质合成，并能与参与凝血机制的因子牢固结合，从而加速血痂形成和创伤愈合有关。除此之外，维生素D、E的缺乏也可以通过影响牙髓成纤维细胞、成牙本质细胞、中间层细胞的形态和功能，影响病变组织的恢复[11-12]。Brilhante等[13]利用心肌受损的小鼠模型，通过多组对照实验指出，心血管疾病会使牙髓病的患病率增加，并且抗氧化剂对于根尖周病病损有抑制作用。Nakahara 等[14]指出糖尿病可以增加龋病的患病率，从而使根尖周病的发病率增加，并且通过四氧嘧啶诱发急性高糖血症小鼠模型，证明四氧嘧啶诱发的急性高糖血症小鼠可以进一步提高龋病发病率和根尖周病的严重程度，这对临床上控制糖尿病患者血糖的意义和日常护理又提供了进一步的依据。同样，根尖周病也是全身其他疾病的危险因素。Bain等[15]通过孕鼠根尖周病与后代小鼠出生体重和脑组织的组织病理研究，表明孕鼠根尖周病会造成后代小鼠脑炎发病率增加，从而推断孕妇根尖周病的持续存在是低体重儿，早产儿以及婴儿出生后脑瘫，认知障碍的危险因素。

2.3 倒充填材料对根尖周病疗效的影响

对于常规根管治疗久治不愈的病例，目前我们多采用手术显微镜联合超声行显微根尖外科手术。根管倒充填，作为显微根管外科的关键步骤之一，选择生物性能和封闭性能优良的倒充填材料对于提高显微根管外科手术成功率有积极意义。在近20 年里，国内外报道的倒充填材料已达20余种，常用的根管倒充填材料有银汞、玻璃离子类、氧化锌类、树脂类、MTA和新型生物陶瓷等；其中银汞合金是最为常用的倒充填材料，但是Intermediate Restorative Material(IRM)、Super EBA和Mineral Trioxide Aggregate(MTA) 对根尖愈合疗效优于银汞合金倒充填材料； IBM和Super EBA同为氧化锌类倒充填材料，但是Super EBA的细胞毒性更低，提示减少丁香酚的含量可能会减轻对根尖周组织的刺激。MTA的生物性能和封闭性要优于IBM和Super EBA，并且MTA 有诱导硬组织生成的能力，是较为理想的倒充填材料[16]Wälivaara等[17]利用比格犬研究4 种不同的根尖倒充填材料： IRM, Gutta-Percha(GP),Super EBA 和 MTA，通过组织病理切片和扫描电镜分析炎症细胞的浸润范围、根尖周软硬组织距离倒充填材料和根尖牙体硬组织的距离、颊侧骨板的恢复情况，从而得出IRM和MTA可以获得更好的根尖封闭性、更佳的根尖周组织愈合能力和更少的炎症细胞浸润。且MTA的上述性能均优于IRM 和Super EBA，并且实验结果显示MTA是术后唯一根尖周再生长组织直接与之接触的倒充填材料，提示了MTA优越的生物性能和良好的根尖硬组织的诱导生成能力。所以在治疗骨缺损时，MTA最理想的根尖倒充填材料，与上述的研究结果一致。

2.4 根尖周病的理想治疗手段-牙髓再生术

牙髓再生术是指利用牙髓干细胞或者骨质间充质干细胞结合支架材料，在一定的微环境培养下，形成新的牙髓牙本质复合体，从而实现牙齿活力的再生，是牙髓病根尖周病的理想治疗方法，但这一新技术仍处于理论或者初级阶段。Nakashima 等[18]通过对牙髓干细胞在正常小鼠和裸鼠皮下移植的对比研究，证明牙髓干细胞具有稳定性和安全性(产生牙本质-牙髓样组织且不会引起裸鼠肿瘤的形成)，为牙髓干细胞临床应用提供了理论依据。但是他的研究同样指出，不同年龄阶段的犬的自体移植牙髓干细胞的分化能力是有区别的，幼龄犬的牙髓干细胞分化能力要显著高于成年犬，这与人类不同，人类的牙髓干细胞的生物学性质与年龄无关，这与Bressan等[19]的研究结果相同。

Yamauchi等[20]利用犬做实验模型，通过X线、组织病理和免疫组化观察，从而证明干细胞在接触牙本质基质和支架存在的情况下，可以产生更多的牙本质样结构， Gomes等[21]研究认为以下3 种微环境的改变-血凝块，血凝块+富血小板血浆和血凝块+骨髓穿刺液,以及三者的混合物，对牙髓干细胞的分化无明显影响。Yamauchi等[20]认为，血凝块+交联蛋白支架+牙本质基质可能是最有效的诱导牙髓干细胞增值分化的支撑材料。

综上所述，动物实验是进行临床根尖周病研究的一种必不可少的实验方法。根据实验目的建立安全、有效、经济的动物模型，进行相关的实验研究，从而为临床应用提供技术指导和理论支持，是业界不懈努力的目标。

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天津市2011年自然科学基金(编号： 11JCYBJC11900)

300041， 天津医科大学·天津市口腔医院(杜兴华)； 南开大学口腔医院·天津市口腔医院国际诊疗中心(申静)

(收稿： 2016-12-25 修回： 2017-03-24)