全脱出牙齿储存介质对牙周膜细胞的作用与机制

2020年3月23日 中国实用口腔科杂志

    牙外伤是导致儿童牙齿缺损或缺失的原因之一,其中牙齿全脱出是最严重的一种牙外伤,常见于牙根未发育完成的年轻恒牙,由于牙齿与牙槽窝完全脱离,可造成牙髓及牙周组织丧失血供、牙骨质损伤,从而影响附着在牙根表面的成纤维细胞及其他细胞的代谢,使细胞逐渐丧失活力。

    全脱出牙齿的最佳治疗方法为即刻进行牙再植,但受客观条件的限制,患者外伤后往往不能及时就医进行处理。研究表明,若全脱出牙齿离体时间超过2h,牙根表面几乎没有存活的牙周膜,牙齿再植后牙根吸收概率高达95%。因此,将全脱出牙齿储存在能够维持牙周膜细胞活性的介质中,以降低牙齿固连和牙根吸收的发生率,对改善再植牙的预后具有重要意义。再植牙的愈合和修复是一个复杂的过程,受多种因素的影响,其中炎症性吸收和替代性吸收是导致牙再植失败的主要原因。为了提高牙再植的成功率、实现牙周膜愈合、减少并发症的发生,应将全脱出牙齿储存在适宜的介质中以尽可能维持牙周膜细胞的活性。

    近年来,许多学者致力于寻找理想的储存介质以实现牙周膜愈合。理想的全脱出牙齿储存介质应具有以下基本特点:(1)能够提供类似于牙槽窝的储存环境,具有适宜的pH值和生理渗透压;(2)含有牙周膜细胞生长所需的营养物质;(3)能够避免牙齿再植后发生炎症性吸收或替代性吸收。本文就全脱出牙齿储存介质对牙周膜细胞的作用与机制做一综述。

    1.储存介质对牙周膜细胞活性的影响

    当牙齿发生全脱出后,在体外长时间干燥会对牙周膜细胞产生不可逆的损伤,使附着在牙根表面的细胞坏死、炎性刺激物聚集,从而影响再植牙的预后。储存介质的pH值和渗透压是影响细胞生长和存活的重要因素。细胞的生物学行为有赖于环境的pH值,微小的pH值变化即会影响细胞的生长;渗透压能够影响细胞的含水量,若储存液与牙周膜细胞的渗透压相差过大则会导致细胞膜破裂或损坏,无法维持正常功能,甚至可导致细胞死亡。

    1.1储存介质的类型对牙周膜细胞活性的影响

    研究表明,牙周膜细胞生长最适宜的渗透压为230~400mosmol/kg,pH值为6.6~7.8,不同类型的储存介质因其渗透压、pH值以及所含成分不同,其维持牙周膜细胞活性的能力也不尽相同。目前,全脱出牙齿储存介质大多分为2种,即天然来源的储存液和组织培养液。较理想的牙齿储存液包括Hank′s平衡盐溶液(HBSS)、VisSpan溶液及牛奶,此外,蜂胶、椰汁、蛋清、豆奶、芦荟胶、石榴汁、绿茶提取液、口服补液盐溶液等也能够作为牙齿储存液发挥作用,且具有较好效果。

    1.1.1HBSS

    HBSS是国际牙外伤协会推荐的牙齿储存液。其是一种细胞及组织培养液,可用来培养不同类型的细胞,且无毒性,具有理想的pH值和渗透压,能够维持牙周膜细胞的克隆及有丝分裂能力。Souza等将离体牙储存在HBSS中72h,发现46%的牙周膜细胞能够保持活性,并且存活的牙周膜细胞能维持正常的形态。虽然HBSS能够较好地维持细胞的活性,但其不易获取,限制了在临床中的应用。

    1.1.2牛奶

    牛奶获取方便、价格低廉,也是目前较为常用的全脱出牙齿储存液。其具有适宜的pH值和生理渗透压,含有丰富的营养成分及多种生长因子,能较好地维持牙周膜细胞的活性。但有研究发现,当离体牙储存在牛奶中时,再植后发生牙齿固连的概率会增加。Hasan等将大鼠磨牙拔除,分别在牛奶、HBSS及蛋清中浸泡1h后再植,4d后将再植牙连同周围骨组织切除后进行组织学观察,发现牛奶组相较于其他组牙周膜最薄,且牙周膜细胞数量较少,免疫组化染色发现牛奶组牙周膜中骨膜蛋白的表达较弱,胶原纤维结构紊乱,细胞外基质降解,同时,在牙根表面发现了大量巨噬细胞,这可能是导致再植后发生牙齿固连的原因。

    1.1.3豆奶

    豆奶中含有丰富营养物质,包括糖分、蛋白质、脂肪、钙盐等矿物质及维生素A、C、D、E,这些成分可为牙周膜细胞提供营养,维持其细胞活性。有学者研究发现,将全脱出牙齿储存在豆奶中,24h仍有78.7%的牙周膜细胞存活,因此豆奶也可作为一种全脱出牙齿储存液应用于临床。但也有研究报道,当牙齿储存在豆奶中再植后其发生牙齿固连的概率相较于牛奶组和椰汁组要高,机制尚不清楚。

    1.1.4蜂胶

    蜂胶是由蜜蜂分泌的天然产物,具有抗菌、杀菌及抗炎作用,其作为抗炎剂和抗菌剂已成功应用于医学领域。Ozan等发现,蜂胶在维持牙周膜细胞活性方面具有良好的作用,全脱出牙齿储存在蜂胶中3h,90%的牙周膜细胞能保持活性。此外,蜂胶在破骨细胞成熟的晚期阶段能够抑制其生成与活化,从而减少外伤牙再植后发生牙根吸收的可能。有学者研究发现,储存在蜂胶中的全脱出牙齿,其牙周膜细胞中促炎因子的表达显著下降;在维持牙周膜细胞活性及成骨能力方面,蜂胶与HBSS相似,因此蜂胶可作为全脱出牙齿储存液的一种选择。

    1.1.5绿茶提取液

    绿茶提取液具有较好的抗炎、抗菌及抗氧化性能,其中含有儿茶酚、表儿茶酸等多种抗氧化剂以及丰富的营养物质,如钙、镁、硒、锌、铁、氟化物以及碳水化合物和维生素B、C、E等。Ghasempour等将全脱出牙齿储存在绿茶提取液中,分别在1、3、15h检测牙根表面的细胞存活状况,发现其维持牙周膜细胞活性的能力与HBSS相似,而且存活的牙周膜细胞数量并不随时间的延长而减少。

    1.1.6蛋清

    蛋清中含有丰富的蛋白质、糖类、钠及水分。Sharma等比较了全脱出牙齿储存在蛋清或牛奶中牙周膜细胞存活率的变化,发现全脱出牙齿在蛋清中浸泡30min后牙周膜细胞存活率高于牛奶组;同时,也有学者研究表明,将牙齿储存在蛋清中6~10h后再植,比在牛奶中储存相同时间后的再植成功率要高。但由于蛋清的pH值较高,随着储存时间的延长,其维持牙周膜细胞活性的效果可能较差。

    1.2储存介质的温度对牙周膜细胞活性的影响

    储存介质的温度会影响牙周膜细胞的代谢,低温能抑制细菌生长,降低细胞代谢,从而较好的保存细胞活性。有学者研究发现,当全脱出牙齿储存在生理盐水和唾液中时,随着温度升高(4℃、22℃、37℃),牙周组织细胞活性逐渐下降;但当全脱出牙齿储存在不同温度的牛奶、HBSS及DMEM中1、2、4、8、24h后,牙周膜细胞的活性差异无统计学意义。可能是随着温度升高,细胞代谢增加,生理盐水及唾液等液体中并没有充足的营养以维持细胞活力,而牛奶、HBSS等储存液中含有丰富的营养成分,在短期内能够维持细胞代谢。因此,储存液的温度对牙周膜细胞活性的影响可能仅起很小的作用。

    2.储存介质对牙周膜细胞分化能力的影响

    储存介质在维持牙周膜细胞活性的同时,可对其分化产生影响,而牙周膜细胞成骨向、破骨向分化能力则会对牙再植后的愈合方式产生影响。牛奶中富含钙离子(120mg/mL),细胞外钙离子水平升高会促进牙周膜细胞成骨向分化,同时能够抑制破骨细胞活性。有学者将全脱出牙齿分别储存在脱脂牛奶与HBSS中,发现当储存时间大于2h时,脱脂牛奶能够更好地促进牙周膜干细胞的成骨分化潜能。

    3.储存介质对牙周膜细胞炎症因子表达的影响

    牙根吸收与骨吸收类似,某些促炎因子和趋化因子表达升高,激活巨噬细胞及破骨细胞,最终导致牙根吸收。Bastos等发现,白细胞介素(IL)-1β的表达在炎症性吸收中显著升高;而在替代性吸收中,肿瘤坏死因子(TNF)-α的表达水平显著升高。Yuan等研究表明,储存液能够影响牙周膜细胞中促炎因子的表达,从而诱导破骨细胞的生成,导致牙根吸收。他们分别用HBSS、牛奶、蜂胶处理牙周膜细胞后检测相关促炎因子水平,结果发现:蜂胶组中IL-1β、IL-6、IL-8水平显著降低,而牛奶组中IL-1β、IL-6、IL-8明显高于其他两组。

    Choi等运用基因芯片技术分析及PCR验证发现,将全脱出牙齿储存在牛奶中,其促炎因子IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-8以及趋化因子CCL3、CCL20表达上调。此外,有学者将小鼠的牙周膜细胞和单核细胞/巨噬细胞谱系(RAW264.7)细胞在牛奶中共培养6h后发现,IL-1β的表达水平升高。

    4.储存介质中添加生长因子对牙周膜细胞的影响

    生长因子具有调节细胞增殖、分化以及基质合成的作用。胰岛素样生长因子-1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)和血小板衍生生长因子(platelet-derived growth factor-BB,PDGF-BB)具有加速创口愈合及促进牙周组织再生的功能。Ashkenazi等通过将IGF-1和PDGF-BB添加到储存液中,评估其对牙周膜成纤维细胞功能的影响,发现储存时间为2h和8h时生长因子并不能促进牙周膜成纤维细胞的有丝分裂能力及克隆能力,相反低于不添加生长因子组,只有当储存时间超过24h时,添加生长因子组其牙周膜成纤维细胞的有丝分裂能力及克隆能力才明显提高。

    综上所述,牙齿全脱出发生后有较多的储存介质可供选择,但其对于再植牙的预后影响尚未完全清晰。目前有关全脱出牙齿储存液的研究多侧重于对牙周膜细胞活性的影响,有关如何实现牙周膜愈合方面的研究仍较少。尽可能模拟牙槽窝的生理环境,抑制破骨细胞和巨噬细胞的生成,降低牙根吸收的风险是牙再植后成功愈合的关键。因此,寻找既能够保持牙周膜细胞活性,同时能够促进牙周膜愈合的全脱出牙齿储存介质对于改善再植牙的预后具有重要意义。

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