牙周炎體外研究模型的進展2026牙周炎是一種由牙周致病菌引起的慢性、炎牙齒周圍支持組織的破壞，最終導致牙齒松動脫落[1]。牙周炎已被證實相關[2-5],牙周炎也因此成為全身性疾病難以控制的重要因素。有研究表明1990至2017年亞洲國家牙周炎的發(fā)病率有所上升，并趨向于年輕化[6]。在保存天然牙及以口腔健康促進全身健康的背景下，如何有效治療牙周炎成為研究熱點。目前，牙周炎相關研模型或細胞模型，在預測和評估新藥對牙周炎的研究可重復性高、效率高，在分子層面的研究中具有明確的優(yōu)勢[9],建立合適的體外模型將有助于探索牙周炎發(fā)病機對目前已成功建立的牙周炎體外模型進行綜述，牙周炎是一種細菌感染性疾病，菌斑微生物態(tài)失衡是牙周炎發(fā)生發(fā)展的關鍵因素，可直接引起宿主牙周組織的損傷，然而，絕大多數(shù)微生物導致牙周組織破壞的機型的建立有利于探索菌斑微生物間的相互作用、評估新型抗菌藥物等。1.靜態(tài)生物膜模型：目前構建體外生物膜模型法已較為完善且系統(tǒng)。其中，靜態(tài)生物膜模的體外模型，包括微量滴定板模型、卡爾加里生物膜物膜模型、阿姆斯特丹主動附著模型等，這些羥基磷灰石(hydroxylapatite,HA)圓盤、玻片、鈦及鈦合金盤，或微構存在一定差異。由Guggenheim等[14]開發(fā)的蘇黎世齦下生物膜模型最為常見且成熟。該模型將10種牙周炎相關致病菌菌液，等體積混合后接種于含60%人唾液的培養(yǎng)基包被的HA圓盤，厭氧培養(yǎng)64h后獲得具有分層結構的生物膜。盡管該模型采用了10種具有代表性的牙周炎致病集菌斑樣本構建的生物膜能在最大程度上接近等局限性[15]。2.動態(tài)生物膜模型：理想流、氧張力、溫度、pH等在內的口腔微生態(tài)環(huán)境。盡管靜態(tài)生物膜模型微生物的生長。而動態(tài)生物膜模型利用化學恒動池、微流體通道和趨化恒溫器等，可提供物堆積，以高度可控的方式模擬體內的pH、溫度、唾液和齦溝液的剪切應器常被廣泛用于模擬動態(tài)條件下生物膜的生長器及Robbins裝置(唾液包被的HA圓盤)構成的動態(tài)生物膜模型，其壓力將含細菌的培養(yǎng)基泵入Robbins裝置，形成高度可重復的多物種生物膜模型，并能維持生物膜長達7d的生長[17]。有研究者在生物反應器動力學和藥效動力學，測試其對生物膜的抗黎世生物膜模型，并未顯著降低總細菌量。這的抗菌能力，而動態(tài)模型能更準確地模擬體內藥物濃度對生物膜的影響，可為抗菌藥物的評估提供更高效的平臺[18于構建、允許大量生物膜形成，但存在營養(yǎng)物質和代謝產物沉積的不足；與靜態(tài)模型相比，動態(tài)模型中的生物膜更符合體內環(huán)境，但成本較高昂，儀器設備操作相對復雜。二者各有優(yōu)缺點，二、細胞模型破壞的過程等，是模擬疾病進展和干預治療的有效工具化的潛能，在牙周組織再生領域具有較好的應用前胞(gingivalfibroblasts,GF)在牙周組織中含量較為豐富，其存在有其可能導致慢性炎癥持續(xù)并促進牙周組織破壞性衡[22]。大部分研究常以牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonasgingivalis,Pg)及其毒力因子脂多糖作為刺激處理以上3種細胞，研究炎癥狀態(tài)下細構建體外細胞模型的刺激因子還包括腫瘤壞死因子-a(tumorfactor-a,TNF-a)、白細胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)等。IL-1β作為刺激因子構建細胞模型，證實牙周炎癥與絲裂原活化蛋白激酶、蛋白激酶B、Wnt/β-連環(huán)蛋白和核因子-kB信號通路相關，并明確了某制都涉及細胞與細胞之間的相互作用，單細胞串擾，不能準確代表宿主反應，往往高估建了比例為1:100和1:5的巨噬細胞/上皮細胞共培養(yǎng)物，并用脂多糖刺激檢測細胞因子的產生，結果發(fā)現(xiàn)1:100的共培養(yǎng)物檢測到的促炎因子比1:5少，這說明巨噬細胞的積累可增強促炎因子的分泌。牙周病原體與上皮細胞、GF之間的相互作用有廣泛的研究，但細菌與干細胞間的相互作用卻尚未明確。Kriebel等[31]首次將上皮細胞、間充質干細胞(mesenchymalstemcell,MSC)在厭氧條件下共培養(yǎng)，探索MSC對Pg刺激的反應，結果發(fā)現(xiàn)在與MSC共培養(yǎng)中，分泌的促炎因子較牙齦上皮細胞模型少，這可能與MSC免疫調節(jié)功能有關；細菌的黏附和侵襲也顯著降低，表明MSC對細菌感染的耐受性更強，更適合用于體外模T細胞添加至頂部，三者通過可滲透膜分隔，以防止細胞間相互接觸，但允許細胞因子等小分子在細胞層之間移動，以Pg的血凝素B(hemagglutininB,HagB)作為促炎激動劑，比較HagB誘導的共培養(yǎng)模型和單細胞模型的基質金屬蛋白酶(matrixmetalloproteinases,MMP)反應，發(fā)現(xiàn)相對于單細胞模型，3種細胞共培養(yǎng)模型的MMP反應明顯減弱，這些結果表明應用多細胞類型反映細胞間相互作用的必要性，有助于更好地了解牙周炎癥發(fā)生發(fā)展的過程并有針對性地開發(fā)新的治療泛。單細胞模型常用于探索牙周組織中細胞的建的體外模型可快速獲取結果，但由于缺乏細胞間的相互作用，具有一定盡管二維細胞模型在研究分子機制層面具有擬天然牙齦組織復雜的結構和功能，難以準確的響應。三維牙齦模型介于細胞模型和動物模型新型牙周炎靶向治療藥物的開發(fā)[33]。1.靜兩部分構成，用于構建牙齦模型的牙齦上皮細胞和GF,包括原代細胞、在活檢標本有限、易污染等問題，而永生細胞系的同時，克服了原代細胞易衰老、依賴新鮮牙齦組織供應的問齦組織模型構建的另一個關鍵要素是為細胞提供支架的基質，理想的基質應具有良好的生物相容性、孔隙率、穩(wěn)定性和細胞和支架是模擬天然牙齦結構、功能的基的梯度決定了生物膜的結構及其與宿主細胞的相首次構建了支持氧氣擴散、營養(yǎng)輸送的多孔牙齦組織模型，通過將人GF包埋在I型膠原蛋白中并接種到支架以復制結締組織；將人牙齦上皮細胞接種在支架的頂端部分以構建上皮組織。最后，斑微生物以重建天然牙周袋。該模型在上皮層創(chuàng)建了缺氧環(huán)境，重建了具有氧張力并支持需生長的天然牙周袋，但不足之處在于微生物培養(yǎng)僅持續(xù)24h,且缺乏牙周組織中的關鍵成分：骨、血管和免疫細胞統(tǒng)及免疫細胞在宿主響應牙周微生物的免疫反應和炎癥反應中發(fā)揮著重應，可視化微生物對基質和脈管系統(tǒng)的侵入，2.動態(tài)牙齦模型：靜態(tài)牙齦模型常因細菌代謝產物的蓄積對組織細胞造成損害，而不能用于長期研究宿主與微生物的相起到緩沖pH、維持細菌生長代謝的作用，流動產生的機械剪切應力還能促進上皮更新，增強屏障作用，提高牙周微構建體外感染牙齦組織模型，將GF、牙齦上皮細胞、巨噬細胞接種于生物反應器內的膠原海綿中，并引入蘇黎世生物牙周組織，與生物膜共培養(yǎng)24h后，發(fā)現(xiàn)某些細菌的生長受到抑制，表態(tài)牙齦模型中某些細菌(彎曲桿菌、鏈球菌、韋榮菌、放線菌和Pg等)受到抑制，可能是由于模型未模擬牙周袋天然氧梯度的結果。而Adelfio等[35,39]在模擬天然牙周袋從常氧到低氧梯度的人源化牙齦模型的基礎合長期研究宿主與微生物的相互作用。為進牙周健康到疾病狀態(tài)的轉變是菌斑生物膜與導致，盡管靜態(tài)牙齦模型最大程度上還原了天然牙周組織的生理和表型，但由于細菌代謝產物蓄積損害組織，模型僅能維持模型的有效性取決于與親本組織的相似性。盡管模型是牙周炎相關研究中常用的簡單、便捷的工越來越傾向于尋找人源化體外研究平臺以替合生物學、材料學和工程學，可實現(xiàn)在器官提供了更有效的平臺[40]。0OAC模型是由透明的、生物相容胞培養(yǎng)裝置構成，包括中央培養(yǎng)室和中空微通供給、機械刺激等，小型化OOAC可以最大程度減少樣品量和試劑量，型治療藥物的評估提供了更準確、更個性化的體外研究平臺，目前，已有體積小的問題，可在流動條件下長期培養(yǎng)全層牙齦組織，在減少樣品用量多表型牙齦組織的高通量微流體OOAC模型，該模型通過在微流體膜雙層平臺中順序接種人口腔角質形成細胞、人內皮細胞和人GF,在單向、循環(huán)液體流動下分化并形成多層組織屏障長達4周時間構建而成，模擬了體內觀察到的GF和角質形成細胞的多層結構，并結合了微血管內皮屏障模擬血管化牙周軟組織。將TNF-a和IL-1β引入模型，發(fā)現(xiàn)近10種促炎難測量的細胞因子，實現(xiàn)長期、可重復地觀察組反應，為體外研究牙周組織健康或疾病狀態(tài)分子機制提供了穩(wěn)定的平臺。牙周膜與牙槽骨是牙周組織的關鍵組成部分槽骨界面的微流控芯片三維生物打印微組織模型，細胞與明膠甲基丙烯酰(gelatinmethacryloy合打印模擬牙周膜組織，成骨細胞與抗壓強度更高的含HA磁性氧化鐵納三維打印的牙周微組織模型。在持續(xù)7d的培養(yǎng)過程中，細胞形狀保真度境下評估藥物與細胞相互作用。但該模型未含有豐富的脈管系統(tǒng)，牙周膜的軟組織由20%的血管體積組成[45],將脈流體和微納加工技術在動態(tài)條件下進行小型等，在模擬牙周微環(huán)