牙周炎体外研究模型的进展2026

牙周炎体外研究模型的进展2026牙周炎是一种由牙周致病菌引起的慢性、炎牙齿周围支持组织的破坏，最终导致牙齿松动脱落[¹]。牙周炎已被证实相关[2-5],牙周炎也因此成为全身性疾病难以控制的重要因素。有研究表明1990至2017年亚洲国家牙周炎的发病率有所上升，并趋向于年轻化[6]。在保存天然牙及以口腔健康促进全身健康的背景下，如何有效治疗牙周炎成为研究热点。目前，牙周炎相关研模型或细胞模型，在预测和评估新药对牙周炎的研究可重复性高、效率高，在分子层面的研究中具有明确的优势[9],建立合适的体外模型将有助于探索牙周炎发病机对目前已成功建立的牙周炎体外模型进行综述，牙周炎是一种细菌感染性疾病，菌斑微生物态失衡是牙周炎发生发展的关键因素，可直接引起宿主牙周组织的损伤，然而，绝大多数微生物导致牙周组织破坏的机型的建立有利于探索菌斑微生物间的相互作用、评估新型抗菌药物等。1.静态生物膜模型：目前构建体外生物膜模型法已较为完善且系统。其中，静态生物膜模的体外模型，包括微量滴定板模型、卡尔加里生物膜物膜模型、阿姆斯特丹主动附着模型等，这些羟基磷灰石(hydroxylapatite,HA)圆盘、玻片、钛及钛合金盘，或微构存在一定差异。由Guggenheim等[14]开发的苏黎世龈下生物膜模型最为常见且成熟。该模型将10种牙周炎相关致病菌菌液，等体积混合后接种于含60%人唾液的培养基包被的HA圆盘，厌氧培养64h后获得具有分层结构的生物膜。尽管该模型采用了10种具有代表性的牙周炎致病集菌斑样本构建的生物膜能在最大程度上接近等局限性[15]。2.动态生物膜模型：理想流、氧张力、温度、pH等在内的口腔微生态环境。尽管静态生物膜模型微生物的生长。而动态生物膜模型利用化学恒动池、微流体通道和趋化恒温器等，可提供物堆积，以高度可控的方式模拟体内的pH、温度、唾液和龈沟液的剪切应器常被广泛用于模拟动态条件下生物膜的生长器及Robbins装置(唾液包被的HA圆盘)构成的动态生物膜模型，其压力将含细菌的培养基泵入Robbins装置，形成高度可重复的多物种生物膜模型，并能维持生物膜长达7d的生长[17]。有研究者在生物反应器动力学和药效动力学，测试其对生物膜的抗黎世生物膜模型，并未显著降低总细菌量。这的抗菌能力，而动态模型能更准确地模拟体内药物浓度对生物膜的影响，可为抗菌药物的评估提供更高效的平台[18于构建、允许大量生物膜形成，但存在营养物质和代谢产物沉积的不足；与静态模型相比，动态模型中的生物膜更符合体内环境，但成本较高昂，仪器设备操作相对复杂。二者各有优缺点，二、细胞模型破坏的过程等，是模拟疾病进展和干预治疗的有效工具化的潜能，在牙周组织再生领域具有较好的应用前胞(gingivalfibroblasts,GF)在牙周组织中含量较为丰富，其存在有其可能导致慢性炎症持续并促进牙周组织破坏性衡[22]。大部分研究常以牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonasgingivalis,Pg)及其毒力因子脂多糖作为刺激处理以上3种细胞，研究炎症状态下细构建体外细胞模型的刺激因子还包括肿瘤坏死因子-a(tumorfactor-a,TNF-a)、白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)等。IL-1β作为刺激因子构建细胞模型，证实牙周炎症与丝裂原活化蛋白激酶、蛋白激酶B、Wnt/β-连环蛋白和核因子-kB信号通路相关，并明确了某制都涉及细胞与细胞之间的相互作用，单细胞串扰，不能准确代表宿主反应，往往高估建了比例为1:100和1:5的巨噬细胞/上皮细胞共培养物，并用脂多糖刺激检测细胞因子的产生，结果发现1:100的共培养物检测到的促炎因子比1:5少，这说明巨噬细胞的积累可增强促炎因子的分泌。牙周病原体与上皮细胞、GF之间的相互作用有广泛的研究，但细菌与干细胞间的相互作用却尚未明确。Kriebel等[31]首次将上皮细胞、间充质干细胞(mesenchymalstemcell,MSC)在厌氧条件下共培养，探索MSC对Pg刺激的反应，结果发现在与MSC共培养中，分泌的促炎因子较牙龈上皮细胞模型少，这可能与MSC免疫调节功能有关；细菌的黏附和侵袭也显著降低，表明MSC对细菌感染的耐受性更强，更适合用于体外模T细胞添加至顶部，三者通过可渗透膜分隔，以防止细胞间相互接触，但允许细胞因子等小分子在细胞层之间移动，以Pg的血凝素B(hemagglutininB,HagB)作为促炎激动剂，比较HagB诱导的共培养模型和单细胞模型的基质金属蛋白酶(matrixmetalloproteinases,MMP)反应，发现相对于单细胞模型，3种细胞共培养模型的MMP反应明显减弱，这些结果表明应用多细胞类型反映细胞间相互作用的必要性，有助于更好地了解牙周炎症发生发展的过程并有针对性地开发新的治疗泛。单细胞模型常用于探索牙周组织中细胞的建的体外模型可快速获取结果，但由于缺乏细胞间的相互作用，具有一定尽管二维细胞模型在研究分子机制层面具有拟天然牙龈组织复杂的结构和功能，难以准确的响应。三维牙龈模型介于细胞模型和动物模型新型牙周炎靶向治疗药物的开发[33]。1.静两部分构成，用于构建牙龈模型的牙龈上皮细胞和GF,包括原代细胞、在活检标本有限、易污染等问题，而永生细胞系的同时，克服了原代细胞易衰老、依赖新鲜牙龈组织供应的问龈组织模型构建的另一个关键要素是为细胞提供支架的基质，理想的基质应具有良好的生物相容性、孔隙率、稳定性和细胞和支架是模拟天然牙龈结构、功能的基的梯度决定了生物膜的结构及其与宿主细胞的相首次构建了支持氧气扩散、营养输送的多孔牙龈组织模型，通过将人GF包埋在I型胶原蛋白中并接种到支架以复制结缔组织；将人牙龈上皮细胞接种在支架的顶端部分以构建上皮组织。最后，斑微生物以重建天然牙周袋。该模型在上皮层创建了缺氧环境，重建了具有氧张力并支持需生长的天然牙周袋，但不足之处在于微生物培养仅持续24h,且缺乏牙周组织中的关键成分：骨、血管和免疫细胞统及免疫细胞在宿主响应牙周微生物的免疫反应和炎症反应中发挥着重应，可视化微生物对基质和脉管系统的侵入，2.动态牙龈模型：静态牙龈模型常因细菌代谢产物的蓄积对组织细胞造成损害，而不能用于长期研究宿主与微生物的相起到缓冲pH、维持细菌生长代谢的作用，流动产生的机械剪切应力还能促进上皮更新，增强屏障作用，提高牙周微构建体外感染牙龈组织模型，将GF、牙龈上皮细胞、巨噬细胞接种于生物反应器内的胶原海绵中，并引入苏黎世生物牙周组织，与生物膜共培养24h后，发现某些细菌的生长受到抑制，表态牙龈模型中某些细菌(弯曲杆菌、链球菌、韦荣菌、放线菌和Pg等)受到抑制，可能是由于模型未模拟牙周袋天然氧梯度的结果。而Adelfio等[35,39]在模拟天然牙周袋从常氧到低氧梯度的人源化牙龈模型的基础合长期研究宿主与微生物的相互作用。为进牙周健康到疾病状态的转变是菌斑生物膜与导致，尽管静态牙龈模型最大程度上还原了天然牙周组织的生理和表型，但由于细菌代谢产物蓄积损害组织，模型仅能维持模型的有效性取决于与亲本组织的相似性。尽管模型是牙周炎相关研究中常用的简单、便捷的工越来越倾向于寻找人源化体外研究平台以替合生物学、材料学和工程学，可实现在器官提供了更有效的平台[40]。0OAC模型是由透明的、生物相容胞培养装置构成，包括中央培养室和中空微通供给、机械刺激等，小型化OOAC可以最大程度减少样品量和试剂量，型治疗药物的评估提供了更准确、更个性化的体外研究平台，目前，已有体积小的问题，可在流动条件下长期培养全层牙龈组织，在减少样品用量多表型牙龈组织的高通量微流体OOAC模型，该模型通过在微流体膜双层平台中顺序接种人口腔角质形成细胞、人内皮细胞和人GF,在单向、循环液体流动下分化并形成多层组织屏障长达4周时间构建而成，模拟了体内观察到的GF和角质形成细胞的多层结构，并结合了微血管内皮屏障模拟血管化牙周软组织。将TNF-a和IL-1β引入模型，发现近10种促炎难测量的细胞因子，实现长期、可重复地观察组反应，为体外研究牙周组织健康或疾病状态分子机制提供了稳定的平台。牙周膜与牙槽骨是牙周组织的关键组成部分槽骨界面的微流控芯片三维生物打印微组织模型，细胞与明胶甲基丙烯酰(gelatinmethacryloy合打印模拟牙周膜组织，成骨细胞与抗压强度更高的含HA磁性氧化铁纳三维打印的牙周微组织模型。在持续7d的培养过程中，细胞形状保真度境下评估药物与细胞相互作用。但该模型未含有丰富的脉管系统，牙周膜的软组织由20%的血管体积组成[45],将脉流体和微纳加工技术在动态条件下进行小型等，在模拟牙周微环