2. 牙周膜干细胞
牙周膜干细胞（PDLSCs）是来源于牙周组织的间充质干细胞，具有自我更新和多向分化能力。由于其易于获取和强大的成骨特性，被认为是牙周和牙槽骨再生的优秀候选细胞。例如，Liu等人首次使用同一瓶人PDLSCs（hPDLSCs）分别向成骨、成纤维和成牙骨质谱系分化，结果表明hPDLSCs能够分化为成骨、成纤维和成牙骨质细胞，具有再生牙周组织形成骨-牙周膜-牙骨质复合体的潜力。Iwasaki等人将PDLSCs与脱细胞羊膜一起植入大鼠第一磨牙的牙周缺损处，四周后，缺损处形成了新的骨组织、牙周纤维组织和牙骨质样组织，并且暴露的根面面积减少。此外，该研究还发现新的牙骨质中形成了Sharpey纤维组织，证明了牙周组织的完全再生。Sano等人将PDLSCs与人脐静脉内皮细胞（HUVECs）共培养，发现与单独使用PDLSCs相比，共培养系统在体外能够提高PDLSCs干细胞标志物和成骨相关基因（如ALP、RunX2、Col-1和BSP）的表达水平。同时，他们将共培养系统植入大鼠第一磨牙的牙周组织缺损处，结果表明共培养系统能促进缺损处形成更多的新生牙骨质。然而，与对照组相比，两组在新骨形成方面没有显著差异。在另一项研究中，Liang等人将经基质细胞衍生因子-1（SDF-1）和Exendin-4共同处理的胶原纤维支架植入大鼠牙周缺损处，发现这两种因子的联合作用可以促进缺损处PDLSCs的增殖和迁移，从而促进新骨形成，并通过招募CXCR4+和CD90+/CD34-基质细胞到缺损处，增强骨再生过程中的早期破骨细胞生成和新骨成骨标志物的表达。
近年来，研究揭示旁分泌途径是MSCs促进组织修复和牙周再生的重要机制。细胞外囊泡（EVs）可以通过MSCs的旁分泌途径分泌，并在细胞间携带和传递重要的生物活性分子方面发挥重要作用。研究表明，将PDLSCs与小细胞外囊泡（sEVs）共同植入缺损部位，使用胶原海绵作为载体，可以促进大鼠牙周缺损处新骨组织和牙周膜样结构的形成。这可能是由于牙囊干细胞来源的sEVs增强了缺损处PDLSCs的增殖、迁移和成骨能力。外泌体是细胞外囊泡的重要组成部分，在牙周炎的治疗中扮演重要角色。体外细胞实验表明，健康来源的PDLSCs外泌体可以通过抑制经典Wnt信号通路的激活，促进牙周炎患者PDLSCs的矿化结节形成，并促进成骨相关基因的表达。此外，将健康来源的PDLSCs外泌体与支架材料β-TCP结合植入牙周炎大鼠的骨缺损处，可以促进新骨组织的形成。
牙周膜干细胞介导的牙周组织再生是一种再生丢失的牙槽骨和牙周膜的新治疗策略。自体移植和同种异体移植都可以重建受损组织，但再生效果不同。此外，牙周炎可通过诱导PDLSC细胞死亡加重炎症，因此需要提高PDLSCs的性能。Guo等人用D-甘露糖预处理PDLSCs，发现预处理后的干细胞可以抑制T细胞增殖并影响T细胞向Treg细胞的转化，减少炎症因子IL-6的分泌，增强细胞的免疫调节能力。低强度脉冲超声（LIPUS）是一种有效的细胞生物学调控手段。例如，Li等人用LIPUS处理PDLSCs可以促进成骨相关标志物如ALP、RunX2、COL-1和OPN的表达。同时，将处理后的细胞与HA支架结合植入裸鼠体内后，研究人员观察到处理后的细胞可以促进类似于牙周膜组织的更致密的胶原纤维再生。他汀类药物是用于高胆固醇血症患者的常用降胆固醇药物，已被证明具有抗炎、抗氧化和影响骨代谢的作用。一项研究将辛伐他汀缓释支架与PDLSCs结合后植入小鼠体内，发现与单独植入PDLSCs相比，该复合物能促进缺损处牙骨质样组织的形成，促进牙周再生。Li等人发现衰老会降低PDLSCs的增殖以及成骨、成脂和成软骨分化潜能，促进细胞凋亡增加，并降低免疫调节能力。在长期培养过程中，PDLSCs会发生衰老，这可能影响PDLSCs的治疗效果。适当的补充剂可能有助于延缓衰老。Yang等人表明，维生素C处理的细胞在长期培养过程中能保持良好的细胞形态、高生长速率和迁移能力，以及干细胞特性和成骨分化能力，并通过抑制Notch3表达延缓细胞衰老。
随着对牙周干细胞在牙周组织再生中研究的深入，其治疗相关机制也受到关注。乳酸是葡萄糖代谢的重要产物。它可以大量积聚在牙周炎患者的龈沟液中，并影响牙周组织的成骨作用。自噬是一种细胞自我降解系统，可以限制病原体入侵，调节先天性和适应性免疫反应，防止细胞损伤，并抑制牙周炎中牙周细胞的凋亡。Luo等人发现乳酸通过MCT1-mTOR信号通路抑制自噬，从而抑制PDLSCs的成骨分化能力。同时，Zhang等人发现金纳米颗粒可以通过激活自噬促进PDLSCs片层的骨再生。Liu等人发现牙周炎患者下调长链非编码RNA MEG3，其通过miR-27a-3p/IGF1轴抑制PDLSCs的成骨分化，降低其再生牙周组织的能力。Liu等人在大鼠牙周缺损的体内实验中发现，PDLSCs在组织修复早期可以通过下调牙周组织中的TNF-α和上调IL-10，诱导巨噬细胞向M2型极化，促进干细胞移植后的牙周组织再生。Kaneko等人发现抑制JNK信号通路可以促进PDLSCs的成骨分化，并促进大鼠牙周缺损中牙槽骨和牙周膜的再生。这种作用可能是通过激活BMP2-Smad1/5/8信号通路实现的，表明JNK抑制剂是促进牙周组织再生的一种新方法，可能为牙周再生疗法的发展开辟新途径。此外，丝素蛋白和氧化石墨烯复合材料可促进人PDLSCs自发分化为成骨/成牙骨质细胞样细胞，为未来石墨烯和丝素蛋白构建体利用人PDLSCs在再生牙科中的临床应用奠定了基础。另外，PDLSCs的免疫调节活性主要是通过抑制活化外周血单核细胞（PBMCs）的增殖来实现的，这对牙周疾病的治疗至关重要。这种抑制作用是由可溶性分子如TGF-β1、肝细胞生长因子（HGF）和吲哚胺2,3-双加氧酶（IDO）介导的。
3. 牙囊干细胞
牙囊干细胞（DFSCs）是在牙胚的牙囊中发现的一种干细胞，来源于神经嵴。在特定环境下，DFSCs可以分化为成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞、神经元和心肌细胞。DFSCs可以表达一系列MSC表面标志物，包括NOTCH-1、STRO-1、CD13、CD44、CD73、CD105、CD56、CD271和HLA-ABC，但不表达造血干细胞表面标志物。STRO-1和CD44在DFSCs中分布广泛，其表达随着传代次数的增加而减少。因此，它们是最常用于鉴定DFSCs的表面标志物。在牙齿发育过程中，DFSCs可以分化为成纤维细胞、成骨细胞和成牙骨质细胞，形成牙周膜、牙骨质和牙槽骨。Park J Y等人将从比格犬未成熟磨牙中提取的DFSCs自体移植到牙周缺损处，发现植入区域形成了新的牙周膜和牙骨质，有助于促进牙周组织再生。然而，该研究的结果表明PDLSCs表现出比DFSCs更强的组织再生能力。Guo等人将DFSCs细胞片与高温灭活牙本质基质的复合物移植到裸鼠皮下背部，6周后，在裸鼠皮下组织中观察到了牙周组织样结构，在牙本质外侧观察到一层牙骨质样结构，并观察到一些纤维嵌入其中。此外，形成了牙周膜并交织成网状，韧带内可见丰富的血管。此外，该研究还表明DFSCs比PDLCs具有更强的多能性。因此，DFC片可能比PDLC片更有效、更适用于牙周组织再生。两项研究结果的差异可能归因于细胞形态和植入环境的不同。Guo W等人将长期培养的人DFSCs与陶瓷牛骨结合，植入裸鼠皮下皮肤。30周后，植入物周围形成了牙骨质-牙周膜复合体，表明长期培养的DFSCs仍具有干细胞特性，可用于治疗牙周炎引起的牙周缺损。
随着组织工程学的发展，干细胞来源的小细胞外囊泡（sEVs）已被探索作为干细胞疗法在牙周再生中的替代方案。Ma等人发现DFSC-sEVs在体外可以促进PDLSCs的增殖、迁移和成骨分化。进一步地，当将DFSC-sEVs与胶原海绵结合植入SD大鼠的牙周缺损处时，在受损牙周区域观察到了新的牙周膜样结构和骨形成。标记的DFSC-sEVs可以在新形成的牙周组织中观察到，表明DFSC-sEVs通过促进缺损处PDLSCs的增殖、迁移和成骨分化来促进牙周组织再生，为牙周再生提供了新策略。
4. 牙髓干细胞
牙髓干细胞（DPSCs）是来源于牙髓的一种间充质干细胞，具有高度的自我更新能力和多向分化潜能。由于其易于获取和能够大量增殖的特性，DPSCs越来越多地应用于牙周再生。Khorsand A等人将狗DPSCs与Bio-Oss形成的复合物自体植入犬模型的牙周组织中，发现8周后牙周缺损处可见牙骨质、牙槽骨和牙周膜，证明由DPSCs和Bio-Oss组成的生物复合物有望用于牙周组织再生。Hu J等人将hDPSCs植入猪牙周缺损模型，以评估细胞注射和细胞片移植对牙周再生的影响。研究结果表明，将hDPSCs同种异体植入大型动物模型仍能显著改善牙周骨再生和软组织愈合，但与hDPSCs注射相比，hDPSCs细胞片显示出更强的骨再生能力。在另一项研究中，Hu J等人将过表达肝细胞生长因子（HGF）的hDPSCs移植到猪模型的牙周缺损处，发现HGF可以增强hDPSCs促进牙周骨再生和软组织愈合的能力。同时，该研究还表明，在牙周组织再生方面，hDPSC或HGF-hDPSCs细胞片优于分散的细胞注射，这与另一项研究的结果一致。在两项临床试验中，研究人员通过从慢性牙周炎患者身上拔除自体活髓牙获取DPSCs，并利用微创手术将PDLSCs和胶原海绵复合物植入自体牙周缺损处。经过一年的随访，发现牙周缺损处的附着丧失减少，软组织附着更稳定，证实了DPSCs在治疗牙周炎引起的骨缺损中的积极作用。然而，这两项研究都针对需要拔除自体活髓牙的牙周炎患者。如果患者的患牙不需要拔除，则治疗过程在一定程度上受到限制。
此外，DPSCs具有分泌细胞因子、促进组织修复和调节免疫反应的潜力，从而支持牙周疾病的愈合过程。这些细胞还能刺激骨样组织的形成，改善骨密度，促进牙龈细胞和成骨细胞的增殖，最终增强牙周附着，减少缺损面积。
5. 骨髓间充质干细胞
骨髓间充质干细胞（BMSCs）是来源于骨髓的多功能干细胞，具有强大的自我增殖能力和多向分化潜能。在不同条件和细胞因子作用下，它们可以分化为成骨细胞、成纤维细胞、脂肪细胞、肌细胞和成软骨细胞。同时，由于其低免疫原性和易于体外培养扩增的特性，被认为是组织工程的理想种子细胞。Li等人发现，与新鲜分离的BMSCs相比，冷冻保存的BMSCs在牙周再生应用中的再生能力保持不变，BMSCs可以通过冷冻保存和运输。Kawaguchi等人将狗BMSCs与I型胶原混合后自体移植到狗III型牙周缺损处。他们发现缺损处形成了牙骨质、牙周膜和牙槽骨，证明自体间充质干细胞移植是牙周组织再生的有效方法。Hasegawa等人进一步研究了自体BMSCs促进牙周再生的机制。在这项研究中，将绿色荧光素标记的犬BMSCs与I型胶原混合移植到犬牙周缺损处。4周后，缺损处的牙周组织基本再生，再生牙周组织中的成牙骨质细胞、成骨细胞和成纤维细胞GFP呈阳性。这表明移植的干细胞通过存活并分化为牙周组织细胞来促进牙周组织再生。牙周缺损通常由牙周炎引起，牙周炎患者自体干细胞的状态也受到影响，因此同种异体移植受到关注。Du等人将同种异体BMSCs与0.9% NaCl溶液混合注射到牙周炎大鼠的骨缺损处，发现注射BMSCs可以抑制缺损周围组织TNF-α的分泌，促进缺损处新骨形成，修复牙周炎引起的牙周缺损，并发挥抗炎和免疫调节作用。Cai等人将大鼠BMSCs在不同条件下（保持多向分化、成骨分化和成软骨分化）预培养的电纺支架移植到大鼠牙周缺损处。移植六周后，发现成软骨分化途径显示出牙槽骨和牙周膜再生，而仅保持多向分化潜能只支持牙周膜再生。然而，成骨分化途径仅促进牙槽骨再生，提示在植入前将干细胞分化为软骨可能是增强牙周再生的有效策略。
目前，已有研究报道内源性MSCs可以通过归巢到损伤部位在修复和组织再生中发挥重要作用。然而，MSCs的归巢受局部微环境影响。许多策略，如外源性移植或基因修饰，已被用于提高归巢效率。骨髓间充质干细胞的归巢可能在牙周组织中发挥重要作用。Wang等人将GFP和荧光素酶标记的BMSCs静脉注射到大鼠牙周缺损模型，并用LIPUS处理缺损处，发现BMSCs/LIPUS组比单纯BMSCs组沉积了更多的骨样组织和牙骨质样组织，并且在缺损的新组织中发现GFP阳性细胞，这证明LIPUS通过提高循环中BMSCs向损伤部位归巢的效率来促进牙周组织再生。同时，Costa等人发现将BMSCs和富含血小板的血浆与纤维蛋白胶支架结合植入狗的II类缺损中，可以显著增加新骨、牙骨质和牙周膜的形成。这种作用可能与富含血小板的血浆促进干细胞归巢有关。随着技术的发展，基因工程逐渐应用于牙周再生治疗。碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）是一种多功能生长因子，在细胞和组织中具有不同的作用。研究表明bFGF可以促进牙周组织再生。Tan等人将过表达bFGF的BMSCs植入大鼠牙周缺损处，发现与单纯植入BMSCs相比，过表达bFGF的BMSCs可以加速牙周组织再生。Zheng等人将过表达瘦素（LEP）的BMSCs与β-TCP支架结合植入骨质疏松大鼠的牙周缺损处，发现其可以在骨质疏松条件下促进牙周再生，这可能与促进BMSCs的成骨分化有关。牙周膜相关蛋白-1（PLAP-1）在维持牙周组织稳态中发挥重要作用。Yu等人发现，在BMSCs中过表达PLAP-1可以下调RANKL/OPG比率，促进破骨细胞活化并抑制成骨细胞分化，避免牙周再生过程中牙周膜过度骨化。同时，Wang等人进一步表明，过表达人β防御素3（hBD3）和结缔组织生长因子（CTGF）的BMSCs可以促进再生牙周组织中纤维的定向和丰富的胶原沉积，而不影响细胞增殖，并避免牙周再生过程中的牙齿强直。此外，Xu等人发现将BMSCs与基质细胞衍生因子-1（SDF-1）和碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）共培养也可以显著促进再植牙牙周膜的重建，形成一端插入根面、另一端插入牙槽骨的更整齐的纤维组织，为干细胞组织工程促进牙周膜再生提供了基础和参考。Zhang Y等人将BMSCs与乙酰水杨酸一起注射到炎症性牙周炎大鼠的牙周缺损处，发现它可以减少牙周炎大鼠的炎症浸润和牙槽骨丢失，为牙周炎治疗中的骨再生提供了新途径。
6. 脂肪源性干细胞
脂肪源性干细胞（ADSCs）是从脂肪组织中分离出来的干细胞，具有自我更新、增殖和多向分化的潜能。它们可以分化为脂肪细胞、软骨细胞、肌细胞、成骨细胞、神经细胞、胶质细胞和胰岛细胞。它们还能分泌多种促血管生成和抗凋亡因子，抑制炎症和氧化，抵抗氧自由基损伤，使其成为修复受损组织和器官的有前景的干细胞来源。与其他组织来源的间充质干细胞相比，其来源丰富、获取更方便、增殖和分化潜力更强，使其在牙周组织再生中具有广阔的应用前景。Tobita等人将绿色荧光蛋白标记的ADSCs与富含血小板的血浆（PRP）一起植入大鼠牙周组织缺损模型。植入2周后仅观察到少量牙槽骨形成，而植入8周后，ADSCs可以促进牙槽骨、牙骨质和牙周膜样牙周组织的再生。单独注射PRP的对照组未显示牙周组织再生，表明脂肪源性干细胞可以在体内诱导牙周组织生成。Tobita等人进一步将ADSCs和PRP的混合物注射到犬模型中，2个月后成功生成了包括牙周膜、牙骨质和牙槽骨在内的完整牙周结构，进一步表明ADSCs和PRP的混合物可以生成完整的牙周组织。Lemaître等人将来自小鼠的同种异体ADSCs与胶原载体一起植入小鼠牙周缺损模型。6周后，发现ADSCs组牙周缺损处形成了牙槽骨、牙骨质和牙周膜纤维组织，并且周围组织中骨形态发生蛋白2和骨桥蛋白的表达增加，这表明ADSCs可以通过改善牙周微环境来恢复牙齿支持组织的动态平衡。然而，Sanchez-Garces等人使用ADSCs结合纤连蛋白修复牙种植体裂隙骨缺损的实验研究发现，ADSCs似乎并未改善种植体周围骨缺损的骨再生。结果不一致可能是由于动物模型、细胞来源和缺损形态的不同所致。
7. 结论
牙周病是一种常见的慢性口腔疾病，可导致牙槽骨丢失，最终导致牙齿脱落。如何恢复丢失的牙周组织一直是一个研究热点。尽管大量研究表明牙周膜干细胞、骨髓间充质干细胞和脂肪源性干细胞可以促进牙周再生，但大多数研究仍处于临床前动物研究阶段，相关的临床研究很少。在牙周炎研究中，动物模型与人类研究之间存在许多相似之处，但在准确反映人类疾病机制方面仍存在显著差距。例如，过去二十年建立的牙周炎动物模型涉及病原体或脂多糖注射结合磨牙结扎。然而，这些方法在模拟临床牙周菌群失调方面存在局限性。同时，物种间免疫反应性的差异使动物模型向人类疾病场景的转化复杂化。尽管人类牙石诱导的牙周炎模型在微生物群重建方面有所改进，但免疫差异阻止了在动物模型中完全复制人类牙周炎。克服这一限制需要开发整合人源化免疫反应的转基因动物模型，这取决于基因工程技术的重大突破。尽管基于MSC的疗法在牙周组织再生方面显示出巨大潜力，但其临床转化——特别是PDLSCs的应用——仍然受到多种生物和技术障碍的限制。为了实现这一目标，必须选择合适的种子细胞，确定最佳的移植细胞数量，并选择适当的支架材料。必须通过严格的临床研究和适当的对照来验证治疗的有效性和安全性。此外，干细胞移植用于牙周组织再生的潜在机制，包括移植细胞的命运，也需要深入研究。随着组织工程技术的发展，细胞膜技术和无细胞技术，如细胞条件培养基和细胞囊泡，已逐渐进入人们的视野并引起广泛关注。然而，无细胞疗法仍然需要对其机制和治疗效果进行详细验证，并进行人体临床研究。干细胞移植研究为牙周再生提供了大量有用的信息。基于干细胞的牙周组织工程技术有望成为牙周组织再生的新治疗方法。
尽管MSCs在牙周组织
