牙龈间充质干细胞在相关口腔颌面部疾病治疗中的作用及作用机制研究进展

任雪峰，杨淑然，谢亮焜，张明珠

1 昆明医科大学附属口腔医院牙周病科，昆明 650106；2 昆明医科大学附属口腔医院种植科；3 云南省口腔医学重点实验室

再生医学和组织工程的发展为疾病治疗和受损组织器官再生提供了新的临床治疗方向。间充质干细胞（Mesenchymal stem cells，MSCs）是具有自我更新，可向脂肪细胞、软骨细胞及骨细胞多向分化的一类细胞。从人类组织中分离的MSCs 是自体移植的理想干细胞群，通过分化成不同组织类型的细胞，实现组织再生。牙龈间充质干细胞（Gingival mesenchymal stem cells，GMSCs）是牙龈成纤维细胞的亚群[1］，除了具有良好的体内外自我更新、多向分化和免疫调节[2］能力外，还具有低毒性、来源广泛[3］、高增殖且表型稳定[2，4］、无较大法律及伦理上的争议等优点，目前已用于口腔颌面部疾病、皮肤病及周围神经损伤等的治疗中。随着干细胞疗法的不断发展，GMSCs 在口腔颌面部疾病治疗中的应用相关研究也越来越多。现将GMSCs 在相关口腔颌面部疾病治疗中的作用及作用机制综述如下。

1 GMSCs 在牙周炎及种植体周围炎治疗中的作用及作用机制

牙周炎治疗的目标首先是去除病因、消除炎症，最终目标是促进牙周受损组织的再生。但是由于牙周炎的发病机制复杂、口腔细菌无法完全清除及人体免疫反应等因素的影响，目前无论是基础治疗还是手术治疗对牙周缺损组织的修复效果均不理想，无法完全实现功能性的牙周组织再生。基于以上不足，研究者们将来源于牙周组织的GMSCs 引入牙周炎的治疗中，干细胞的应用不仅可以实现牙槽骨的部分再生，还可以诱导牙骨质和牙周韧带的形成。HONG 等[5］将GMSCs 注入小鼠体内后，发现GMSCs可以抑制M1 巨噬细胞的活化，调节脂质代谢，降低炎症反应，促进牙周炎小鼠模型中的牙槽骨再生。GMSCs 还可以通过减少血清中促炎细胞因子肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素6（IL-6）的表达，促进抗炎因子白细胞介素10（IL-10）的释放，促进牙周组织再生[6-7］。MSCs 可以通过分泌外泌体（Exosomes，Exo）来发挥作用，外泌体近年来成为再生医学研究的焦点。GMSCs 来源的外泌体（GMSCs-Exo）可模仿其母细胞的治疗优点促进牙周受损组织的再生。例如，GMSCs-Exo 可以通过调节NF-κB 信号传导通路、Wnt-5a 信号通路来抑制PDLSCs 的炎症反应，促进抗炎因子的产生，从而减弱PDLSCs 的炎症反应，进而恢复其再生潜力[8］。目前GMSCs-Exo 在牙周炎动物模型中观察到了显著的牙周组织再生和免疫相关指标的改善，表明GMSCs-Exo 在牙周炎的组织再生及免疫调节中发挥了重要作用。研究[9］报道，GMSCs-EVs 能够在体外和牙周病大鼠模型中减少单核细胞/巨噬细胞和T 细胞对促炎细胞因子的分泌，抑制T 细胞活化并诱导Tregs 的形成，通过GMSCs-EVs 的免疫调节能力显著改善受损牙周组织的再生。研究[10］发现，TNF-α 预处理的GMSCs 外泌体通过增强外泌体CD73 表达，从而诱导巨噬细胞向M2巨噬细胞极化，并进一步通过靶向Wnt5a介导的RANKL 途径抑制其破骨活性防止牙周组织中的骨质流失，为建立牙周炎治疗方法铺平了道路。

种植体周围炎是指种植牙周围组织中的炎症反应，其临床特征包括软组织的炎症反应和生物骨重塑后周围骨的进行性丧失，其中种植体周围骨丧失是种植中最常见的并发症之一。通过搭载不同性能的水凝胶，GMSCs 可以在大鼠植体周围炎模型上通过控制局部炎症的发生增强成骨分化实现种植体周围的完全骨再生；或在发挥抗菌特性的同时实现成骨分化[11］。随着目前种植治疗的增多，减少及改善其并发症，提高种植体使用时间及疗效已成为口腔医生亟待解决的问题和难题。

2 GMSCs在口腔癌治疗中的作用及作用机制

舌鳞状细胞癌是最常见的口腔鳞状细胞癌类型，预后较差。近年来，生物疗法的引入有望提高患者的生存率。MSCs可以募集到肿瘤部位，是细胞治疗中进行细胞因子等小分子物质递送的有效载体。GMSCs 可以通过上调促凋亡基因（p-JNK、cleaved PARP、cleaved caspase-3、Bax）的表达及下调增殖和抗凋亡基因（p-ERK1/2、Bcl-2、CDK4、cyclin D1、PCNA、survivin）的表达来改变口腔癌细胞周围的微环境，在体外和体内均实现了对口腔癌细胞生长的抑制[12］。GMSCs 可有效地结合药物，GMSCs 与IFN-β结合后以活性形式及足够的量缓慢释放从而抑制舌鳞状细胞癌细胞在体外和体内的增殖，并减弱体内肿瘤的生长[13］。针对术后舌组织缺损，有研究[14］发现，将猪小肠黏膜下层细胞外基质与GMSCs 结合，可显著增加肌源性转录因子的表达，同时抑制了舌损伤部位的I 型胶原蛋白的表达，从而通过增强内源性骨骼肌的功能加速伤口愈合和肌肉再生并维持总体形状。此外，ZHANG 等[15］研究表明GMSCs-Exo与小肠粘膜下基质结合可以增加BDNF 的表达，促进上皮基底祖细胞增殖和分化为味蕾细胞，从而促进味蕾再生，进一步促进了舌部组织解剖结构及生理功能重建的发展。GMSCs 的抑癌及再生修复作用使其成为潜在的口腔癌治疗途径，使用GMSCs 作为载体将药物输送到肿瘤微环境中可能是口腔肿瘤学的未来潜在治疗方法。

3 GMSCs 在颌面部组织缺损治疗中的作用及作用机制

口腔颌面部位因创伤、肿瘤切除及遗传等原因造成的软组织损伤，可能对患者的咀嚼功能、面部美观和心理健康产生严重影响，因此对于生理和功能重建的需求迫在眉睫，以干细胞为基础的疗法成为一种有前景的治疗方案。针对软组织缺损，研究[16］发现GMSCs 移植可以通过其强大的增殖和多谱系分化能力修复大鼠牙龈缺陷且无致瘤性，移植1 周后缺损面积缩小，3 周后局部牙龈组织的形态和颜色与正常牙龈组织相似，移植4 周后GMSCs 有效促进牙龈组织再生。干细胞移植可以在没有任何创伤的情况下成功修复牙龈组织，是治疗单发或多发牙龈退缩可靠的治疗方法。除此之外，发现封装在精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸三肽修饰的藻酸盐水凝胶中的GMSCs 显示出高活力及高肌源分化能力，可有效地增加毛细血管密度、形成新血管和有效分化为肌肉组织，可用作组织再生的独特平台[17］。GMSCs 虽然来自于口腔软组织，但GMSCs 同样具有一定形成新骨的能力[4］。TGF-β信号抑制剂SB431542处理的GMSCs 成骨分化增加，可修复小猪严重的颌面骨缺损[18］。同样，将GMSCs 与支架材料结合也能促进骨的再生。GMSCs 结合水凝胶或胶原膜在小鼠颅骨及牙槽骨缺损模型中均可以促进成骨细胞增殖，增加骨再生能力，促进骨组织再生[19-20］。此外，GMSCs结合骨形态发生蛋白2也能增强GMSCs向成骨细胞的分化修复牙槽骨缺损[20］。GMSCs 应用于颌面部软硬组织缺损的治疗有极大的潜能，不仅有助于改善患者颌面部外形及生理功能，对于其心理健康的治疗也起到积极作用。

4 GMSCs在口腔黏膜炎治疗中的作用及作用机制

口腔黏膜炎及口干症是化疗和放疗的常见不良作用之一，严重影响患者的生活质量。目前大多数针对口腔黏膜炎预防或治疗既没有特异性，也没有很好的效果。作为治疗口腔粘膜炎的唯一药物，重组人角质形成细胞生长因子因频繁注射、成本高及潜在的肿瘤促进作用极大限制其应用。因此，迫切需要更有效的口腔黏膜炎治疗方法。ZHANG 等[21］研究发现，GMSCs 具有更高的归巢和分化能力，能促进口腔黏膜炎小鼠粘膜舌上皮衬里的再生，促进成纤维细胞的增殖、迁移和胶原蛋白的分泌，促进内皮细胞的增殖、迁移从而促进血管生成，从而缓解小鼠的口腔粘膜炎[22］。另有研究[14］发现，GMSCs 可以通过增强内源性骨骼祖细胞的功能和抑制纤维化来促进舌肌粘膜再生。口腔黏膜炎患者常出现口干症，目前临床常用的人工唾液、催涎剂和改善生活方式均不能完全控制病情。ABD EL-LATIF 等[23］研究发现，下颌下唾液腺注射GMSCs+自体纤维蛋白胶粘合可以改善下颌下唾液腺的功能。

综上所述，GMSCs 具有易于获取、增殖活性和基因组稳定性高及免疫调节和再生潜力高等优点，可用于口腔颌面部疾病的治疗中。但口腔颌面部的炎症反应是否对GMSCs 的治疗效果存在影响，目前临床尚存在一定争议，后续还需进一步深入研究。