生长因子在牙周组织再生中的研究进展 *

王志涛

1 天津市口腔医院/南开大学口腔医院牙周病科 300041； 2 天津市口腔功能重建重点实验室

牙周炎是以菌斑微生物为主要病因的慢性感染性疾病，在人群中发病率很高，主要临床表现为牙龈炎症出血、牙槽骨吸收、牙龈退缩等，是成人失牙的首要原因。尤其是重度牙周炎，患者可出现全口多个牙齿的牙龈炎症，牙周膜、牙槽骨的大量吸收，牙周支持组织不断丧失，最终引发不同程度的牙齿松动，严重时导致牙齿脱落。牙周病治疗的目的在于阻止病变进一步发展，通过治疗将牙周组织炎症控制在理想范围内，最高目标是使已经丧失的牙周组织得到再生[1]。牙周组织再生包括软硬组织两方面，硬组织的再生是使吸收的牙槽骨得到恢复，软组织再生包括牙龈的再生以及牙周新附着的再生， 即修复被破坏的牙根表面，使因牙周病而被破坏的牙骨质实现再生，经牙周组织再生而形成的全新的牙骨质中，包含牙周膜纤维，其具备功能性排列的特征，并可在与牙槽骨相连的同时形成生理性的新附着[2]。牙周组织工程学是目前牙周组织再生研究的前沿，应用组织工程学的原理，将种子细胞、支架材料和生长因子有机结合，植入到牙周组织缺损区，实现牙周组织再生[3]。生长因子是存在于生物体内，具有牙周组织修复功能的活性蛋白质或多肽类物质[4]，生长因子是牙周组织工程学的三要素之一，是获得理想牙周组织再生的重要条件。本文就生长因子在牙周组织再生中的研究进展进行综述。

1 骨形态发生蛋白(Bone morphogenetic protein, BMPs)

BMPs是转化生长因子β(Transforming growth factor-β,TGF-β) 超家族的成员之一，被认为是骨诱导能力最强的生长因子之一。 BMPs可以诱导未分化的间充质细胞、成骨细胞和成牙骨质细胞分化，促进牙周组织新骨的形成，并可以促进牙骨质和牙周纤维的再生[5]。研究表明，外源性rhBMP-2 可以显著地促进牙周韧带、牙骨质和牙槽骨的重建[6]。陆蓓的研究表明， BMP-9能够有效诱导人牙周膜成纤维细胞的成骨分化，提示rhBMP-9可能作为诱导骨增生和牙周伤口愈合的重要靶点[7]。李珏丹等研究了BMP-4和BMP-7对人牙周膜干细胞hPDLSCs增殖和成骨分化的影响，结果显示两者均可单独促进hPDLSCs增殖和成骨分化，且两者联合作用时细胞增殖和ALP活性更强，具有协同作用[8]。Chen等的研究表明，BMP-2与碱性成纤维细胞生长因子联合应用有协同促进效应，骨缺损区显示更多的新生骨和新生血管形成[9]。

2 富血小板纤维蛋白(Platelet-rich fibrin,PRF)

PRF是继富血小板血浆(Platelet-rich plasma,PRP)之后的第二代血小板浓缩物，由法国学者Choukroun等成功制备[10]。经过多年发展，目前PRF有多种衍生物，包括纯富血小板纤维蛋白、富白细胞血小板纤维蛋白、改良型富血小板纤维蛋白、可注射型富血小板纤维蛋白等[11]。陈铁楼等应用扫描电镜和透射电镜观察PRF的超微结构，发现PRF胶原纤维为网状立体结构，其中富含血小板和生长因子，并进一步发现PRF中血小板伸出多个突起的过程就是血小板激活的过程，颗粒性物质释放就是生长因子分泌的过程[12]。Duan 等将鼠PDLSCs 与PRF 体外共培养，发现PRF可以显著促进PDLCs增殖[13]。许晶晶等研究了PRF提取液对炎症状态下PDLCs增殖和分化的影响，结果表明， PRF对TNF-α刺激下的PDLCs的成骨分化具有促进作用[14]。有学者为了明确富血小板纤维蛋白的功能和价值，利用其进行缺损牙周骨修复，并在修复完成后进行了长达6个月的跟踪调查。结果显示，修复效果理想，突出表现为有牙周新附着，且探诊深度有明显变化，逐步变浅[15]。雷朝锋等将PRF用于牙周再生手术治疗，结果表明，PRF与植骨材料联合应用于牙周植骨术可以促进牙周软硬组织的愈合[16]。但并不是所有学者都认同上述结论，也有学者的研究表明PRF成骨效果并不理想。有学者在修复上颌窦时联合使用了PRF与Bio-Oss，且同样进行了为期6个月的观察与对比，结果显示，这种修复方式无明显的副作用，但效果也不明显，基本维持在基线状态[17]。

3 血小板衍生生长因子(Platelet derived growth factor,PDGF)

PDGF是促分裂原和趋化因子，属于糖蛋白二聚体家族。PDGF-BB是血小板衍生生长因子当中具有代表性的亚型。普遍研究支持PDGF对牙周组织再生的促进作用。研究显示，结合rhPDGF-BB的人工移植骨可以促进牙周组织的重建，Ⅱ度根分叉病变区和邻面骨下袋的牙周骨组织可得到有效再生。但是，也有学者认为PDGF会影响到人牙周膜细胞ALP活性的分化，抑制其成骨分化。PDGF-BB的特性和生物学作用仍有待进一步研究。

4 胰岛素样生长因子(Insulin like growth factor,IGF)

IGF是一种具有促进生长作用的多肽类物质，主要包括IGF-I、IGF-Ⅱ。IGF-I为强刺激因子，IGF-I可发挥自身的调控与转化作用改建骨组织。破骨细胞分化与IGF-I之间有密切联系，两者之间的相互作用影响成骨细胞分化。刘大勇等的研究表明，胰岛素样生长因子结合蛋白 5(IGFBP5)对炎症状态下的PDLSCs的成骨分化有促进作用[18]。尽管多数研究支持IGF对牙周组织再生的促进作用，但也有研究显示， IGF-Ⅱ对PDLCs的增殖有一定的抑制作用，导致骨保护素的分泌量下降。尽管有研究表明bFGF也会影响PDLCs的生长和增殖，但对骨保护素的分泌没有明显抑制作用。另外，有研究表明IGF-I的直接作用会影响骨细胞的修复，致使其处于活性不断增强的状态之下。此外，也有研究表明IGF-I会在骨吸收过程中发挥负向作用，并且这种抑制作用是IGF-I的直接作用所致。

5 碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)

bFGF在细胞增殖过程中发挥着重要的作用，因其具备促生长的作用，可以有效增强细胞的分裂和增殖能力，属于活性较强的生长因子。bFGF在牙周膜细胞培养中可促使细胞增殖。有学者通过动物实验研究表明，bFGF可有效刺激细胞生长从而促进牙槽骨重建。针对bFGF在细胞增殖与分化过程中发挥的作用，有学者持有不同的意见。有研究认为bFGF并不具备促进成骨细胞生长的作用，还可能会抑制细胞分化，并对细胞ALP的活性构成影响，此外也会降低矿化和胶原的合成效率，从而影响牙槽骨重建。综合来看，多数研究支持bFGF对牙周组织再生有促进作用，也有学者持不同观点。

6 转化生长因子(Transforming growth factor beta,TGF-β)

TGF-β的命名是根据其能使正常的成纤维细胞的表型发生转化，机体多种细胞均可分泌非活性状态的TGF-β。关于TGF-β的研究主要集中在炎症、组织修复等方面。既往多个研究表明TGF-β能够促进成纤维细胞、成骨细胞的增殖，从而促进牙周软硬组织修复。TGF-β1是TGF-β家族中的重要成员，研究表明在组织修复的过程中，TGF-β1在软骨形成时期便发挥一定的诱导作用，在TGF-β1的诱导下，干细胞进一步分化成熟，形成新的组织，同时能发挥促成熟的作用，有效缩短软骨细胞及组织的成熟时间。丁欣欣等的研究表明，TGF-β1可明显促进hPDLCs的骨向分化[19]。但有研究发现，TGF-β1对PDLCs的ALP活性有抑制作用。

7 其他牙周组织再生相关生长因子和生物活性物质

釉基质蛋白(Enamel matrix proteins,EMD)是一种由上皮根鞘分泌的细胞外基质蛋白，主要成分包括釉原蛋白、釉蛋白和釉丛蛋白等，在牙骨质形成和牙周附着建立过程中发挥重要作用[20]。句新科等应用EMD诱导乳牙生理性根吸收不同时期的PDLSCs，结果显示，EMD诱导组中BSP、OCN、ALP、COL-1 均呈阳性表达，表明EMD 可诱导乳牙PDLSCs 向成牙骨质细胞方向分化[21]。有研究表明，釉原蛋白可以诱导PDLCs增殖，与MAPK/ERK通路密切相关[22]。骨膜蛋白 (periostin) 优先在富含胶原蛋白的纤维结缔组织中表达，包括骨膜、肌腱、牙周膜等，与牙周组织炎症和牙周组织再生关系密切。有研究显示，Periostin 蛋白在促使牙周组织形成方面有着独特的功能和效用，因其可以改善hPDLCs的活性，使其以更快的速度完成分化与成熟，这也是Periostin 蛋白可以促进形成牙周组织的重要因素。吕琳琳等的研究显示，Periostin可明显增强牙周膜细胞碱性磷酸酶的活性，并可明显地促进牙周膜细胞的增殖，提示骨膜蛋白在促进牙周组织再生中发挥作用。此外，还有学者研究生长因子对基因转染成骨细胞、成牙骨质细胞和牙龈成纤维细胞增殖的影响。

8 展望

生长因子是一种具有质量浓度依赖性的调节肽，作用和功能多样，在细胞间扮演着信号传递的重要角色。而在组织修复过程中，生长因子也有着不可替代的作用。需要注意的是，生长因子的调节功能会受到质量浓度的直接影响，当质量浓度下降至一定状态后，生长因子便无法发挥自身的调节功能，但这并不代表生长因子可以在过高的质量浓度中发挥调节功能。总而言之，无论是过高还是过低的质量浓度，都会影响到生长因子的调节功能，进而阻碍牙周组织的再生愈合。另外，多种生长因子有稳定性较差的特征，但如短时间内使用大剂量的生长因子，可能会在短时间内被稀释代谢，而且可能会导致不良反应发生。

生长因子是牙周组织再生中重要的调节因子，多种生长因子对牙周组织再生有显著的促进作用。但牙周组织的再生修复是一个复杂的过程，受多种因素的影响，各种生长因子具体的作用机理、信号传导以及相互之间的协同作用等，仍有待进一步的研究。此外，无论是牙周组织的再生还是愈合，都要有生长因子参与其中，且不是单个生长因子，而是在多种生长因子的共同作用下完成。值得注意的是，参与牙周组织再生愈合中的生长因子具备较为特殊的性质，需要在特定的时空条件下才能有效释放。之所以要在牙周组织的再生治疗中引入控释技术的理念，是为保持生长因子在牙周组织缺损部位的持续有效浓度，充分发挥作用，更加有效促使牙周组织再生。为了充分发挥生长因子的作用，有多项研究尝试在牙周组织再生的过程中联合使用生长因子和生物支架材料，但需要确保材料的安全性、机械性能和生物相容性。如果条件较为理想，释放系统也允许，可在已修复牙周组织的过程中联合使用聚合物材料和生长因子，使其在合适的局部微环境中适当释放质量浓度，使用时间不固定，短则数天，长达数月，具体视情况而定 ，以期达到更好的再生效果。相信随着新技术、新理念的不断出现，生长因子牙周再生治疗中将有更加广阔的应用前景。

综上所述，多种生长因子都对牙周组织再生有影响。但是，现有的研究还不足以完全了解生长因子的作用机制。牙周组织修复和再生是一个复杂的过程，需要多种因素参与，现有的结论还无法全面阐明各种生长因子之间的协同作用，其使用剂量和协同应用方法并没有明确结论。另外，大多数有关于生长因子的研究都是在体外进行，体内研究证据仍较为缺乏。可以预期，未来很长一段时间关于生长因子的研究仍主要围绕牙周组织工程技术和牙周组织再生进行。