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由于重度牙周炎、口腔肿瘤、外伤导致的牙周组织严重缺损，不仅影响患者行使口腔功能，还影响美观，给患者造成巨大痛苦。传统的牙周基础治疗虽然针对牙周病病因，可以阻止疾病发展，却无法恢复牙周组织应有的形态和功能。植骨术及植骨材料应用于牙周组织的重建，虽有一定疗效，但牙槽骨吸收、手术失败的案例十分常见。牙周组织工程细胞以其神奇的再生与分化能力逐渐成为牙周组织重建的研究焦点。尽管胚胎干细胞（embryonic stem cells，BSCs）比其他成体干细胞更具优势，但其涉及伦理问题，被各国政府所禁止。目前，常用的牙周组织工程种子细胞主要有牙周膜干细胞（periodontal ligament stem cells，PDLSCs）和骨髓基质细胞（bone marrow stromal cells，BMSCs）。PDLSCs来源于牙周膜，是牙周组织重建的理想种子细胞，但其数量有限，较难用于大面积缺损的修复。BMSCs是来源于骨髓基质的一种间充质细胞，在不同的诱导条件下，能向成骨细胞、成软骨细胞、成纤维细胞等中胚层组织细胞分化，是骨缺损修复的重要细胞，具有来源丰富，较好的增殖、分化及成骨能力，性能稳定等特点。不足之处是取材时有一定的创伤和痛苦。脂肪来源干细胞（adipose-derived stem cells，ADSCs）是来源于脂肪组织的间充质细胞，与BMSCs同源，诱导分化能力也与BMSCs类似，在不同条件下能够分化为多种细胞。它有增殖能力强、来源广泛等特点，有望成为牙周缺损修复的新型种子细胞。本文从脂肪来源干细胞的特点入手，探讨ADSCs在牙周组织重建中的应用前景。
1 ADSCs的概念
2001年，Zuk等[1]首先通过脂肪抽吸术从脂肪组织中分离出形态上类似成纤维细胞的一组细胞，这些细胞被称为脂肪来源干细胞（ADSCs）。后期的研究证实ADSCs与BMSCs同源，都是多能干细胞（multipotent stem cells，MSCs），均能在恰当的诱导下，分化为脂肪细胞、骨细胞、软骨细胞、肌细胞等多种终末细胞，并具有跨胚层、跨系分化的潜能。ADSCs不仅拥有BMSCs的绝大多数特性，而且还具有取材广泛的优势，这使得ADSCs在组织工程学和再生医学中成为研究的热点。
2 ADSCs的特点
2.1 来源广泛，无伦理限制：近年来，因肥胖而进行选择性吸脂的患者逐年上升。吸脂术是一种安全有效又被广为接受的手术，手术风险小，患者痛苦少，且抽吸的脂肪液属于废物利用。皮下脂肪、网膜脂肪和白色脂肪组织中存在大量的ADSCs。因此，从这些部位吸出的脂肪组织可用于提取ADSCs，这在临床应用中同样是重要的自体细胞来源，且不受伦理道德方面的限制。
2.2 产量巨大：一次吸脂手术一般可获得超过200ml的脂肪组织，每100ml都能获得大约2×108个有核细胞[2]。可以产生超过O.5×106的干细胞，相当于20ml骨髓中BMSCs数量的40倍。在成纤维细胞集落形成单位（colony-forming unit-fi- broblast，CFU-F）试验中表明，脂肪组织中干细胞数目至少是骨髓的500多倍[3]。此外，脂肪组织比骨髓中所含的间充质干细胞（mesenchymal stem cell）比率大[2]。因此，在相同条件下，ADSCs比BMSCs更具临床应用潜力。
2.3 增殖能力强： ADSCs细胞周期分析显示，GO/G1期的细胞占69%，S期的细胞占24%，G2/M期的细胞占8%[4]，表明扩增后的ADSCs处于相对静止状态和原始状态的细胞较多，细胞仍保持干细胞特性。传代培养中，ADSCs平均倍增时间为60h，并表现低水平衰老，第1代细胞没有出现衰老现象，第10代低于5%的细胞出现衰老，第15代仍低于15%，这表明ADSCs体外增殖能力很强[5]。
2.4 具有多向分化潜能：ADSCs是属于MSCs范畴，具有多向分化的特性。它不仅具有成脂潜能，通过特定的诱导可以分化为骨细胞、软骨细胞，肌细胞、血管内皮细胞等[6-7]。牙周组织修复过程中，牙周骨质、牙周膜及其血管的再生有赖于ADSCs上述一些分化特性，从而提供了一种牙周组织修复的新途径。
2.5 可分泌多种细胞因子：ADSCs具有分泌功能，其分泌多种可促进血管再生的细胞因子[8]，如：血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、粒细胞集落刺激因子（granulocyte colony stimulating factor，G-CSF）、间质源性因子-1α、肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor，HGF）。ADSCs也能通过旁分泌作用促进成纤维细胞分泌I、Ⅲ型胶原和纤连蛋白，促进皮肤表皮细胞的成熟以利于创面愈合和瘢痕缩小[9]。其分泌的白细胞介素、HGF和TGF-β1能共同激活B、T淋巴细胞，起到抗炎作用[10]。ADSCs分泌的前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）能够抑制细胞免疫反应，降低ADSCs免疫原性[11]。此外，ADSCs还通过一系列复杂的分泌机制调控细胞凋亡，激活成纤维细胞使其重塑细胞外基质，从而起到更新老化皮肤、保持上皮完整性的作用[10]。
3 ADSCs在牙周组织重建中的应用潜力
牙周组织重建[12]是一个较为复杂的生物学目标，包括形成新的牙骨质、牙周膜和牙槽骨，重新向牙冠方向恢复龈-牙结合，最终达到解剖和功能的恢复。ADSCs的上述特点有望在牙周组织重建的各个环节发挥作用。
3.1 ADSCs具有重建牙周骨质的潜力：许多实验研究表明，ADSCs可作为骨组织修复的理想种子细胞。在地塞米松、甘油三磷酸与抗坏血酸磷酸酯的诱导下，ADSCs可以有效地向成骨细胞分化[13]。Dragoo等[14]比较了腺病毒介导骨形态发生蛋白-2（bone morphogenic protein-2，BMP-2）转染ADSCs、BMSCs成骨诱导分化的能力，结果发现ADSCs能够产生更多的细胞外钙盐沉积。将ADSCs植入生物支架材料，可联合用于重新构建受损的骨质。叶眉等[15]将人ADSCs与经PRP孵育的纳米羟基磷灰石/胶原复合培养7天后，环境扫描电镜观察细胞在支架材料上附着增殖情况。结果显示：ADSCs能在支架上充分地附着伸展。这说明，纳米羟基磷灰石/胶原与ADSCs具有良好的生物相容性，可联合用于修复骨缺损。有研究者[16]将ADSCs接种于多种支架后植入裸鼠模型中，发现ADSCs在体内分化为成骨细胞并形成类骨质，且具有对骨缺损区进行修复的潜能。 基因工程的应用也为ADSCs的应用提供了思路。有学者[17]将经过BMP-2基因修饰的ADSCs后植入股骨缺损模型，结果显示缺损部位较对照组明显修复。更令人兴奋的是，在骨缺损的修复过程中，不仅可以产生充足的矿化骨质，并且有形成髓腔的趋势，这也为ADSCs在骨重建方面的应用提供更有利的支持[18]。牙槽骨作为全身骨组织的一部分，其组织结构、修复过程与全身骨组织有很多相同之处。我们可以考虑将ADSCs通过诱导骨分化、与支架材料结合及与基因工程相结合的方法应用于其重建，相关研究极具价值。
3.2 ADSCs具有修复受损牙周膜纤维的潜力：牙周组织的重建很大程度上取决于牙周膜的重建。牙周膜中胶原纤维不断改建，实现胶原的合成和分解的动态平衡，主要归功于成纤维细胞，因而牙周膜纤维的再生有赖于成纤维细胞数量和功能的恢复。折涛等[19]通过实验证实ADSCs培养上清液能促进成纤维细胞的增殖、迁移及抑制凋亡发生，从而为修复受损的牙周膜纤维提供了可能。
近来，ADSCs 在肌腱与韧带修复方面的报道不断增加。Little等[20]将ADSCs 接种于韧带来源的基质支架进行诱导，结果显示ADSCs 可分化为韧带细胞，且效果明显优于传统胶原支架。Kryger 等[21]比较了ADSCs、BMSCs、韧带细胞、鞘成纤维细胞修复韧带缺损的能力，发现ADSCs 的增殖速度快于其他细胞，为韧带修复提供了更多的细胞来源。Tobita等[22]将ADSCs与从近交系大鼠获得的富血小板血浆（PRP）一同注入受损的大鼠牙周组织中，8周后通过组织学和免疫组化分析，显示实验组出现牙槽骨、牙骨质和牙周膜样结构，从而为ADSCs修复牙周膜提供了直接证据。牙周膜纤维结构与肌腱、韧带相似，其成分都是胶原纤维束组成的致密结缔组织，功能上都是连接相邻的骨组织。上述研究成果为ADSCs在牙周膜纤维再生中的应用带来了巨大希望。
3.3 ADSCs具有重建牙周血液循环的潜力：ADSCs有助于重建血液循环。实验表明[23]，与BMSCs和内皮前体细胞移植仅形成毛细血管不同，ADSCs在移植后还形成类似于结构完整的大血管样结构，所以ADSCs在形成新血管方面具有更大的优势。Amos等[24]利用免疫荧光标识ADSCs，注射至微循环障碍模型的裸鼠的肠系膜内，观察结果表明：经ADSCs处理后，实验组新血管密度较空白对照组明显增加，从而表明ADSCs能够向脉管系统分化，同时通过某种机制促进血管新生。之前我们提到过，ADSCs分泌大量的血管生长因子和抗凋亡因子，包括血管内皮生长因子和肝细胞生长因子等，可用于促进血管再生。有学者[25]对无免疫应答的小鼠分别肌注/静注ADSCs和BMSCs，成功促进其后肢缺血区的血液再灌注，并且发现ADSCs效果优于BMSCs。目前尚无报道将ADSCs应用于牙周微血管的重建，但以上证据表明，ADSCs用于重建牙周血液循环十分可行。
3.4 ADSCs具有促进牙周创面愈合的潜力：ADSCs在创伤愈合方面的研究刚刚起步，但早期研究已显示出其加速愈合的重要潜力。Kim等[26]发现用ADSCs处理的小鼠伤口愈合更快，且没有肉芽或表皮异常增生，并明确了ADSCs通过细胞-细胞接触和分泌诱导的旁分泌激活机制促使人成纤维细胞增殖，从而大大加速了受损皮肤的再上皮化。Ebrahimian等[27]证实ADSCs促进伤口愈合，有分化为角蛋白细胞的潜质，能分泌角蛋白生长因子（KGF）和血管内皮生长因子（VEGF）。而KGF在维持上皮细胞形态和促进伤口愈合中起主导作用[28]。Trottier等[29]发现角蛋白细胞、皮肤成纤维细胞和ADSCs在无任何合成的或外源支架存在的情况下，可以在离体环境中生成新的皮肤代用品，并通过大鼠实验证实ADSCs有促进皮肤再生和整合的作用。牙周组织的愈合，尤其是牙龈的愈合状况直接影响牙周手术的质量，而愈合的速度同样为患者所关注。ADSCs在皮肤愈合过程中的杰出表现为牙周组织优质、高效愈合提供了新思路。
4 优势与不足
综上所述，结合文献[20-31]，将ADSCs应用于牙周组织重建的优势总结如下：①获取方法简单，不会给患者造成太大伤害，患者乐于接受；②脂肪组织来源广泛，脂肪组织中干细胞含量丰富；③ADSCs增殖能力强，培养相对容易；④具有多分化潜能，可用于牙周多种组织的修复与再生；⑤分泌生长因子，产生多种效应；⑥可降低免疫排异反应；⑦避免了胚胎干细胞所面临的医学伦理学问题。
尽管脂肪来源干细胞较其他组织工程种子细胞有很多自身优势，但其在牙周组织工程中的研究才刚刚起步，相关文献报道尚属空白。主要问题有对脂肪来源干细胞本身认识的不足以及牙周组织重建的自身特点。对ADSCs认识的不足[32-35]面临以下几方面需要解决的问题：①能否采用更加有效的表面标记物以提取高纯度的ADSCs？②离体和在体条件下如何控制ADSCs的增殖和分化？关键因子有哪些？③ADSCs能够促进多种器官功能是因为ADSCs的分化潜能还是旁分泌作用？④能否找到更好的培养介质及培养方法以避免污染和病原接触？⑤ADSCs异体移植成功远期效果如何？结果是否长期可靠？此外，牙周组织的重建有与全身其他组织相同之处，亦有其自身特点。牙周组织重建理想的愈合方式是原来已暴露于牙周袋内的病变牙根面上有新的牙骨质形成，其中有新生的牙周膜纤维埋入，这些纤维束的另一端埋入新形成的牙槽骨内，形成新的有功能性的牙周支持组织。也可将其称为形成了新附着（new attachment），新形成的结合上皮位于治疗前牙周袋底的冠方[12]。牙龈的附着位置、龈缘形态等同样为美观要求较高的患者所关注。而ADSCs在牙周组织中的基础研究目前十分有限。若盲目应用，结果可能会有差异。尚需建立标准化模拟牙周组织微环境的实验条件，长期、系统的研究数据以及多学科的交叉运用，以促使ADSCs在临床上安全、可控、有效的应用。或许，ADSCs目前并不是牙周组织修复的首选细胞，但它在各方面的出众表现使我们对其充满信心。随着对ADSCs及其在牙周组织工程中的应用研究不断深入，ADSCs将在不远的未来为牙周缺损患者带来美丽的笑容。 [参考文献]
[1]Zuk PA，Zhu M，Mizuno H，el a1.Muhilineage cells from human adipose tissue：implications for cell-based therapies[J].Tissue Eng，2011，7（2）：211-228.
[2]Aust L，Devlin B，Foster SJ，et a1.Yield of human adipose derived adult stem cells from liposuction aspirates[J].Cytotherapy，2004，6：7-14.
[3]Fraser JK，Wulur I，Alfonso Z，et a1.Fat tissue：an under-appreciated source of stem cells for biotechnology[J].Trends Biotechnol，2006，24：150-154.
[4]Gronthos S，Franklin DM，teddy HA，et a1.Surface protein characterization of human adipose tissue-derived stromal cells[J].Cell Physiol，2001，189（1）：54-63.
[5]Zak PA，Zhu M，Mizuno H，et a1.Multilineage cells from human adipose tissue：lmplocation for cell-based therapies[J].J Tissue Eng，2001，7（2）：211-228.
[6]Gimble JM，Katz AJ，Bunnell BA.Adipose-derived stem cells for regenerative medicine[J].Circ Res，2007.100：1249-1260.
[7]Schaffler A，Buchler C.Concise Review：adipose tissue-derived stromal cells-basic and clinical implications for novel cell-based therapies[J].Stem Cells，2010，25：818-827.
[8]Meliga E，Stream BM，Duckem HJ，et a1.Adipese-derived cells[J].Cell Transplant，2011，16：963-970.
[9]Kim WS，Park BS，Sung JH，et a1.Wound healing effect of adipose-derived stem cells：a critical role of secretory factom on human dermal fibroblasts[J].J Dermatol Sci，2009，48：15-24.
[10]Jin-Ah Yang，Hyung-Min Chung.Potential application of adipose-derived stem cells and their secretory factors to skin：discussion from both clinical and industrial viewpoints[J]，Expert Opin[J].Biol Ther，2010，10（4）：495-503.
[11]Cui L-Yin S，Liu W.Expanded adipose-derived stem cells suppress mixed lymphocyte reaction by secretion of prostaglandin E2[J].Tissue Eng，2007，13：1185-1195.
[12]孟焕新.牙周病学[M].3版.北京：人民卫生出版社，2008：260.
[13]Neupane M，Chang CC，Kiupel M，et al.Isolation and characterization of canine adipose-derived mesenchymal stem cells[J].Tissue Eng Part A，2008，14：1007-1015.
[14]Dragoo JL，Choi JY，Lieberman JR，et al.Bone induction by BMP-2 transduced stem cells derived from human fat[J].J Orthop Res，2012，21（4）：622-629.
[15]叶眉，陈芳，姜大川，等.富血小板血浆和纳米羟基磷灰石胶原支架对人ADSC成骨分化的影响[J].口腔医学研究，2009，25（4）：420-423.
[16]Levi B，James AW，Nelson ER，et al.Human adipose derived stromal cells heal critical size mouse calvarial defects[J].PLos One，2010，5（6）：e11177.
[17]Peterson B，Zhang J，Iglesias R，et al.Healing of critically sized femoral defects，using genetically modified mesenchymal stem cells from human adipose tissue[J].Tissue Eng，2005，11（1-2）：120-129. [18]Dragoo JL，Lieberman JR，Lee RS，et al.Tissue-engineered bone from BMP-2-transduced stem cells derived from human fat[J].Plast Reconstr Surg，2005，115（6）：1665-1673.
[19]折涛，胡大海，张万福，等.ADSC培养上清液对成纤维细胞的生物学影响[J].中国美容医学，2008，17（12）：1766-1769.
[20]Little D，Guilak F，Ruch DS.Ligament-derived matrix stimulates a ligamentous phenotype in human adipose-derived stem cells[J].Tissue Eng Part A，2010，16（7）：2307-2319.
[21]Kryger GS，Chong AK，Costa M，et al.A comparison of tenocytes and mesenchymal stem cells for use in flexor tendon tissue engineering[J].J Hand Surg Am，2007，32（5）：597-605.
[22]Tobita M，Uysal AC，Ogawa R，et al.Periodontal tissue regeneration with adipose-derived stem cells[J].Tissue Eng，2008，14：945-953.
[23]Zhang DZ.Gai LY，Liu HW，et a1.Transplantation of autologous Adipose-derived stem cells versus bone marrow mononuclear cells on the treatment of myocardial infarction[J].Chin Med J（Engl），2007，120（4）：300-307.
[24]Amos PJ，Shang H，Bailey AM，et a1.IFATS collection：The role of human adipose.derived stromal cells in inflammatory micro vascular remodeling and evidence of a perivaseular phenotype[J].Stem Cells，2008.26（10）：2682-2690.
[25]Kim Y，Kim H，Cho H，et al.Direct comparison of human mesenchymal stem cells derived from adipose tissues and bone marrow in mediating neovascularization in response to vADSCular ischemia[J].Cell Physiol Biochem，2007，20：867-876.
[26]Kim WS，Park BS，Sung JH，et al.Wound healing effect of adipose-derived stem cells：a critical role of secretory factors on human dermal fibroblasts[J].J Dermatol Sci，2007，48：15-24.
[27]Ebrahimian T，Pouzoulet F，Squiban C，et al.Cell therapy based on adipose tissue-derived stromal cells promotes physiological and pathological wound healing[J].Arterioscler Thromb VADSC Biol，2009，29：503-510.
[28]Jeschke M，Herndon D.The combination of IGF-I and KGF cDNA improves dermal and epidermal regeneration by increased VEGF expression and neovascularization[J].Gene Ther，2007，14：1235-1242.
[29]Trottier V，Marceau-Fortier G，Germain L，et al.IFATS collection：using human adipose-derived stem/stromal cells for the production of new skin substitutes[J].Stem Cells，2008，26：2713-2723.
[30]Alexander M.Bailey，Sahil Kapur and Adam J.Characterization of Adipose-Derived Stem Cells：An Update[J].Current Stem Cell Research & Therapy，2010，5：95-102.
[31]鲍菁.脂肪来源干细胞促新血管生成的研究进展[J].医学综述，2010，16（18）：2742-2745.
[32]William Beeson.Tissue Engineering，Regenerative Medicine，and Rejuvenation in 2010：The Role of Adipose-Derived Stem Cells[J].Facial Plast Surg，2011，27（4）：378-387.
[33]Tohru Utsunomiya，Mitsuo Shimada.Human Adipose- Derived Stem Cells：Potential Clinical Applications in Surgery[J].Surg Today，2011，41：18-23.
[34]Samira Yarak，Oswaldo Keith Okamoto.Human adipose-derived stem cells：current challenges and clinical perspectives[J].An Bras Dermatol，2010.85（5）：647-656.
[35]Soon Jun Hong，Dmitry O，Traktuev，et al.Therapeutic potential of adipose-derived stem cells in vascular growth and tissue repair[J].Current Opinion in Organ Transplantation，2010，15：86-91.
[收稿日期]2013-04-14 [修回日期]2013-05-27
编辑/李阳利
1 ADSCs的概念
2001年，Zuk等[1]首先通过脂肪抽吸术从脂肪组织中分离出形态上类似成纤维细胞的一组细胞，这些细胞被称为脂肪来源干细胞（ADSCs）。后期的研究证实ADSCs与BMSCs同源，都是多能干细胞（multipotent stem cells，MSCs），均能在恰当的诱导下，分化为脂肪细胞、骨细胞、软骨细胞、肌细胞等多种终末细胞，并具有跨胚层、跨系分化的潜能。ADSCs不仅拥有BMSCs的绝大多数特性，而且还具有取材广泛的优势，这使得ADSCs在组织工程学和再生医学中成为研究的热点。
2 ADSCs的特点
2.1 来源广泛，无伦理限制：近年来，因肥胖而进行选择性吸脂的患者逐年上升。吸脂术是一种安全有效又被广为接受的手术，手术风险小，患者痛苦少，且抽吸的脂肪液属于废物利用。皮下脂肪、网膜脂肪和白色脂肪组织中存在大量的ADSCs。因此，从这些部位吸出的脂肪组织可用于提取ADSCs，这在临床应用中同样是重要的自体细胞来源，且不受伦理道德方面的限制。
2.2 产量巨大：一次吸脂手术一般可获得超过200ml的脂肪组织，每100ml都能获得大约2×108个有核细胞[2]。可以产生超过O.5×106的干细胞，相当于20ml骨髓中BMSCs数量的40倍。在成纤维细胞集落形成单位（colony-forming unit-fi- broblast，CFU-F）试验中表明，脂肪组织中干细胞数目至少是骨髓的500多倍[3]。此外，脂肪组织比骨髓中所含的间充质干细胞（mesenchymal stem cell）比率大[2]。因此，在相同条件下，ADSCs比BMSCs更具临床应用潜力。
2.3 增殖能力强： ADSCs细胞周期分析显示，GO/G1期的细胞占69%，S期的细胞占24%，G2/M期的细胞占8%[4]，表明扩增后的ADSCs处于相对静止状态和原始状态的细胞较多，细胞仍保持干细胞特性。传代培养中，ADSCs平均倍增时间为60h，并表现低水平衰老，第1代细胞没有出现衰老现象，第10代低于5%的细胞出现衰老，第15代仍低于15%，这表明ADSCs体外增殖能力很强[5]。
2.4 具有多向分化潜能：ADSCs是属于MSCs范畴，具有多向分化的特性。它不仅具有成脂潜能，通过特定的诱导可以分化为骨细胞、软骨细胞，肌细胞、血管内皮细胞等[6-7]。牙周组织修复过程中，牙周骨质、牙周膜及其血管的再生有赖于ADSCs上述一些分化特性，从而提供了一种牙周组织修复的新途径。
2.5 可分泌多种细胞因子：ADSCs具有分泌功能，其分泌多种可促进血管再生的细胞因子[8]，如：血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、粒细胞集落刺激因子（granulocyte colony stimulating factor，G-CSF）、间质源性因子-1α、肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor，HGF）。ADSCs也能通过旁分泌作用促进成纤维细胞分泌I、Ⅲ型胶原和纤连蛋白，促进皮肤表皮细胞的成熟以利于创面愈合和瘢痕缩小[9]。其分泌的白细胞介素、HGF和TGF-β1能共同激活B、T淋巴细胞，起到抗炎作用[10]。ADSCs分泌的前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）能够抑制细胞免疫反应，降低ADSCs免疫原性[11]。此外，ADSCs还通过一系列复杂的分泌机制调控细胞凋亡，激活成纤维细胞使其重塑细胞外基质，从而起到更新老化皮肤、保持上皮完整性的作用[10]。
3 ADSCs在牙周组织重建中的应用潜力
牙周组织重建[12]是一个较为复杂的生物学目标，包括形成新的牙骨质、牙周膜和牙槽骨，重新向牙冠方向恢复龈-牙结合，最终达到解剖和功能的恢复。ADSCs的上述特点有望在牙周组织重建的各个环节发挥作用。
3.1 ADSCs具有重建牙周骨质的潜力：许多实验研究表明，ADSCs可作为骨组织修复的理想种子细胞。在地塞米松、甘油三磷酸与抗坏血酸磷酸酯的诱导下，ADSCs可以有效地向成骨细胞分化[13]。Dragoo等[14]比较了腺病毒介导骨形态发生蛋白-2（bone morphogenic protein-2，BMP-2）转染ADSCs、BMSCs成骨诱导分化的能力，结果发现ADSCs能够产生更多的细胞外钙盐沉积。将ADSCs植入生物支架材料，可联合用于重新构建受损的骨质。叶眉等[15]将人ADSCs与经PRP孵育的纳米羟基磷灰石/胶原复合培养7天后，环境扫描电镜观察细胞在支架材料上附着增殖情况。结果显示：ADSCs能在支架上充分地附着伸展。这说明，纳米羟基磷灰石/胶原与ADSCs具有良好的生物相容性，可联合用于修复骨缺损。有研究者[16]将ADSCs接种于多种支架后植入裸鼠模型中，发现ADSCs在体内分化为成骨细胞并形成类骨质，且具有对骨缺损区进行修复的潜能。 基因工程的应用也为ADSCs的应用提供了思路。有学者[17]将经过BMP-2基因修饰的ADSCs后植入股骨缺损模型，结果显示缺损部位较对照组明显修复。更令人兴奋的是，在骨缺损的修复过程中，不仅可以产生充足的矿化骨质，并且有形成髓腔的趋势，这也为ADSCs在骨重建方面的应用提供更有利的支持[18]。牙槽骨作为全身骨组织的一部分，其组织结构、修复过程与全身骨组织有很多相同之处。我们可以考虑将ADSCs通过诱导骨分化、与支架材料结合及与基因工程相结合的方法应用于其重建，相关研究极具价值。
3.2 ADSCs具有修复受损牙周膜纤维的潜力：牙周组织的重建很大程度上取决于牙周膜的重建。牙周膜中胶原纤维不断改建，实现胶原的合成和分解的动态平衡，主要归功于成纤维细胞，因而牙周膜纤维的再生有赖于成纤维细胞数量和功能的恢复。折涛等[19]通过实验证实ADSCs培养上清液能促进成纤维细胞的增殖、迁移及抑制凋亡发生，从而为修复受损的牙周膜纤维提供了可能。
近来，ADSCs 在肌腱与韧带修复方面的报道不断增加。Little等[20]将ADSCs 接种于韧带来源的基质支架进行诱导，结果显示ADSCs 可分化为韧带细胞，且效果明显优于传统胶原支架。Kryger 等[21]比较了ADSCs、BMSCs、韧带细胞、鞘成纤维细胞修复韧带缺损的能力，发现ADSCs 的增殖速度快于其他细胞，为韧带修复提供了更多的细胞来源。Tobita等[22]将ADSCs与从近交系大鼠获得的富血小板血浆（PRP）一同注入受损的大鼠牙周组织中，8周后通过组织学和免疫组化分析，显示实验组出现牙槽骨、牙骨质和牙周膜样结构，从而为ADSCs修复牙周膜提供了直接证据。牙周膜纤维结构与肌腱、韧带相似，其成分都是胶原纤维束组成的致密结缔组织，功能上都是连接相邻的骨组织。上述研究成果为ADSCs在牙周膜纤维再生中的应用带来了巨大希望。
3.3 ADSCs具有重建牙周血液循环的潜力：ADSCs有助于重建血液循环。实验表明[23]，与BMSCs和内皮前体细胞移植仅形成毛细血管不同，ADSCs在移植后还形成类似于结构完整的大血管样结构，所以ADSCs在形成新血管方面具有更大的优势。Amos等[24]利用免疫荧光标识ADSCs，注射至微循环障碍模型的裸鼠的肠系膜内，观察结果表明：经ADSCs处理后，实验组新血管密度较空白对照组明显增加，从而表明ADSCs能够向脉管系统分化，同时通过某种机制促进血管新生。之前我们提到过，ADSCs分泌大量的血管生长因子和抗凋亡因子，包括血管内皮生长因子和肝细胞生长因子等，可用于促进血管再生。有学者[25]对无免疫应答的小鼠分别肌注/静注ADSCs和BMSCs，成功促进其后肢缺血区的血液再灌注，并且发现ADSCs效果优于BMSCs。目前尚无报道将ADSCs应用于牙周微血管的重建，但以上证据表明，ADSCs用于重建牙周血液循环十分可行。
3.4 ADSCs具有促进牙周创面愈合的潜力：ADSCs在创伤愈合方面的研究刚刚起步，但早期研究已显示出其加速愈合的重要潜力。Kim等[26]发现用ADSCs处理的小鼠伤口愈合更快，且没有肉芽或表皮异常增生，并明确了ADSCs通过细胞-细胞接触和分泌诱导的旁分泌激活机制促使人成纤维细胞增殖，从而大大加速了受损皮肤的再上皮化。Ebrahimian等[27]证实ADSCs促进伤口愈合，有分化为角蛋白细胞的潜质，能分泌角蛋白生长因子（KGF）和血管内皮生长因子（VEGF）。而KGF在维持上皮细胞形态和促进伤口愈合中起主导作用[28]。Trottier等[29]发现角蛋白细胞、皮肤成纤维细胞和ADSCs在无任何合成的或外源支架存在的情况下，可以在离体环境中生成新的皮肤代用品，并通过大鼠实验证实ADSCs有促进皮肤再生和整合的作用。牙周组织的愈合，尤其是牙龈的愈合状况直接影响牙周手术的质量，而愈合的速度同样为患者所关注。ADSCs在皮肤愈合过程中的杰出表现为牙周组织优质、高效愈合提供了新思路。
4 优势与不足
综上所述，结合文献[20-31]，将ADSCs应用于牙周组织重建的优势总结如下：①获取方法简单，不会给患者造成太大伤害，患者乐于接受；②脂肪组织来源广泛，脂肪组织中干细胞含量丰富；③ADSCs增殖能力强，培养相对容易；④具有多分化潜能，可用于牙周多种组织的修复与再生；⑤分泌生长因子，产生多种效应；⑥可降低免疫排异反应；⑦避免了胚胎干细胞所面临的医学伦理学问题。
尽管脂肪来源干细胞较其他组织工程种子细胞有很多自身优势，但其在牙周组织工程中的研究才刚刚起步，相关文献报道尚属空白。主要问题有对脂肪来源干细胞本身认识的不足以及牙周组织重建的自身特点。对ADSCs认识的不足[32-35]面临以下几方面需要解决的问题：①能否采用更加有效的表面标记物以提取高纯度的ADSCs？②离体和在体条件下如何控制ADSCs的增殖和分化？关键因子有哪些？③ADSCs能够促进多种器官功能是因为ADSCs的分化潜能还是旁分泌作用？④能否找到更好的培养介质及培养方法以避免污染和病原接触？⑤ADSCs异体移植成功远期效果如何？结果是否长期可靠？此外，牙周组织的重建有与全身其他组织相同之处，亦有其自身特点。牙周组织重建理想的愈合方式是原来已暴露于牙周袋内的病变牙根面上有新的牙骨质形成，其中有新生的牙周膜纤维埋入，这些纤维束的另一端埋入新形成的牙槽骨内，形成新的有功能性的牙周支持组织。也可将其称为形成了新附着（new attachment），新形成的结合上皮位于治疗前牙周袋底的冠方[12]。牙龈的附着位置、龈缘形态等同样为美观要求较高的患者所关注。而ADSCs在牙周组织中的基础研究目前十分有限。若盲目应用，结果可能会有差异。尚需建立标准化模拟牙周组织微环境的实验条件，长期、系统的研究数据以及多学科的交叉运用，以促使ADSCs在临床上安全、可控、有效的应用。或许，ADSCs目前并不是牙周组织修复的首选细胞，但它在各方面的出众表现使我们对其充满信心。随着对ADSCs及其在牙周组织工程中的应用研究不断深入，ADSCs将在不远的未来为牙周缺损患者带来美丽的笑容。 [参考文献]
[1]Zuk PA，Zhu M，Mizuno H，el a1.Muhilineage cells from human adipose tissue：implications for cell-based therapies[J].Tissue Eng，2011，7（2）：211-228.
[2]Aust L，Devlin B，Foster SJ，et a1.Yield of human adipose derived adult stem cells from liposuction aspirates[J].Cytotherapy，2004，6：7-14.
[3]Fraser JK，Wulur I，Alfonso Z，et a1.Fat tissue：an under-appreciated source of stem cells for biotechnology[J].Trends Biotechnol，2006，24：150-154.
[4]Gronthos S，Franklin DM，teddy HA，et a1.Surface protein characterization of human adipose tissue-derived stromal cells[J].Cell Physiol，2001，189（1）：54-63.
[5]Zak PA，Zhu M，Mizuno H，et a1.Multilineage cells from human adipose tissue：lmplocation for cell-based therapies[J].J Tissue Eng，2001，7（2）：211-228.
[6]Gimble JM，Katz AJ，Bunnell BA.Adipose-derived stem cells for regenerative medicine[J].Circ Res，2007.100：1249-1260.
[7]Schaffler A，Buchler C.Concise Review：adipose tissue-derived stromal cells-basic and clinical implications for novel cell-based therapies[J].Stem Cells，2010，25：818-827.
[8]Meliga E，Stream BM，Duckem HJ，et a1.Adipese-derived cells[J].Cell Transplant，2011，16：963-970.
[9]Kim WS，Park BS，Sung JH，et a1.Wound healing effect of adipose-derived stem cells：a critical role of secretory factom on human dermal fibroblasts[J].J Dermatol Sci，2009，48：15-24.
[10]Jin-Ah Yang，Hyung-Min Chung.Potential application of adipose-derived stem cells and their secretory factors to skin：discussion from both clinical and industrial viewpoints[J]，Expert Opin[J].Biol Ther，2010，10（4）：495-503.
[11]Cui L-Yin S，Liu W.Expanded adipose-derived stem cells suppress mixed lymphocyte reaction by secretion of prostaglandin E2[J].Tissue Eng，2007，13：1185-1195.
[12]孟焕新.牙周病学[M].3版.北京：人民卫生出版社，2008：260.
[13]Neupane M，Chang CC，Kiupel M，et al.Isolation and characterization of canine adipose-derived mesenchymal stem cells[J].Tissue Eng Part A，2008，14：1007-1015.
[14]Dragoo JL，Choi JY，Lieberman JR，et al.Bone induction by BMP-2 transduced stem cells derived from human fat[J].J Orthop Res，2012，21（4）：622-629.
[15]叶眉，陈芳，姜大川，等.富血小板血浆和纳米羟基磷灰石胶原支架对人ADSC成骨分化的影响[J].口腔医学研究，2009，25（4）：420-423.
[16]Levi B，James AW，Nelson ER，et al.Human adipose derived stromal cells heal critical size mouse calvarial defects[J].PLos One，2010，5（6）：e11177.
[17]Peterson B，Zhang J，Iglesias R，et al.Healing of critically sized femoral defects，using genetically modified mesenchymal stem cells from human adipose tissue[J].Tissue Eng，2005，11（1-2）：120-129. [18]Dragoo JL，Lieberman JR，Lee RS，et al.Tissue-engineered bone from BMP-2-transduced stem cells derived from human fat[J].Plast Reconstr Surg，2005，115（6）：1665-1673.
[19]折涛，胡大海，张万福，等.ADSC培养上清液对成纤维细胞的生物学影响[J].中国美容医学，2008，17（12）：1766-1769.
[20]Little D，Guilak F，Ruch DS.Ligament-derived matrix stimulates a ligamentous phenotype in human adipose-derived stem cells[J].Tissue Eng Part A，2010，16（7）：2307-2319.
[21]Kryger GS，Chong AK，Costa M，et al.A comparison of tenocytes and mesenchymal stem cells for use in flexor tendon tissue engineering[J].J Hand Surg Am，2007，32（5）：597-605.
[22]Tobita M，Uysal AC，Ogawa R，et al.Periodontal tissue regeneration with adipose-derived stem cells[J].Tissue Eng，2008，14：945-953.
[23]Zhang DZ.Gai LY，Liu HW，et a1.Transplantation of autologous Adipose-derived stem cells versus bone marrow mononuclear cells on the treatment of myocardial infarction[J].Chin Med J（Engl），2007，120（4）：300-307.
[24]Amos PJ，Shang H，Bailey AM，et a1.IFATS collection：The role of human adipose.derived stromal cells in inflammatory micro vascular remodeling and evidence of a perivaseular phenotype[J].Stem Cells，2008.26（10）：2682-2690.
[25]Kim Y，Kim H，Cho H，et al.Direct comparison of human mesenchymal stem cells derived from adipose tissues and bone marrow in mediating neovascularization in response to vADSCular ischemia[J].Cell Physiol Biochem，2007，20：867-876.
[26]Kim WS，Park BS，Sung JH，et al.Wound healing effect of adipose-derived stem cells：a critical role of secretory factors on human dermal fibroblasts[J].J Dermatol Sci，2007，48：15-24.
[27]Ebrahimian T，Pouzoulet F，Squiban C，et al.Cell therapy based on adipose tissue-derived stromal cells promotes physiological and pathological wound healing[J].Arterioscler Thromb VADSC Biol，2009，29：503-510.
[28]Jeschke M，Herndon D.The combination of IGF-I and KGF cDNA improves dermal and epidermal regeneration by increased VEGF expression and neovascularization[J].Gene Ther，2007，14：1235-1242.
[29]Trottier V，Marceau-Fortier G，Germain L，et al.IFATS collection：using human adipose-derived stem/stromal cells for the production of new skin substitutes[J].Stem Cells，2008，26：2713-2723.
[30]Alexander M.Bailey，Sahil Kapur and Adam J.Characterization of Adipose-Derived Stem Cells：An Update[J].Current Stem Cell Research & Therapy，2010，5：95-102.
[31]鲍菁.脂肪来源干细胞促新血管生成的研究进展[J].医学综述，2010，16（18）：2742-2745.
[32]William Beeson.Tissue Engineering，Regenerative Medicine，and Rejuvenation in 2010：The Role of Adipose-Derived Stem Cells[J].Facial Plast Surg，2011，27（4）：378-387.
[33]Tohru Utsunomiya，Mitsuo Shimada.Human Adipose- Derived Stem Cells：Potential Clinical Applications in Surgery[J].Surg Today，2011，41：18-23.
[34]Samira Yarak，Oswaldo Keith Okamoto.Human adipose-derived stem cells：current challenges and clinical perspectives[J].An Bras Dermatol，2010.85（5）：647-656.
[35]Soon Jun Hong，Dmitry O，Traktuev，et al.Therapeutic potential of adipose-derived stem cells in vascular growth and tissue repair[J].Current Opinion in Organ Transplantation，2010，15：86-91.
[收稿日期]2013-04-14 [修回日期]2013-05-27
编辑/李阳利