牙周组织再生新突破：IL4 修饰 BHA 助力牙周 “发育工程”

为解决牙周组织再生难题，中山大学研究人员开展生物羟基磷灰石（BHA）相关研究，发现 BHA 介导的炎症微环境影响牙周再生，IL4 修饰 BHA 可部分挽救，为牙周再生材料研发提供新方向。

　　在口腔健康的领域中，牙周组织就像是牙齿的 “稳固基石”，它不仅支撑着牙齿，使其能够稳稳地 “扎根” 在口腔中，还能帮助牙齿承受咀嚼食物时产生的各种力量。然而，当牙周组织受损时，想要实现真正意义上的再生却困难重重，这也成为了困扰口腔医学领域多年的一大难题。

传统的牙周再生研究致力于寻找生物相容性良好的材料，期望它们能促进牙周韧带细胞（PDLCs）的多向分化，进而实现牙周组织的多层修复。但这些研究成果在临床应用中却未能达到理想效果。随着再生医学的不断发展，一种全新的理念 ——“发育工程” 逐渐崭露头角。它旨在模拟器官发育过程，创造有利于细胞再生的微环境，从而推动组织的再生，这为牙周组织再生带来了新的希望。

在这样的背景下，中山大学的研究人员勇挑重担，开展了一系列关于生物羟基磷灰石（BHA）的研究。BHA 作为临床牙周再生中常用的骨替代材料，其在促进骨组织再生方面有一定作用，但在促进整个牙周复合体再生方面的效果却并不明确。研究人员希望通过深入探究，明确 BHA 能否构建出利于牙周组织发育的微环境，以及如何对其进行改良，使其更好地服务于基于 “发育工程” 的牙周修复。

这项研究意义重大，若能成功揭示 BHA 在牙周再生中的作用机制，并找到优化方法，将为牙周再生材料的研发开辟新的道路，推动临床器官修复技术的进步，为广大牙周疾病患者带来新的曙光。

研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。他们通过动物实验，构建了大鼠牙周缺损模型，选用不同年龄段的大鼠来观察牙周组织的发育和修复过程。在材料研究方面，利用扫描电子显微镜（SEM）、X 射线衍射（XRD）等多种技术对 BHA 和 IL4-BHA 粒子进行表征。同时，借助转录组测序（RNA-seq）和单细胞转录组测序（scRNA-seq），深入分析巨噬细胞和牙周组织细胞的基因表达情况，以探究免疫微环境和细胞功能变化的内在机制。

下面来看具体的研究结果：

• BHA 诱导牙周 “发育工程” 失败：研究人员对比了牙周组织自然发育、自然愈合（空白组）以及 BHA 介导愈合（BHA 组）的过程。结果发现，无论是空白组还是 BHA 组，术后牙周组织都无法恢复到自然结构。在 BHA 组中，牙周韧带区域的纤维排列紊乱，与牙本质分离；牙槽骨未能完全修复，骨矿化不完全，且受到牙龈结缔组织纤维向内生长的干扰；同时，没有观察到牙骨质再生，新形成的牙周韧带与牙根的附着也很弱。这表明 BHA 无法重现牙周发育的关键事件，不能实现基于 “发育工程” 策略的牙周多组织再生。
• BHA 诱导 “发育工程” 失败的原因：进一步研究发现，巨噬细胞介导的免疫微环境在发育和愈合过程中存在显著差异。在 BHA 介导的愈合过程中，巨噬细胞引发了过度激活的促炎免疫微环境。在牙周韧带区域，术后 7 天，促炎的 M1 型巨噬细胞（CCR7 阳性细胞）数量增加，而抗炎的 M2 型巨噬细胞（CD206 阳性细胞）数量减少；在骨膜和外牙龈纤维区域，这种促炎免疫微环境持续到术后 14 天。这种促炎环境抑制了 PDLCs 的增殖和分化，限制了其重现牙周发育状态的能力，同时还促进了外牙龈成纤维细胞的增殖和细胞外基质（ECM）的产生，导致纤维化反应，最终致使 “发育工程” 失败。
• 促炎微环境抑制牙周发育工程的机制：研究人员通过 RNA 测序分析 BHA 对纤维蛋白凝块形成和巨噬细胞的影响，发现 BHA 会干扰纤维蛋白凝块的形成，它通过吸附凝血因子并释放 Ca²⁺，使纤维蛋白凝块结构松散、孔隙率增大。增多的 Ca²⁺激活了巨噬细胞的钙信号通路，进而诱导 NOD 样受体（NLR）信号通路的激活。NLR 信号通路与免疫反应密切相关，其激活建立了巨噬细胞介导的促炎免疫微环境，进一步抑制了牙周 “发育工程” 的进程。
• IL4-BHA 挽救 BHA 介导的牙周再发育失败：基于上述研究，研究人员设计了 IL4 掺杂的 BHA（IL4-BHA）。IL4 是一种典型的抗炎细胞因子，能诱导巨噬细胞向 M2 表型极化。实验结果显示，植入 IL4-BHA 后，免疫微环境成功向 M2 样状态转变，牙周韧带区域的 PDLCs 能够迁移到缺损区域并分泌胶原蛋白基质，形成成熟的 ECM 结构；同时，有效阻止了外牙龈成纤维细胞的早期迁移，新形成的牙槽骨有活跃的成骨活动，牙骨质再生情况也优于空白组和 BHA 组。单细胞转录组测序结果表明，IL4-BHA 组的巨噬细胞中钙离子和炎症相关通路下调，而 PDLCs 中关键的牙周发育事件上调，这说明 IL4-BHA 通过抑制钙 - 炎症轴，稳定纤维蛋白凝块结构，挽救了 BHA 介导的牙周再发育失败。

研究结论表明，“发育工程” 有望成为实现牙周组织再生的有效策略。BHA 介导的促炎微环境是导致 “发育工程” 效果不佳的主要因素，而 IL4 的加入可通过免疫抑制作用部分挽救这一失败。该研究为开发先进的牙周再生材料开创了新的策略，为基于 “发育工程” 理念的牙周组织工程策略的进一步应用提供了潜在途径。不过，研究也指出，虽然免疫微环境的调节对牙周组织修复有一定作用，但要实现完全的牙周再生，还需进一步研究免疫调节药物的剂量效应和潜在机制，探索如何有效利用发育阶段的细胞，以及明确钙 - NOD 样受体 - 炎症轴中的关键细胞亚群、基因和调节分子。这一系列研究成果为牙周组织再生领域指明了新的研究方向，激励着科研人员不断探索，为攻克牙周疾病难题而努力。